Einfallwinkelverluste bei PV: Flache Sonnenstrahlen richtig modellieren
09.10.2026
Bei schrägem Lichteinfall sinkt die durchgelassene Strahlung; der IAM beschreibt diese winkelabhängige Transmission relativ zum senkrechten Einfall. Im Ertragsmodell wird er zusätzlich zur geometrischen Projektion angesetzt, doch strukturierte Gläser können von Standardkurven abweichen.
Was der Einfallwinkel verändert
Trifft Sonnenlicht senkrecht auf ein Modul, passiert es die Frontschichten auf dem günstigsten Weg. Bei flacherem Einfall wird ein größerer Anteil an den Modulmaterialien zurückgeworfen. Das bedeutet nicht, dass der gesamte Ertragsrückgang eine Reflexionsfolge ist: Schon die Geometrie verringert die direkte Einstrahlung auf eine geneigte Fläche. Zusätzlich beschreibt der Incident Angle Modifier (IAM), wie sich die optische Transmission gegenüber dem senkrechten Einfall verändert. Sandia fasst diesen winkelabhängigen Reflexionsanteil als eigene Modellgröße. [Sandias PV Performance Modeling Collaborative](https://pvpmc.sandia.gov/modeling-guide/1-weather-design-inputs/shading-soiling-and-reflection-losses/incident-angle-reflection-losses/)
IAM zusätzlich zur geometrischen Projektion rechnen
Für den Direktstrahl lässt sich die Rechenlogik anschaulich so schreiben: Einstrahlung auf Modulebene = direkte Normaleinstrahlung × cos(θ) × IAM(θ). Der Cosinus bildet die Projektion des Strahls auf die Modulfläche ab; der IAM ist dagegen ein optischer Korrekturfaktor. Er ist auf den senkrechten Lichteinfall normiert, weshalb dessen Grundtransmission nicht noch einmal als Winkelverlust angesetzt werden soll. Wer bereits einen Einstrahlungswert auf Modulebene verwendet, sollte prüfen, ob darin die geometrische Projektion schon enthalten ist, bevor er den IAM multipliziert. [Sandias Definition des beam-IAM](https://pvpmc.sandia.gov/modeling-guide/1-weather-design-inputs/shading-soiling-and-reflection-losses/incident-angle-reflection-losses/)
Ein Rechenbeispiel mit ausdrücklich hypothetischen Werten
Angenommen, die direkte Normaleinstrahlung beträgt 1.000 W/m². Bei 30° Einfallswinkel liefert die Projektion rund 866 W/m² auf die Fläche. Setzt man zur Illustration einen IAM von 0,97 an, bleiben etwa 840 W/m² wirksame direkte Einstrahlung. Bei 60° sind es geometrisch 500 W/m²; mit einem rein beispielhaften IAM von 0,85 wären es 425 W/m². Diese Zahlen sind keine Messwerte eines bestimmten Moduls und keine typischen Produktkennwerte. Sie zeigen nur, warum Cosinus und optische Winkelkorrektur getrennt betrachtet werden müssen. Für die Simulation sollte die IAM-Kurve zum Modul passen, statt die Beispielwerte zu übernehmen.
Direkte und diffuse Strahlung unterscheiden
Die Sonnenrichtung ist für den Direktstrahl eindeutig; diffuse Himmelsstrahlung kommt dagegen aus vielen Richtungen. Entsprechend ist eine einzige IAM-Auswertung für den Sonnenstand nicht automatisch ausreichend, um auch diffuse Beiträge abzubilden. PVsyst beschreibt eine Anwendung der IAM-Funktion auf Direkt-, Diffus- und Albedoanteile und integriert diffuse Strahlung unter der Annahme einer isotropen Richtungsverteilung. Das ist eine Modellannahme, keine Aussage, dass jeder reale Himmel gleichmäßig hell ist. Bei speziellen Wetter- oder Horizontbedingungen lohnt sich daher ein Blick darauf, wie die verwendete Software diffuse Einstrahlung behandelt. [PVsyst-Dokumentation zur IAM](https://www.pvsyst.com/help/project-design/array-and-system-losses/array-incidence-loss-iam.html)
Wann ein Standardprofil nicht genügt
Ein empirisches Standardprofil kann für herkömmliche Module brauchbar sein. Bei strukturiertem Glas oder anderen Lichtmanagementstrukturen kann die Winkelantwort jedoch anders verlaufen. Eine Arbeit des damaligen ECN, heute Teil von TNO, hält fest, dass bestehende Jahresertragsverfahren für solche Module nicht ohne Weiteres funktionieren und die Modelle angepasst werden müssen. Auch allgemein hängen IAM-Modellparameter von den konkreten Modulmaterialien ab. Für die Praxis heißt das: Datenblatt, unabhängige Winkelmessung oder Herstellerprofil prüfen, bevor ein Standardwert für ein abweichendes Glasdesign angesetzt wird. [ECN/TNO-Veröffentlichung zu strukturiertem Glas](https://publications.ecn.nl/ECN-M--16-006) · [Sandia zu IAM-Modellparametern](https://pvpmc.sandia.gov/modeling-guide/1-weather-design-inputs/shading-soiling-and-reflection-losses/incident-angle-reflection-losses/)
Prüfpunkte für das Ertragsmodell
Vor dem Vergleich zweier Simulationen helfen vier Fragen: Ist der Einfallswinkel auf der Modulebene definiert? Ist der geometrische Cosinus bereits in der Einstrahlung enthalten? Verwendet das Modell eine modulspezifische IAM-Kurve oder nur eine generische Näherung? Und wie werden diffuse sowie vom Boden reflektierte Anteile behandelt? Der IAM korrigiert winkelabhängige Transmission, ersetzt aber weder die Sonnenstands- und Flächengeometrie noch Verschattung, Verschmutzung oder elektrische Verluste. Gerade bei flachem Morgen- und Abendlicht sollte man deshalb nicht aus einer einzelnen IAM-Zahl auf den Jahresenergieverlust schließen: Entscheidend ist die Kombination aus Winkelverlauf, Modulantwort und tatsächlich auftretender Einstrahlung.