Die Sonneneinstrahlung in Deutschland und ihre Bedeutung für deine PV-Anlage

Die Globalstrahlung beschreibt die gesamte kurzwellige Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Mitunter begegnest du ihr auch unter den Begriffen „globale Sonneneinstrahlung“ oder einfach „globale Strahlung“. Die Globalstrahlung unterteilt man wiederum in zwei Arten: Direktstrahlung und Diffusstrahlung.

• Direktstrahlung: Direkte Strahlung ist die Solarstrahlung, die ungehindert auf die Erdoberfläche trifft, ohne durch die Atmosphäre gestreut oder reflektiert zu werden. Es gibt sie an wolkenlosen Tagen und sie macht in sonnenreichen Regionen den Hauptanteil der Bestrahlung für PV-Anlagen aus.

• Diffusstrahlung: Diffuse Strahlung entsteht, wenn Moleküle oder Partikel in der Atmosphäre das Licht der Sonne streuen. Weil es dadurch aus verschiedenen Richtungen auf die Erdoberfläche trifft, ist es schwächer als direkte Strahlung. An bewölkten Tagen oder bei hoher Luftverschmutzung ist der Anteil der Diffusstrahlung deutlich höher.

Die Globalstrahlung ist der Schlüssel zur Energiegewinnung per Photovoltaik. Nur ist die Intensität der Sonneneinstrahlung nicht überall auf der Welt – und auch nicht überall in Deutschland – gleich hoch. Um herauszufinden, wie viel Globalstrahlung in einer Region zur Verfügung steht, nutzen wir konkrete Messwerte.

Die Globalstrahlung ist mit sogenannten Pyranometern messbar. Pyranometer sehen aus wie kleine Ufos, also fliegende Untertassen mit Glaskuppeln on top. Sie messen die auf eine horizontale Fläche treffende Sonnenstrahlung und erfassen sowohl die direkte Strahlung der Sonne als auch die diffus gestreute Strahlung, die durch Wolken, Staub oder andere Partikel in der Atmosphäre verursacht wird.

Forschende aus Klimatologie, Geowissenschaft und Meteorologie (etwa vom Deutschen Wetterdienst) sammeln die mit Pyranometern aufgezeichneten Messwerte kontinuierlich, um langfristige Strahlungsdaten zu erstellen und sie für verschiedene Zwecke nutzbar zu machen. Das betrifft auch deine PV-Anlage: Dank der Messwerte sind präzise Vorhersagen über den möglichen PV-Ertrag durch Sonneneinstrahlung auf jedem Fleckchen Erde in Deutschland möglich.

Die beiden relevantesten Messwerte im Zusammenhang mit Globalstrahlung und Photovoltaik sind der Momentanwert und die Jahressumme.

Um den potenziellen Ertrag deiner Photovoltaik-Anlage möglichst genau einzuschätzen, musst du also die Sonneneinstrahlung an deinem Standort kennen. Sie gibt dir einen klaren Hinweis darauf, wie viel Energie deine Anlage in einem bestimmten Zeitraum potenziell erzeugen kann. 

Um die globale Sonneneinstrahlung zu berechnen, addiert man die Direktstrahlung und die Diffusstrahlung. Diese beiden Werte kannst du online für deine Region beziehungsweise dein Bundesland recherchieren, etwa auf der Website des Deutschen Wetterdienstes. Nehmen wir beispielsweise an, in einem Sommermonat wie Juni beträgt die Direktstrahlung um die Mittagszeit 200 W/m² und die Diffusstrahlung 80 W/m², weil nur leichte Bewölkung herrscht. Um die globale Strahlung zu berechnen, addieren wir beide Werte.

