Alles wichtige zum Thema Balkonkraftwerk / Mini PV

Einleitung

Seit nunmehr einem halben Jahr, plane ich mein Balkonkraftwerk und habe mich dementsprechend ein wenig umgesehen.

Aufgrund der langen Lieferzeiten und einer Förderung welche ich für dieses erhalte, hat sich dieses Projekt ein wenig gezogen.

Aber nun ist das Thema bei mir fast beendet und aus diesem Grund möchte ich dazu, wie so oft ebenfalls einen kleinen Blogbeitrag schreiben, sodass du die Informationen gesammelt an einer Stelle erhälst und nicht wie ich, unterschiedlichste Quellen durchsuchen musst.

Disclaimer

Derzeit wird einiges in der Politik besprochen (unter anderem eine Erhöhung der möglichen AC Leistung (derzeit 600W). Ich versuche die Daten in diesem Beitrag so gut es geht aktuell zu halten, jedoch kann ich nicht garantieren, dass ich Tagesaktuelle Informationen bereitstellen kann. Aus diesem grund übernehme ich wie immer keinerlei Haftung für die hier geschriebenen Informationen :).

Was ist ein Balkonkraftwerk?

Zuersteinmal möchte ich wie immer dafür Sorgen, dass alle die Grundsätze in jedem Fall kennen. Die meisten kennen Balkonkraftwerke bereits aus den Medien, aber hier möchte ich ebenfalls ganz kurz eine kleine "Definition" eines Balkonkraftwerks / Mini PV /etc. geben.

Ein Balkonkraftwerk, auch als Mini-PV-Anlage, Guerilla PV oder auch Plug & Play PV bezeichne. Dies ist eine kleine Photovoltaikanlage, die klassischerweise auf einem Balkon oder einer Terrasse montiert wird und zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht dient. Diese Art von Anlage hat in der Regel eine Leistung von 300 Watt (1 Modul) bis 600 Watt (2 Module) und kann den Strombedarf eines Haushalts teilweise oder ggf. vollständig decken. Die erzeugte Energie wird in der Regel direkt im Haushalt verbraucht und ist vornehmlich für den Eigenbedarf gedacht. Balkonkraftwerke sind in der Genehmigung vereinfacht und bedarfen oftmals auch keinerlei Genehmigung (dazu aber gleich noch mehr).

Welche Arten von Balkonkraftwerk gibt es?

Balkonkraftwerke sind in der Masse grundsätzlich eher Homogen. Zumeist besteht ein Balkonkraftwerk aus einem oder zwei Modulen und sind dann auf einem Aluminiumgestell befestigt.

Der größte Unterschied liegt wahrscheinlich am Wechselrichter und dessen maximale Ausfgangsleistung (AC Seite). Hier gibt es vornehmlich 2 Arten. Die kleinere Version kann maximal 300 Watt in das Hausnetz einspeisen und ist zumeist für die Verwendung mit einem Solarmodul gedacht. Weiterhin gibt es die "große" Version, welche für die Verwendung von 2 Solarmodulen gedacht ist. Hier sollte aber besonders geachtet werden, dass sich diese Werte auf die Ausgangsleistung des WEchselrichter beziehen. Also der Wert, welche am Ende als "Strom" in deine Steckdose hereinfließt. Die DC Seite (Die Eingangsseite an der die Solarmodule angestekt werden kann zumeist zumindestens 800W oder mehr aufnehmen. Auf diese Weise kann zum Beispiel auch bei schlechterem Wetter bzw. nicht ganz optimalen Wetterbedingungen auch noch bis zu 600W erreicht werden und Umwandlungsverluste werden so ein wenig gedämpft, sodass man die maximale Leistung des Wechselrichter überhaupt erreichen kann. Im Normalfall sollte der Wechselrichter einen Wirkungsgrad von 95% aufwärts haben.

Woraus besteht ein Balkonkraftwerk?

Ein Balkonkraftwerk ist an sich aus zwei funktionalen Komponenten aufgebaut.

1. Die Solarmodule => Die Solarmodule "erzeugen" den Strom und geben diesen an den Wechselrichter weiter.

2. Der Wechselrichter => Die Solarmodule erzeugen, anders als in unserem Hausnetz verwendet, keinen Wechselstrom sondern DC (Gleichspannung). Weiterhin erzeugen die Module auch bei weitem nicht die korrekte Spannung (normalerweise liegt die Ausgangsspannung eines Solarmoduls bei ca. 30VDC - 50VDC). Diese Form kann das Hausnetz nicht verwenden. Der Wechselrichter ist (neben einigen anderen Dingen) dafür da, dass die Spannung der Solarmodule für das Hausnetz angepasst wird (auf 230VAC). Genauer gesagt, wandelt der Wechselrichter, die Gleichspannung der PV-Module in Wechselspannung um.

