Wolken gelten als natürlicher Feind jeder Solaranlage. Doch unter bestimmten Bedingungen können sie die Stromproduktion sogar über die Nennleistung der Module hinaus steigern. Verantwortlich dafür ist der sogenannte Cloud-Edge-Enhancement-Effekt, den Forscher der finnischen Tampere University in einer Studie im Fachjournal Solar Energy dokumentiert haben. Was genau dabei passiert und wie stark der Effekt ausfällt, erklären wir dir hier.
Die Solarenergie stellt eine der wichtigsten Säulen der Energiewende dar. Denn sie liefert klimafreundlichen Strom und kann so die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern reduzieren.
Wie effizient eine Photovoltaikanlage tatsächlich arbeitet, hängt allerdings maßgeblich vom Standort ab. Denn neben der Anzahl der Sonnenstunden spielen auch Faktoren wie die Ausrichtung, der Neigungswinkel, eine mögliche Verschattung durch Gebäude oder Bäume sowie regionale Wetterbedingungen eine entscheidende Rolle.
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Vor allem schlechtes Wetter kann die Stromproduktion deutlich beeinträchtigen. Dichte Wolkendecken können beispielsweise die Sonneneinstrahlung reduzieren, Regen und Nebel schwächen die Intensität zusätzlich.
Doch Wolken müssen nicht per se negativ für die Stromproduktion mit Solaranlagen sein. Denn unter bestimmten Bedingungen können sie die Leistungsfähigkeit tatsächlich deutlich steigern.
Was ist Cloud Edge Enhancement?
Dieses Phänomen wird als sogenannter „Cloud Edge Enhancement“-Effekt bezeichnet und beschreibt eine kurzzeitige Leistungssteigerung von Solaranlagen. Diese entsteht durch die Reflexion und Streuung von Sonnenlicht an den Wolkenrändern.
Die Wolken reflektieren und bündeln dabei das Sonnenlicht zusätzlich. Dadurch trifft kurzfristig mehr Strahlung auf die Solarmodule als bei vollkommen klarem Himmel.
Dieser Effekt kann die Stromproduktion für kurze Zeit deutlich steigern. Dabei liegt die Leistung in diesen Fällen zeitweise sogar über den üblichen Spitzenwerten bei wolkenlosem Himmel.
Dabei können die Module sogar ihre vom Hersteller angegebene Nennleistung überschreiten. Das liegt daran, dass Hersteller die Leistung unter standardisierten Testbedingungen bei gleichmäßiger Sonneneinstrahlung messen.
Dabei wird unter Laborbedingungen eine Einstrahlung von exakt 1.000 Watt pro Quadratmeter bei einer Zelltemperatur von 25 Grad Celsius simuliert. Wetterphänomene, wie beispielsweise der „Cloud Edge Enhancement“-Effekt, finden dabei keine Berücksichtigung.
Bis zu 1,5-fache Einstrahlung: Wenn Wolkenränder Sonnenlicht auf Solarmodule lenken
Auch wenn der Cloud-Edge-Enhancement-Effekt auf den ersten Blick überraschend wirkt, ist er in der Wissenschaft längst kein Randphänomen mehr. Forschende aus der Atmosphären- und Solartechnik haben den kurzfristigen Leistungsschub unter bestimmten Wolkenkonstellationen wiederholt gemessen und in zahlreichen Studien dokumentiert.
Die Strahlungsverstärkung am Wolkenrand, die bei dem Effekt auftritt, ist also ein physikalisch erklärbares und reproduzierbares Wetterphänomen, das unter klar definierten Bedingungen auftreten kann. Besonders in der Photovoltaikforschung gilt es als wichtiger Faktor für kurzfristige Leistungsspitzen und Netzschwankungen.
Eine Studie der finnischen Tampere University, die im Fachjournal Solar Energy veröffentlicht wurde, bestätigt den Effekt. Demnach könne in nordischen Breitengraden die Einstrahlung das 1,5-Fache der erwarteten Einstrahlung bei klarem Himmel betragen.
Die typische Dauer der Strahlungsverstärkung reiche von wenigen Sekunden bis hin zu mehreren zehn Sekunden. Maximal könne der Effekt auch mehrere Minuten betragen.
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