Globalstrahlung = direkte Strahlung + diffuse Strahlung

Globalstrahlung = 200 W/m² + 80 W/m² = 280 W/m²

Dieser Wert von 280 W/m² gibt die gesamte Bestrahlungsstärke an, die auf eine horizontale Fläche trifft. Er zeigt die verfügbare Energie pro Quadratmeter an, die du für deine Stromerzeugung durch eine Photovoltaik-Anlage nutzen kannst. Nehmen wir diesen Wert als durchschnittlichen Mittelwert für den Monat Juni an, lässt sich die Energie in Kilowattstunden (kWh) berechnen.

Gesamtstunden im Juni = 30 Tage × 24 Stunden = 720 Stunden

Um die Energie in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²) zu berechnen, multiplizieren wir die Leistung in Watt pro Quadratmeter (W/m²) mit der Gesamtzeit in Stunden und wandeln das Ergebnis in Kilowatt um, indem wir es durch 1.000 teilen.

(280 W/m² × 720 Stunden) ÷ 1.000 = 201,6 kWh/m²

Für den Monat Juni erhalten wir also eine Globalstrahlung von 201,6 kWh/m². Soweit zur Theorie – aber was bedeutet die Globalstrahlung konkret für die Planung deiner Photovoltaik-Anlage? Ganz einfach:

Zahlen sind nicht so dein Ding? Keine Sorge, dein Fachbetrieb – etwa einer der vielen regionalen Meisterbetriebe von 1KOMMA5° – rechnet das alles für dich aus!

Die Menge an Globalstrahlung, die auf eine bestimmte Region trifft, wird durch mehrere Faktoren beeinflusst. Dazu zählen:

Deutschland bietet vielfältige klimatische Bedingungen, die die Globalstrahlung regional beeinflussen. Es ist also sinnvoll, die regionalen Unterschiede zu kennen, da sie direkte Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit deiner PV-Anlage haben.

Die folgende Karte des Deutschen Wetterdienstes zeigt die Globalstrahlung in Deutschland für das Jahr 2024 – die Farbskala veranschaulicht die Jahressummen der Globalstrahlung.

Die Unterschiede zwischen Nord- und Süddeutschland sind gut erkennbar:

• Süddeutschland weist die höchsten Messwerte auf, mit Jahressummen zwischen 1.101 und 1.220 kWh/m². In einigen Bereichen an den Alpenrändern sind die Werte sogar noch höher.

• Zentral- und Westdeutschland zeigen moderat hohe Messwerte im Bereich von 1.051 bis 1.200 kWh/m².

• Norddeutschland weist eine niedrigere Solarstrahlung auf, sie liegt zwischen 1.021 und 1.040 kWh/m².

Im Jahr 2024 lag die mittlere Jahressumme der Globalstrahlung in Deutschland bei 1.113 kWh/m². Die Messwerte zeigen, dass Süddeutschland die besten Bedingungen für PV-Anlagen bietet. Der potenzielle Ertrag durch Globalstrahlung ist in den südlichen Regionen deutlich höher als in Norddeutschland. Das ist auch logisch, denn in Süddeutschland bist du dem Äquator noch ein kleines Stückchen näher. Dennoch ist auch in Norddeutschland der Einsatz von Solaranlagen sinnvoll und wirtschaftlich, wenn die Ausrichtung und Dimensionierung der Anlage entsprechend optimiert werden.

Morgens: langsamer Anstieg

In den frühen Morgenstunden ist die Sonneneinstrahlung gering und größtenteils diffus. Der Sonnenstand ist niedrig, insbesondere in den Wintermonaten, was bedeutet, dass das Sonnenlicht in einem flachen Winkel auf die Erdoberfläche trifft. Zudem muss es eine längere Strecke durch die Erdatmosphäre zurücklegen, wodurch es stärker gestreut und abgeschwächt wird. Das resultiert in einer geringen Strahlungsintensität, die nur einen kleinen Teil des täglichen PV-Ertrags ausmacht.

