Selbst wenn es gelingt, ein Jahr mit hoher Qualität zu messen, ist die Aussage für den zu betrachtenden Standort relativ gering. Die Sonnenstrahlung variiert von Jahr zu Jahr erheblich. So schwanken zum Beispiel die vom Deutschen Wetterdienst gemessenen Jahressummen der Globalstrahlung für Potsdam aus den Jahren 1937 bis 1999 zwischen 887 und 1.180 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. Die höchste Jahressumme liegt in dem Zeitraum damit um 33 Prozent über der niedrigsten.

Abbildung 1: Maximale Abweichung unterschiedlich langer Messperioden vom langjährigen Mittelwert aus den Jahren 1937 bis 1999 am Standort Potsdam

Um eine verlässliche Aussage treffen zu können, sollten deshalb Messungen über einen längeren Zeitraum vorliegen. Hieraus kann dann ein typisches meteorologisches Jahr bestimmt werden. Abbildung 1 zeigt für den Standort Potsdam die Abweichung der Messwerte für verschiedene Messperioden vom Mittelwert der Jahre 1937 bis 1999.

Deutlich wird, dass die Messperiode mindestens einen Zeitraum von fünf Jahren umfassen sollte, um nicht mehr als sieben Prozent vom langjährigen Mittel abzuweichen. In anderen Worten: Liegen für einen Standort Messungen für einen Zeitraum von fünf Jahren vor, kann die mittlere jährliche Einstrahlung in den nächsten fünf Jahren durchaus 14 Prozent höher oder niedriger als in den Jahren zuvor ausfallen. Wer den künftigen Ertrag einer Anlage auf Basis einer Messung von wenigen Jahren garantieren möchte, begibt sich also auf sehr dünnes Eis. Hierfür sollten Messwerte über einen Zeitraum von etwa 20 Jahren oder mehr vorliegen. Von möglichen zukünftigen Klimaveränderungen einmal abgesehen, da diese die Unsicherheiten noch verstärken.

Datenbanken für Solarstrahlung

Eigene Messungen über einen langen Zeitraum sind mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Deshalb lohnt es sich, auf vorhandene Datenquellen zurückzugreifen. Die meisten Simulationsprogramme für Solaranlagen liefern zum Teil recht umfangreiche Datenbanken zur Solarstrahlung mit. Die Anbieter fügen jedoch meist nur wenig Informationen über Quelle, Messzeitraum und Qualität der Daten bei.

Spezielle Datenbanken auf CD oder im Internet oder spezielle Strahlungsatlanten versprechen eine größere und genauere Datenbasis. Auf eine Datenbank von Monatsmittelwerten der Globalstrahlung für weltweit 1.195 Standorte können Sie im Internet kostenlos über die NASA bzw. NREL zugreifen.

Im Rahmen des europäischen Projekts S@tel-Light haben Forschungsinstitute und Hochschulen Satellitenbilder der Jahre 1996 und 1997 ausgewertet. Strahlungszeitreihen können Sie für jeden europäischen Standort kostenlos über das Internet anfordern. Der Service soll künftig um die Jahre 1998 bis 2000 erweitert werden.
Messwerte der Direkt- und Diffusstrahlung für zahlreiche europäische Standorte finden sich auch im Europäischen Strahlungsatlas. Die ältere Ausgabe wurde 1996 vom Springer Verlag als gedrucktes Werk herausgegeben. Die aktualisierte und stark überarbeitete Fassung gibt es inzwischen auf CD.

Neben dem Internetangebot der NASA liefert auch die Software Meteonorm eine sehr umfangreiche weltweite Datenbasis. Neben der Solarstrahlung finden sich hier auch meteorologische Größen wie Temperatur, Windgeschwindigkeit oder Luftfeuchte. Als Datenbasis liegen bei diesem Programm Monatsmittelwerte vor. Stundenwerte kann der Nutzer über statistische Verfahren generieren. Ist der gewünschte Standort nicht in der Datenbank vorhanden, kann er Werte aus den nächstgelegenen Standorten interpolieren.

Unterschiedliche Qualität der Strahlungsdaten

Für verschiedene Standorte ist die Qualität der Daten höchst unterschiedlich. Das zeigt der Vergleich der Abbildungen 2 und 3 für Potsdam und Mailand. Was auf den ersten Blick noch recht passabel aussieht, erweist sich beim zweiten Hinsehen als kritisch.

Relativ gut sind die Übereinstimmungen der Globalstrahlungswerte. Erwartungsgemäß sind die Unterschiede der Jahreswerte bei S@tel-Light am größten. Die Abweichungen der anderen Quellen, die sich auf Mittelwerte mehrerer Jahre stützen, sind deutlich geringer und betragen maximal zwei Prozent in Potsdam beziehungsweise knapp sieben Prozent in Mailand.

Deutlich größer sind jedoch die Abweichungen bei der Diffusstrahlung. Die NASA-Datenbank enthält überhaupt keine Diffusstrahlungswerte. Meteonorm liefert interessanterweise unterschiedliche Diffusstrahlungswerte für Monats- und Stundenwerte, was das Vertrauen in die Berechnungsmethoden nicht gerade stärkt.

Abbildung 2: Vergleich verschiedener Datenquellen für den Standort Potsdam

Abbildung 3: Vergleich verschiedener Datenquellen für den Standort Mailand

Bei der Direkt-Normalstrahlung betragen die Unterschiede zwischen den höchsten und niedrigsten Werten in Potsdam 17 Prozent, in Mailand sogar stolze 58 Prozent. Vor allem die einzelnen Jahreswerte der Satellitendaten zeigen große Abweichungen. Die Direkt-Normalstrahlung auf einer der Sonne nachgeführten Fläche lässt sich nur mit Hilfe von S@tel-Light oder Meteonorm bestimmen. Die Unterschiede sind jedoch für Mailand so groß, dass man hier alternativ die Werte auch erraten könnte. Abhilfe liefert das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelte STEPS-System, das anhand spezieller Verfahren die Direkt-Strahlung aus Satellitenbildern bestimmt. Da die Auswertung hierbei relativ aufwendig ist, kann sie derzeit allerdings nur in Individualaufträgen erfolgen.