Wereldwijde straling eenvoudig uitgelegd

Wat is globale straling?

Globale straling is een deel van de zonnestraling die horizontaal op het aardoppervlak valt. Deze bestaat uit de som van directe en diffuse straling en wordt gemeten met pyranometers in watt per vierkante meter.

Het gemiddelde in Duitsland is ongeveer 133,67 W/m² of 1171 kWh/m². Hoe dichter je bij de evenaar komt, hoe sterker de globale straling wordt.

Bij fotovoltaïsche systemen is vooral de jaarlijkse som van de globale straling van belang.

Globale straling

De wereldwijde horizontale straling (Qualle: solargis.com)

Directe straling

Directe straling is het deel van de zonnestraling dat rechtstreeks het aardoppervlak bereikt. Dit aandeel wordt voornamelijk verminderd door verstrooiing van de zonnestraling, door reflecties en absorptie van een deel van de directe straling.

Binnen de atmosfeer bedraagt de waarde van de directe straling ongeveer 1340 W/m². Aan het aardoppervlak is de waarde echter slechts 1000 W/m². Deze waarde omvat echter reeds diffuse en gereflecteerde straling.

Diffuse straling

Diffuse straling is het deel van de zonnestraling dat niet rechtstreeks door de zon wordt uitgezonden. Op weg naar het aardoppervlak wordt de zonnestraling geabsorbeerd en verstrooid door wolken, aërosolen, luchtmoleculen en deeltjes in de atmosfeer.

Deze verstrooiing veroorzaakt een verandering in de richting van de straling. Bij diffuse straling is het niet mogelijk een stralingsrichting op te geven.

Directe en diffuse straling

Factoren die de stralingsintensiteit beïnvloeden

Er zijn talrijke factoren die de intensiteit van de globale straling beïnvloeden en er een enorme invloed op hebben.

Vooral factoren als luchtmoleculen en aërosolen in de atmosfeer verzwakken de zonnestraling. Daarnaast wordt het echter ook geabsorbeerd en verzwakt door waterdamp of kooldioxide.

Andere factoren die bepalend zijn voor de vraag of en in welke mate de zonnestraling wordt verminderd, zijn de volgende:

  • De positie van de zon; deze bepaalt de lengte van het pad van de atmosfeer naar het aardoppervlak.
  • Weersverschijnselen op de betreffende locatie beïnvloeden verstrooiing, reflectie en adsorptie.
  • Locatiehoogte; een minder dikke luchtlaag leidt tot meer verstrooiing, adsorptie en reflectie.
  • De vervuiling van de lucht ter plaatse.

Uit deze factoren vloeien de volgende verbanden voort: door de steilere positie van de zon rond de evenaar en dus een kortere baan, neemt de globale straling in deze zone toe.

Om dezelfde reden is de globale straling in de winter lager dan in de zomer, en ’s morgens en ’s avonds ook lager dan ’s middags. De globale straling is dus lager op lagere hoogten dan op grotere hoogten.

Globale straling in Duitsland

De jaarlijkse som in Duitsland bedraagt ongeveer 900 en 1.200 kWh/m². Ter vergelijking: in Spanje is dit ongeveer 2000 W/m².

Maar er zijn ook verschillen in Duitsland. Terwijl de hoogste waarden worden aangetroffen in het noordoosten en het zuiden, zijn ze lager in de rest van het land.

Globale straling en de invloed op fotovoltaïsche cellen

De globale straling heeft een aanzienlijke invloed op een fotovoltaïsch systeem, aangezien zij onder meer van invloed is op de mogelijke opbrengst, het economisch rendement en de afschrijving.

Daarom wordt bij het ontwerp van een fotovoltaïsch systeem rekening gehouden met de globale straling. Daartoe worden door de EU overeenkomstige gegevens verstrekt. Deze gemeten waarden worden gebruikt om factoren als hellingshoek of jaaropbrengst te bepalen.

Aangezien elk fotovoltaïsch systeem verliezen van ongeveer 17% heeft, moeten deze van de som van de globale straling worden afgetrokken.