Mittags: maximaler Ertrag

Je höher der Sonnenstand, desto intensiver die Einstrahlung. Zwischen 12 und 14 Uhr erreicht die Globalstrahlung darum ihren Höhepunkt. Die Sonne steht an ihrem höchsten Punkt des Himmels – in Deutschland ist das allerdings nie exakt senkrecht (das ist nur am Äquator möglich), sondern je nach Jahreszeit in einem mehr oder weniger steilen Winkel. Wenn auch das Wetter mitspielt (also wenn es möglichst wolkenfrei ist), erzeugen Solarmodule zu dieser Zeit den größten Anteil des täglichen Stromertrags.

Nachmittags/abends: abnehmende Intensität

Nach dem Sonnenhöchststand nimmt die Strahlungsintensität allmählich wieder ab. Der Sonnenstand sinkt, das Licht trifft in einem immer flacheren Winkel auf die Erdoberfläche, wodurch sich die Menge der direkten Strahlung verringert. Gegen Abend dominiert wieder die diffuse Strahlung, bis die Sonne untergeht.

Die Jahreszeiten haben den größten Einfluss auf die Globalstrahlung und somit auch auf den PV-Ertrag:

Die Grafik zeigt, dass die Globalstrahlung in Deutschland im Jahr 2024 zwischen Mai und August ihren Höhepunkt erreichte. In diesen Monaten erzielten Photovoltaik-Anlagen die höchsten Erträge, da die Sonnenstrahlung besonders intensiv war. Interessanterweise waren nicht nur die klassischen Sommermonate Juni, Juli und August ertragreich, auch April, Mai und September boten sehr gute Bedingungen für Solaranlagen. Die vorangegangenen Jahre 2023 und 2022 verliefen sogar noch sonnenreicher..

Diese Entwicklungen zeigen, dass sich die Wetterbedingungen in Deutschland immer mehr wandeln. Was das für deine PV-Anlage bedeutet, sehen wir im Folgenden.

In den letzten vier Jahrzehnten erhöhte sich die Intensität der Globalstrahlung in Deutschland stetig: 

Zwischen 1983 und 2025 nahm die jährliche Sonneneinstrahlung in Deutschland zu – im Schnitt um fast 3,5 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. Die Sonne scheint immer häufiger beziehungsweise für längere Perioden – einer von vielen Indikatoren, die uns den weltweiten Klimawandel auch direkt vor unserer Haustür vor Augen führen. Das bedeutet allerdings auch, dass es deutschlandweit ein immer größeres Potenzial für die Erzeugung von Solarstrom gibt.

Mit den steigenden Messwerten der Globalstrahlung erwirtschaften PV-Anlagen heute deutlich mehr Ertrag als noch vor wenigen Jahrzehnten. Die Investition in Photovoltaik lohnt sich in allen Regionen Deutschlands immer mehr. Noch dazu ist die Erzeugung von Sonnenstrom die sinnvollste Antwort, die wir auf den Anstieg der Sonneneinstrahlung in Deutschland geben können: Gerade die ökologisch nachhaltige Nutzung der Globalstrahlung leistet einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz, da sie fossile Energien ersetzt und so den CO₂-Ausstoß senkt. Jede neue PV-Anlage zahlt sich nicht nur finanziell aus, sondern trägt auch dazu bei, die Folgen des Klimawandels langfristig zu mindern.

Nun weißt du also generell Bescheid über die Globalstrahlung in Deutschland – aber was bedeutet das für dich in konkreten Zahlen, wenn du eine PV-Anlage betreiben möchtest? Wie viel kommt an verschiedenen Standorten in Deutschland an? Um das herauszufinden, ist ein wenig Mathematik nötig.

Lass uns von drei Städten in Deutschland mit recht unterschiedlicher Sonneneinstrahlung ausgehen: Kiel, Fulda und Passau. Wir stellen uns vor, dass dort jeweils ein Gebäude in der exakt gleichen Bauweise, Größe und Ausrichtung steht: ein Einfamilienhaus, mit einer verfügbaren Dachfläche von 50 Quadratmetern, optimal nach Süden ausgerichtet, belegt mit 25 Solarmodulen in der Leistungsstufe von jeweils 450 Watt-Peak. Das entspricht einer Solaranlage mit 10 kWp, wie sie sich für ein durchschnittliches Einfamilienhaus empfiehlt.