3. Das Gestell (eig. Optional) => Zuletzt kann so ein Balkonkraftwerk entweder mit einer Dachkonstruktion auf dem Dach angebracht werden, auf einem Balkon oder auf dem Rasen. Mit einem solchen Gestell hält man die Solarpanele in Position und verhindert ggf. auch, dass die Module durch Wind oder anderes zerstört oder weggeweht werden. EIn Gestell ist aber an sich optional. Man könnte im Grundsatz zumindestens diese Module auf einfach auf den Rasen/Terasse legen. Jedoch hat dies mehrere Nachteile. Diese beschreibe ich im folgenden ein wenig.

Was muss man bei den PV-Modulen beachten? (Nur bei DIY wichtig)

Um überhaupt Strom erzeugen zu können, müssen ebenfalls PV Module vorhanden sein. Hier gibt es sehr viele Hersteller und noch mehr Leistungszahlen.

Die PV Module sollten im Grundsatz euren Bedürfnissen entsprechen (Die Module sollten z.B. at least 400W Leistung bringen können (besser mehr), um auch bei schlechtem Wetter etwas produzieren zu können).

Bei den PV Modulen könnte ich problemlos einen weiteren Blogbeitrag schreiben, weshalb ich hier nur recht kurz auf diese Thematik eingehe.

Jede Solaranlage ist eine Geldanlage. Ihr geht erstmal ins Minus und du investierst dein Geld in diese Anlage. Aus diesem Grund solltest du darauf achten, dass die Anlage möglichst lange hält und zusätzlich auch eine gute Hersteller Garantie beinhaltet (min. 20 Jahre, besser 25 Jahre auf 80% der Nennleistung).

Weiterhin müssen die PV Module kompatiblel mit dem Wechselrichter sein. Dazu muss zum Beispiel die sog. Leerlaufspannung des Solarmoduls kleiner (oder gleich) als die maximale DC Spannung des Wechselrichters sein. Kann deine Solarzelle nämlich mehr Spannung liefern, als der Wechselrichter aufnehmen kann, zerstört es den Wechselrichter und dieser ist nicht mehr verwendbar.

Außerdem darf der maximale Strom nicht größer sein, als der zulässige Strom des Wechselrichters, da sonst selbiges passieren kann und zuletzt sollte auf die maximale Leistung pro Kanal geachtet werden. Nicht jeder Wechselrichter kommt zum Beispiel mit 450W Modulen zurecht.

Aus diesem Grund können zumeist auch nicht mehrere Solarmodule auf einem Kanal gepackt werden, da ggf. Spannung oder Strom zu hoch wird und dadurch der Wechselrichter zerstört wird.

Ein weiteres Thema ist auch die "Art" des des Solarmoduls (z.B. Poly- oder Monochristallin). Hier kann bei Kleinstanlagen eigentlich pauschal auf Monochristallin gesetzt werden, da diese zumindestens derzeit noch die besten Leistungen aufweisen.

Es gibt auch noch Themen wie Verschattungstoleranz, Temperaturkoeffizienten, Zertifizierungen, Größen, Modul Effizienz usw. jedoch sprengt das durchaus diesen Beitrag. Hier soll es primär um das klassische Balkonkraftwerk gehen, welches man als komplettset kaufen kann. Dort werden zumeist sog. "Half-Cut" Panele eingesetzt. Dabei wird das Modul in 2 Bereichte aufgeteilt. So wird eine gewisse Verschattungstoleranz eingeführt. Weiterhin gibt es auch "Hotspot Free", diese sind aber ein wenig teurer. Diese machen nur Sinn, wenn zum Beispiel mehrere Bäume in der unmitelbaren Umgebung sind, welche die Module Verschatten könnten. Sobald ein Modul auch nur teilweise verschattet ist, welches nicht Hotspot Free ist, kann es entweder ganz ausfallen, oder nicht mehr die volle Leistung bringen.

Was muss bei einem Wechselrichter beachtet werden? (Nur bei DIY wichtig)

Der Wechselrichter ist bei dem Balkonkraftwerk recht schnell ausgesucht, da es hier relativ wenig (gute) Auswahl gibt. Grundsätzlich muss hier natürlich die gewünschte Ausgangsleistung (300W oder 600W) beachtet werden.

