Wie wird die Sonne gemessen?

Die Sonne im Visier: Wie misst man Sonneneinstrahlung?

Die Sonne, unser zentraler Energielieferant, schickt unablässig Strahlung zur Erde. Doch wie quantifiziert man diese Energieflut? Wie misst man die Kraft der Sonne, die Pflanzen wachsen lässt, unsere Häuser wärmt und zunehmend auch unsere Stromnetze speist? Ein unscheinbares, aber hochpräzises Instrument namens Pyranometer liefert die Antwort.

Im Herzen des Pyranometers befindet sich ein Sensor, der die einfallende Sonnenstrahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal ist proportional zur Bestrahlungsstärke, also der Menge an Sonnenenergie, die pro Flächeneinheit und Zeiteinheit auftrifft. Die Einheit, in der diese Bestrahlungsstärke gemessen wird, ist Watt pro Quadratmeter (W/m²).

Doch Pyranometer sind nicht alle gleich. Unterschiedliche Ausführungen sind auf die Messung verschiedener Strahlungsarten spezialisiert:

• Globalstrahlung: Diese beschreibt die gesamte auf eine horizontale Fläche treffende Sonnenstrahlung, sowohl die direkte Strahlung der Sonne als auch die diffuse Strahlung, die durch die Atmosphäre gestreut wird. Hierfür werden sogenannte Globalpyranometer eingesetzt.
• Direktstrahlung: Um die Intensität der direkten Sonnenstrahlung zu bestimmen, kommen Pyrheliometer zum Einsatz. Diese Geräte verfolgen die Sonne am Himmel und blenden die diffuse Strahlung aus.
• Diffusstrahlung: Die von der Atmosphäre gestreute Strahlung wird mit Diffuspyranometern gemessen. Ein Schattenscheibe schirmt dabei die direkte Sonneneinstrahlung ab.

Die gewonnenen Daten sind in vielfältigen Bereichen von großer Bedeutung:

• Meteorologie und Klimaforschung: Die Sonneneinstrahlung ist ein Schlüsselfaktor für das Wettergeschehen und den Klimawandel. Pyranometer liefern wichtige Daten für Klimamodelle und Wettervorhersagen.
• Solarenergie: Für die Planung und den Betrieb von Solaranlagen ist die genaue Kenntnis der Sonneneinstrahlung unerlässlich. Die Messdaten helfen bei der optimalen Ausrichtung der Module und der Prognose der Energieerträge.
• Landwirtschaft und Ökologie: Das Pflanzenwachstum hängt direkt von der verfügbaren Sonnenenergie ab. Pyranometer liefern Daten für die Optimierung des Pflanzenanbaus und die Erforschung von Ökosystemen.
• Materialforschung: Die Beständigkeit von Materialien gegenüber Sonneneinstrahlung wird mit Hilfe von Pyranometern getestet, um die Lebensdauer von Produkten im Freien zu verbessern.

Obwohl Pyranometer im privaten Bereich eher selten anzutreffen sind, spielen sie in Wissenschaft und Technik eine unverzichtbare Rolle. Sie ermöglichen uns, die Energie der Sonne zu quantifizieren und für unsere Zwecke nutzbar zu machen – vom Verständnis des Klimas bis zur effizienten Nutzung der Solarenergie.