Warum funktionieren die Solarpanels im Winter nicht?

Lassen sich unsere Ampeln das ganze Jahr über mit Solarpanels betreiben? Die Antwort ist nein. Die Erklärung dafür ist die folgende:

Die Erde umkreist die Sonne. Dafür braucht sie ein Jahr. Die Erdachse ist geneigt, die Erde steht also "schräg" zur Sonne. Ein halbes Jahr lang ist die Südhälfte der Erde zur Sonne hin geneigt. Ein halbes Jahr lang ist die Nordhälfte, auf der wir leben, zur Sonne hin geneigt. Dann, wenn die Nordhälfte zur Sonne geneigt ist, steht die Sonne höher am Firmament - der Einfallwinkel ist grösser - es ist Sommer!

Sonne Einfallswinkel

 Es gibt zwei Dinge, welche sich auf die Ladeleistung der Solarpanels auswirken:

  • Die Einstrahldauer
  • Der Einstrahlwinkel

Die Einstrahldauer ist schlichtweg die Zeit, an der die Sonne für uns sichtbar ist. Da die Tage im Winter kürzer sind, ist auch die Einstahldauer generell kürzer. Hinzu kommt noch, dass im Winterhalbjahr vermehrt mit Bewölkung und Nebel zu rechnen ist, welche die Sonne verdecken. Zwar produzieren die Solarpanels auch bei bewölktem Wetter Strom, aber nicht genug, um die Batterie zu laden.


Im Winter steht die Sonne weniger hoch als im Sommer. Das hat einen Einfluss auf den Einstrahlwinkel. 
Sommer und Wintersonne

Dieser flache Einstrahlwinkel wirkt sich sogar zweifach negativ auf die Solarleistung aus: Ein flacher Einstrahlwinkel generiert von allen Objekten aus einen längeren Schattenwurf. Es wird also generell schwieriger, überhaupt noch sonnige Plätze zu finden. Zudem müssen die Ampeln ja an der Strasse unmittelbar bei der Baustelle stehen und können nicht beliebig platziert werden.

Schattenwurf Astronomiede

Und dann kommt da noch der Einstahlwinkel auf das Solarpanel selber. Optimalerweise würde die Sonne mit einem Winkel von 90 Grad einstrahlen. Das passiert nie, darum neigt man die Solarpaneelen etwas. Im Winter verschlechtert sich jedoch durch den tiefen Sonnenstand auch dieser Einstrahlwinkel und somit der Wirkungsgrad der Solarpaneelen.
Wirkung Einfallswinkel Sonne auf Leistung

Die negativen Auswirkungen summieren sich also auf. Aus diesem Grund leisten die Solarpaneelen im Winter nicht genug, um die Ampeln autonom zu betreiben. Zwischen ca. Mitte März und ca. Mitte Oktober funktionieren die Solarpaneelen zuverlässig als Energiequelle für die Ampeln. In den Übergangszeiten (ca. Anfang März, ca. Ende Oktober) können Solarpaneelen noch genügend produzieren. Voraussetzung ist jedoch ein Platz an der Sonne, und gegebenenfalls muss man die Neigung der Solarpanels etwas steiler einstellen. Unabdingbar ist dabei jedoch eine regelmässige Kontrolle der Batteriespannungen!

In den Wintermonaten (November bis Februar) lässt sich jedoch nicht genügend Energie produzieren, damit die Ampeln autonom laufen. In dieser Phase können die Solarpaneelen lediglich als Ergänzung zu einem regelmässigen Batteriewechsel diesen. Bei gutem Wetter können die Solarpaneelen jedoch durchaus den Batteriewechselzyklus etwas verlängern.