Beginnen wir im hohen Norden, wo die Globalstrahlung weniger intensiv ist. Laut Deutschem Wetterdienst lag die Jahressumme an Globalstrahlung in Kiel 2024 bei etwa 1.030 Kilowattstunden pro Quadratmeter (generell war 2024 ein deutlich weniger sonnenreiches Jahr als 2023 und 2022 – das solltest du bei den folgenden Rechnungen im Hinterkopf behalten).

• Globalstrahlung und Fläche

  Die verfügbare Dachfläche beträgt 50 m². Die gesamte auf die Fläche einfallende Energie ist also: 1.030 kWh/m² × 50 m² = 51.500 kWh/Jahr.

• Effizienz

  Solarmodule wandeln immer nur einen Teil der eingestrahlten Energie in Strom um. Der Wirkungsgrad der modernen Module von 1KOMMA5° liegt bei 22,8 Prozent. Wir gehen etwas konservativer von einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 22 Prozent aus.

• Berechnung des Stromertrags

  Wir berechnen den Stromertrag, indem wir die Globalstrahlung auf der verfügbaren Fläche mit dem Wirkungsgrad multiplizieren: 51.500 kWh/Jahr × 0,22 = 11.330 kWh/Jahr

• Praktische Verluste

  Es gibt immer geringe Verluste, beispielsweise durch Wechselrichter, Kabel, Wärme und andere Faktoren. Diese betragen typischerweise 10 bis 15 Prozent. Wir gehen von 12 Prozent an Verlust aus: 11.330 kWh/Jahr × (1 − 0,12) = 9.970,4 kWh/Jahr.

Das Ergebnis: Die Solaranlage mit 10 kWp in Kiel könnte unter diesen Bedingungen etwa 9.970 kWh Strom pro Jahr erzeugen.

Schauen wir nun auf die Globalstrahlung in der Mitte Deutschlands, in Fulda. Die Jahressumme liegt dort bei circa 1.110 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. Da die Bedingungen und die Berechnung genau die gleichen wie im Falle Kiels sind, sparen wir uns den langen Rechenweg und kommen gleich zum Ergebnis:

In Fulda könnte die gleiche Solaranlage 10.745 kWh Strom pro Jahr erzeugen – knapp 800 kWh mehr als an der Küste. Der Unterschied klingt vielleicht gar nicht so gewaltig. Allerdings hilft es, sich die Werte praktisch zu veranschaulichen: Der durchschnittliche Verbrauch eines E-Autos liegt bei circa 23 kWh auf 100 Kilometer. Allein mit 800 Kilowattstunden an Strom könntest du im E-Auto also knapp 3.500 Kilometer weit fahren (800 kWh ÷ 23 kWh pro 100 km = 34,78).

Zuletzt gehen wir weit in den Süden nach Passau. Hier war laut dem Deutschen Wetterdienst die Globalstrahlung 2024 am höchsten: Etwa 1.230 Kilowattstunden kamen pro Jahr auf einem Quadratmeter zusammen. Unter den oben beschriebenen Bedingungen ergibt das für Passau einen jährlichen Solarertrag von 11.906 Kilowattstunden – rund 2.000 Kilowattstunden mehr als in Kiel.

Solltest du also in Kiel nicht auf Photovoltaik setzen? Doch, auf jeden Fall! Überall in Deutschland lohnt es sich, eine PV-Anlage zu betreiben. Denn der Stromertrag ist auch im Norden ziemlich hoch. Wie du das Beste aus deiner Anlage herausholst, betrachten wir jetzt.