Zudem MUSS der Wechselrichter neben den "Standard Zertifizierungen", ebenfalls nach VDE-AR-N 4100 Zertifiziert sein. Diese Zertifizierung bescheinigt (dem Wechselrichter), dass dieser nur Spannung/Strom zur Verfügung stellt, wenn an der Anschlussstelle eine ordentliche Sinusspannung 230V anliegt (zzgl. Toleranz). Sollte dies nicht der Fall sein, muss der Wechselrichter in weniger als 100ms Spannungsfrei schalten.
Der Grund ist, dass wenn es einen Stromausfall geben sollte, dürfen keine Fremdspannungen an Verteilerkästen und anderen Netzknoten anliegen, da ansonsten zum Beispiel Wartungspersonal gefährdet werden könnte, da der Strom nicht am Übergabepunkt zum eigenen Haus stopp macht, sondern auch in das öffentliche Netz fließen kann. Aus diesem Grund muss der Wechselrichter zuverlässig bei Netzausfall Spannungsfrei schalten. Der zweite Grund ist, dass der Wechselrichter ggf. mit einem Typ F Stecker (Das ist der "normale" Stromstecker für die Steckdose) in die Steckdose auf der Terasse oder auf dem Balkon eingesteckt wird. Auf dieser Seite muss der Wechselrichter 230V mit bis zu 600W (2,6A) in das Hausnetz abgeben. Würde es diesen Schutz nicht geben, würde an den blanken Kontakten des Steckers durchweg 230V anliegen, was auch für den Käufer Lebensgefährlich sein würde. Aus diesem Grund schaltet der Wechselrichter ab, sobald dieser keine Sinusspannung auf der AC Seite erkennt. Es gibt auch noch weitere Beispiele (zum Beispiel bei einem Erdschluss (FI), aber ich denke der grundsätzliche Gedanke sollte klar geworden sein :).

Zuletzt sollte der Wechselrichter pro Kanal einen eigenen MPPT-Tracker besitzten. Durch den MPPT Tracker wird das jeweilige Solarmodul bestmöglich genutzt. Gibt es für 2 Module nur 1 Tracker, müssen beide Solarmodule gleich arbeiten, auch wenn diese ggf. gar nicht gleich laufen (zum Beispiel, wenn ein Modul in eine andere Himmelsrichtung zeigt).

Grundsätzlich müsste auch noch die maximale Spannung an den Eingangspunkten betrachtet werden, aber im groß hat sich hier ein Defaktostandard durchgesetzt, sodass die verwendbaren Bereiche, eigentlich auf fast alle Marktüblichen Module passen.

Es gibt weiterhin auch ein paar zusätztliche Features, die nett zu haben sind, aber nicht zwangsläufig dabei sein müssen.

Der Deye Sun 600 als Beispiel hat direkt integriert ein WiFi Modul inkl. Webserver, wodurch direkt die Leistungsdaten abgerufen werden können. Demnächst werde ich auch einen Blogbeitrag posten, welcher zeigt, wie diese Geräte in zum Beispiel Homeassistant integriert werden können.

Alternativ kann man aber auch einen Zwischenstecker, wie die allgemeinen Shellys einbauen, damit geht es grundsätzlich genauso gut. Die Wechselrichter mit WLAN kosten jedoch derzeit unwesentlich mehr bzw. sind mitunter auch nur auf dem Markt verfügbar.

Gibt es noch mehr beim Aufbau zu beachten?

Kurz gesagt: Ja.

Beim Aufbauen, sollten zum Beispiel Wechselrichter und Solarmodule in jedem Fall geerdet werden, mit einem at least 6mm² starken Kupferkabel. Neben dem Schutz vor Beschädigung, kann so auch die Effizienz ggf. erhöht werden, da statische Elektrizität abgeleitet werden kann.

Zudem sollte die Halterung sowohl Sturm, als auch Schneesicher sein, da Schnee recht viel wiegen kann.

Bei der Ausrichtung ist eine Neigung von 35 Grad nach Süden optimal. Diese sollte nach Möglichkeit eingehalten werden, da ansonsten sehr schnell die Stromausbeute sinkt. Im nachfolgenden siehst du ein Bild, wie der Ertrag abweicht, wenn du von dieser "optimalen" Einstellung abweichst. Vor Kauf sollte das in jedem Fall geprüft werden.

Förderungen

Es gibt mittlerweile in vielen Komunen Förderungen, wenn man sich eine Solaranlage aufbaut. Dies gilt zumeist für große Analgen (mehrere KWh Leistung), aber auch für Balkonkraftwerke (300W und 600W).

