Wie viel Licht liefert die Sonne? PPFD & DLI nach Breitengrad, Jahreszeit und Bewölkung (mit Simulator)

Sonnenlicht für Pflanzen

Jeder, der Pflanzen zu Hause oder in einem Gewächshaus anbaut, stellt sich gelegentlich dieselbe Frage: Wie viel Licht liefert die Sonne eigentlich wirklich, besonders in den verschiedenen Jahreszeiten? Nicht einfach „hell“ oder „schattig“, sondern eine konkrete Zahl. Im Sommer zur Mittagszeit scheint auf der Fensterbank Licht im Überfluss vorhanden zu sein. Im Winter zur gleichen Zeit wirkt es oft ebenfalls hell – das menschliche Auge passt sich schließlich an. Eine Pflanze sieht jedoch ein völlig anderes Bild, und der Unterschied zwischen einem Mittag im Juni und einem im Dezember kann das Sechsfache betragen.

Dieses Widget macht den Unterschied visuell greifbar. Sie können den Zeitregler verschieben – die Sonne bewegt sich über den Himmel exakt so, wie sie es an Ihrem Breitengrad am gewählten Tag des Jahres tun würde, während sich die Werte daneben aktualisieren: momentaner PPFD-Wert, Sonnenhöhe über dem Horizont, Tageslänge und die kumulierte tägliche Lichtdosis (DLI). Schalten Sie von Sommer auf Winter um, und Sie werden sofort verstehen, warum die Fensterbank im Dezember kein ausreichender Ort für Setzlinge mehr ist. Ein hochaktuelles Thema in jedem Frühjahr.

Ein wenig Theorie: Warum die Wintersonne schwächer ist

Der erste Gedanke ist oft, dass es nur an den kürzeren Tagen liegt. Das ist aber nur die halbe Wahrheit. Selbst wenn der Wintertag genauso lang wäre wie der Sommertag, gäbe es deutlich weniger Licht. Dafür sind zwei unabhängige physikalische Effekte verantwortlich.

Erster Effekt: Der Einfallswinkel der Strahlen

Im Sommer steigt die Sonne in den mittleren Breiten mittags auf 60–63° über den Horizont. Im Winter sind es nur 13–16°. Dasselbe Bündel von Sonnenstrahlen, das in einem steilen Winkel einfällt, beleuchtet eine kleine Fläche. Fällt es jedoch flach ein, wird es über eine viel größere Fläche „verschmiert“. Die Beleuchtungsstärke einer horizontalen Fläche sinkt proportional zum Sinus des Sonnenhöhenwinkels. Allein durch diesen Effekt verliert ein Wintermittag im Vergleich zu einem Sommermittag etwa 70 % seiner Intensität.

Zweiter Effekt: Die Dicke der Atmosphäre

Der zweite Effekt ist weniger offensichtlich, aber ebenso wichtig. Wenn die Sonne hoch am Himmel steht, durchquert ihr Strahl die Atmosphäre auf dem fast kürzesten Weg – diesen Wert nennt man Luftmasse (Air Mass), die im Zenit als 1 definiert ist. Steht die Sonne tief über dem Horizont, wandert derselbe Strahl in einem spitzen Winkel durch die Atmosphäre, und der Weg verlängert sich drastisch: Bei einer Höhe von 30° sind es bereits etwa zwei Luftmassen, bei 15° fast vier und direkt am Horizont bis zu vierzig.

Auf diesem Weg wird das Licht an Luftmolekülen und Partikeln gestreut und von Wasserdampf sowie Ozon absorbiert. Je länger der Weg, desto größer die Verluste. Genau aus diesem Grund blendet die untergehende Sonne nicht und erscheint rot – der kurzwellige Teil des Spektrums wird stärker gestreut und abgelenkt. Für eine Pflanze bedeutet dies, dass das Winterlicht nicht nur an Quantität verliert, sondern sich auch das Spektrum teilweise verändert.

Zusammengenommen führen diese beiden Effekte zu jenem sechsfachen Unterschied: In Dublin, Berlin oder Kiew bedeutet ein Sommermittag bei klarem Himmel etwa 1800 µmol/m²·s, während ein Wintermittag nur noch bei rund 300 liegt.

Der Winkel der Sonne über dem Horizont zu verschiedenen Jahreszeiten 

Was sind PPFD und DLI in einfachen Worten?

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) ist die photosynthetische Photonenflussdichte. Sie gibt an, wie viele für die Photosynthese nutzbare Lichtquanten pro Sekunde auf einen Quadratmeter fallen. Die Maßeinheit ist µmol/m²·s. Dies ist ein momentaner Wert, eine Momentaufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt. Mittags ist der PPFD-Wert am höchsten, bei Sonnenaufgang und -untergang liegt er nahe null. Wenn Sie tiefer in die Materie einsteigen möchten, lesen Sie unseren Artikel Was bedeuten PPF und PPFD?, um die Unterschiede genau zu verstehen.

DLI (Daily Light Integral) ist die tägliche Lichtdosis, also die Gesamtmenge an Licht, die eine Pflanze im Laufe eines ganzen Tages erhalten hat. Die Einheit ist mol/m²·d. Es ist das Integral des PPFD über die Zeit: Wenn PPFD ein Foto ist, dann ist DLI die Gesamtbelichtung für den Tag.

Für die Praxis ist das DLI wichtiger. Grob gesagt, ist es der Pflanze egal, ob sie ihre Norm in sechs Stunden praller Sonne oder in zwölf Stunden mäßigem Licht erhält – die Gesamtsumme zählt. Genau deshalb ermöglicht ein Sommertag mit einem DLI von etwa 50–60 mol/m²·d der Pflanze, auf Hochtouren zu arbeiten, während ein Wintertag mit einem DLI von 4–6 die Pflanzen oft am Rande des Überlebens hält. Um den optimalen Wert für Ihre Kulturen präzise zu ermitteln, nutzen Sie unseren DLI-Rechner.