Bei der Planung deiner PV-Anlage spielt die Globalstrahlung (beziehungsweise die Frage, wie du sie bestmöglich einfängst) eine zentrale Rolle. Hier sind einige wichtige Punkte, die du berücksichtigen solltest, um das Optimum aus der Globalstrahlung in deiner Region herauszuholen:

Ideal ist es, wenn der Großteil deiner Dachfläche nach Süden ausgerichtet ist, denn das bringt die höchste Stromausbeute. Aber auch, wenn das nicht der Fall sein sollte und deine größten Dachflächen nach Osten oder Westen zeigen, lohnt es sich, eine PV-Anlage zu installieren. Zwar fängst du so weniger direkte Einstrahlung ein, profitierst dafür aber von einer gleichmäßigen Verteilung der Sonneneinstrahlung im ganzen Tagesverlauf.

Selbst ein Norddach kannst du unter bestimmten Bedingungen für PV verwenden, auch wenn der Ertrag geringer ausfällt.

Ein Neigungswinkel der Solarmodule von etwa 30 bis 35 Grad gilt als optimal, da er eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Sonneneinstrahlung über den gesamten Jahresverlauf ermöglicht. In diesem Winkel treffen die Sonnenstrahlen nahezu senkrecht auf die Module, was die Energieausbeute maximiert. Aber keine Sorge, wenn dein Dach deutlich steiler oder flacher ist: Es gibt eine Menge technischer Lösungen, mit denen du sehr vorteilhafte Solarerträge herausholst.

Die Wahl der richtigen Solarmodule ist der dritte Schlüssel für die Ertragsmaximierung, da hochwertige Module das volle Spektrum der Sonneneinstrahlung besser nutzen können. Qualitätskomponenten wie die Full-Black-Doppelglas-Module von 1KOMMA5° sind speziell darauf ausgelegt, auch unter wechselhaften Wetterbedingungen hohe Erträge zu liefern. 

Damit deine PV-Anlage die verfügbare Globalstrahlung vollständig nutzt, ist die regelmäßige Wartung unerlässlich. Verschmutzungen auf den Solarmodulen können die Leistung deiner Anlage beeinträchtigen. Durch eine gründliche Reinigung sorgst du dafür, dass deine Anlage das Sonnenlicht optimal in Energie umwandeln kann.

Mit einem PV-Speicher, der optimal auf deinen Haushalt ausgelegt ist, nutzt du die Globalstrahlung bestmöglich aus, selbst wenn die Strahlungsbedingungen nicht ideal sind. An Tagen mit intensiver Sonneneinstrahlung speicherst du überschüssige Energie und verwendest sie später, wenn die Strahlung geringer ist – beispielsweise an Tagen mit starker Bewölkung. Das erhöht nicht nur den Eigenverbrauch, sondern verbessert auch die Effizienz deiner PV-Anlage insgesamt.

Ein intelligentes Energiemanagement wie Heartbeat AI von 1KOMMA5° hilft dir, deinen Energieverbrauch effizient an die verfügbare Globalstrahlung anzupassen. Ob bei direkter oder diffuser Strahlung – die KI hat die Wettervorhersage stets im Blick, optimiert die Nutzung deiner erzeugten Energie und passt den Verbrauch an die jeweiligen Wetterbedingungen an. So stellst du sicher, dass deine Anlage immer mit maximaler Effizienz arbeitet, unabhängig von den Strahlungsbedingungen.

1KOMMA5° steht dir als Partner während der gesamten Planung und Installation deiner Photovoltaik-Anlage zur Seite. Unsere regionalen Meisterbetriebe in ganz Deutschland beraten dich vollumfänglich, optimieren deine Anlage auf die maximal möglichen Erträge, übernehmen die Wartung und erledigen direkt auch die ganze Bürokratie für dich. Und das Beste: Mit unserem Energiemanagementsystem Heartbeat AI hast du jederzeit transparent den Überblick über deine Solarerträge, maximierst deinen Eigenverbrauch, beziehst mit unserem dynamischen Stromtarif vollautomatisch günstigen Börsenstrom  und siehst auf einen Blick, wie viel Geld du täglich sparst.