So verwenden Sie das Widget: Schritt für Schritt

Schritt 1. Wählen Sie den Breitengrad

Das Wichtigste, was das Gesamtbild bestimmt, ist Ihr Standort. Nicht unbedingt die Stadt oder das Land, sondern der geografische Breitengrad: Die Sonne verhält sich an allen Punkten desselben Breitengrades gleich. Bewegen Sie den Breitengrad-Regler oder wählen Sie eine fertige Voreinstellung – Dublin, Kiew, Berlin, Madrid, Oslo oder den Äquator.

Achten Sie darauf, wie sich das Bild verändert, wenn Sie den Regler bewegen: Je weiter nördlich Sie sind, desto tiefer verläuft der Sonnenbogen im Winter und desto kürzer ist der Tag. Auf der Breite von Oslo (60°) dauert ein Wintertag nur fünfeinhalb Stunden, und die Sonne steigt kaum auf sieben Grad. Das Widget funktioniert auch für die südliche Hemisphäre – geben Sie einfach einen negativen Breitengrad ein, und die Jahreszeiten werden automatisch invertiert.

Schritt 2. Stellen Sie die Jahreszeit ein

Nutzen Sie den Schieberegler für den Tag des Jahres oder die vier Schaltflächen – Frühling, Sommer, Herbst, Winter. Die Schaltflächen entsprechen den Daten nahe den Tagundnachtgleichen und Sonnenwenden: 21. März, 21. Juni, 23. September und 21. Dezember. Dies sind die extremen und mittleren Punkte des Jahreszyklus, die sich gut zum Vergleichen eignen.

Schritt 3. Wählen Sie den Bewölkungszustand

Es gibt drei Optionen: Klar, teils wolkig, bedeckt. Das ist keine Kosmetik – die Bewölkung verändert das Ergebnis drastisch und beeinflusst die beiden Lichtkomponenten unterschiedlich. Bei klarem Himmel dominiert die direkte Strahlung. Wolken blockieren diese fast vollständig, verstärken aber gleichzeitig das diffuse Licht. Insgesamt verliert ein bewölkter Tag im Sommer durchschnittlich 60 % des Lichts und im Winter bis zu 40 %.

Schritt 4. Bewegen Sie die Tageszeit

Der Hauptregler reicht von Mitternacht bis Mitternacht. Die Uhr in der Ecke der Szene zeigt die aktuelle Zeit. Beobachten Sie den PPFD-Wert: Er steigt bei Sonnenaufgang von null, erreicht genau zur wahren Mittagszeit sein Maximum und fällt symmetrisch zum Sonnenuntergang hin wieder ab.

Profi-Tipp: Achten Sie nicht nur auf das Licht, sondern auch auf das Raumklima. Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind entscheidend für die Transpiration. Nutzen Sie unseren VPD-Rechner für die Growbox, um sicherzustellen, dass Ihre Pflanzen das Licht bei optimalem Klima auch richtig verarbeiten können.

Schritt 5. Analysieren Sie die Parameter

Das Widget zeigt vier Werte an: PPFD jetzt (momentane Intensität), Sonnenhöhe (Winkel über dem Horizont), Tageslänge und das DLI für den Tag (kumulierte Lichtdosis). Darunter befindet sich ein Urteil für die ausgewählte Kultur (Grünzeug, Fruchtgemüse oder stark lichtbedürftige Pflanzen).

Wie genau ist das Modell?

Das Widget berechnet die Position der Sonne anhand astronomischer Formeln und nutzt ein Standardmodell für die Lichtdurchdringung der Atmosphäre. Sonnenweichung, Stundenwinkel, Höhe über dem Horizont, Luftmasse nach der Kasten-Young-Formel sowie die getrennte Berechnung von direkten und diffusen Komponenten – all dies sind etablierte ingenieurtechnische Ansätze und keine bloße Anpassung von Koeffizienten.

Wir müssen jedoch fairerweise auf Einschränkungen hinweisen. Die Berechnung erfolgt für eine saubere Atmosphäre auf 100 Metern über dem Meeresspiegel. Staub, industrielle Luftverschmutzung, lokale klimatische Besonderheiten, Geländestrukturen, Beschattung durch Gebäude sowie die Reflexion von Schnee (die im Winter einen spürbaren Anteil hinzufügen kann) werden nicht berücksichtigt.

Das Modell beantwortet die Frage: „Wie viel Licht liefert die Sonne unter idealen Bedingungen an diesem Breitengrad an diesem Tag?“ Es ist der perfekte Ausgangspunkt für die Planung, ersetzt aber keine Messung vor Ort mit einem Quantenmessgerät. Das Widget zeigt die obere Grenze dessen an, womit Sie rechnen können.

Zusammenfassung

Die Wintersonne ist nicht nur schwächer, weil der Tag kürzer ist. Der flache Einfallswinkel und der verlängerte Weg durch die Atmosphäre führen zusammen zu einem Intensitätsabfall um das Fünf- bis Sechsfache, selbst an einem klaren Mittag. Fügen Sie noch Wolken hinzu, und der Unterschied kann das Zehnfache erreichen.

Für die Pflanze ist die kumulierte tägliche Dosis (DLI) entscheidend, nicht die momentane Helligkeit. Im Sommer liefert die Natur 50–60 mol/m²·d, im Winter in den mittleren Breiten nur 4–6. Die Differenz zwischen diesen Zahlen ist genau die Arbeit, die Ihre künstliche Zusatzbeleuchtung leisten muss.