In Kreis Oldenburg erhält man als Beispiel für ein Balkonkraftwerk mit 600W derzeit bis zu 400€.

Darum solltest du sowohl bei der Stadt, als auch beim Landkreis einmal anfragen oder schauen, inwieweit es Förderungen gibt.

Welche Geräte bekommen den Strom denn?

Ich habe mittlerweile von vielen in meinem Kreis gehört (und sogar von einem Netztechniker, welcher für ein großes Unternehmen arbeitet, welche untere Stromnetze Verwaltet), dass die Geräte alle auf die selbe Phase müssen, wie das Balkonkraftwerk, da ansonsten alles kostenlos in das öffentliche Netz eingespeist wird.

Hier kann ich aber eigentlich pauschal Entwarnung geben. Im Normalfall sind die Zähler in Deutschland >saldierend<. Das heißt, dass die Leistung aller drei Phasen addiert werden. Heißt also, dass wenn du auf der Phase 1 (L1) 400 Watt verbrauchst, deine Solaranlage aber auf Phase 2 (L2) angesteckt ist und dort 300 Watt produziert, dann werden nur 100 Watt in das öffentliche Netz abgegeben, da der Zähler alle drei Phasen gegeneinander rechnet.
Falls du das aber prüfen möchtest, kannst du bei deinem Netzbetreiber anrufen. Der ist manchmal nicht der selbe, wie dein Stromanbieter. Du kannst jedoch den Stromanbieter fragen, wer der Netzbetreiber ist, oder im Internet schauen.

Bürokratie :)

Wir wären nicht in Deutschland, wenn nicht selbst für "vereinfachte" Dinge Bürokratie einfallen würde. In diesem Fall musst du die Anlage sowohl deinem Netzbetreiber melden, als auch beim Marktstammdatenregister.

Der Netzbetreiber benötigt diese Information, da so nachvollzogen werden kann, wo überall dezentral Energie erzeugt wird und weiterhin ist es wichtig zu Prüfen, ob dein Zähler korrekt ist.

Bei einem Balkonkraftwerk wird zwingend eine Digitaler Stromzähler entweder mit Rückflusssperre, normalerweise jedoch ein zwei Wege Zähler benötigt.

So kann deine überschüssige Energie in das Öffentliche Stromnetz abgegeben werden, wenn du diese nicht komplett verbrauchen kannst. Hier ist auch zu erwähnen, dass du für diese Energie nicht entlohnt wirst! - Hast du einen alten Ferraris Zähler, würde dieser ggf. Rückwärts drehen. Das ist Illegal, fällt das auf kann es zu Strafen kommen.

Thema Powerstation - Bringt das was?

Derzeit machen viele Hersteller, Youtuber und andere Werbung für Ihre Powerstations (Mobile Akkus) und gehen mitunter auch auf den Punkt Mini PV ein. Manche Akkus haben sogar Anschlüsse für Solarmodule.

Aber man kann zumeist sagen, dass es sich aus wirtschaftlicher Sicht nicht lohnt, eine solche Anlage anzuschaffen.

Das hat in diesem Fall 2. Gründe:

1. Wenn man den Akku selber baut und z.B. auf der DC Seite installiert, dann hat man schnell mal ein paar hundert Euro mehr an Ausgaben zzgl. der Akkuwartung und dem Casing. Die Strompreise sind bereits wieder gefallen (auf derzeit 30 ct/kWh). Ein Balkonkraftwerk kann gerademal 600W erzeugen, da bleibt im Normalfall nicht allzuviel übrig, gerade wenn man auch ein wenig den Tagesablauf nach der Solaranlage richtet (zum Beispiel Waschmaschine oder Spülmaschine anschalten, wenn gerade die Sonne scheint). Dann werden die Akkus ggf. nur minimal geladen und ein großer Akku macht ohnehin keinen Sinn. Hier muss man ganz genau schauen, ob sich diese Anschaffung wirtschaftlich rentiert, dafür sollte man im besten Fall die Solaranlage mal erstmal ein Jahr laufen haben und schauen, wie viel Strom man im Durchschnitt pro Tag einspeist. Diese Größe könnte man dann ggf. als Akku bauen, wenn sich das vom Preis her denn überhaupt lohnt. Denn für 1000€ eine Powerstation zu kaufen, wird sich kaum noch amortisieren können.

2. Einige Hersteller werben auch damit, dass man im Falle eines Blackouts die Anlage dann nutzen kann, aber das stimmt so nicht. Die Solaranlage darf !NICHT! im Inselbetrieb laufen, wie oben geschrieben, schaltet sich die Anlage nur ein, wenn Netzspannung (Sinus 50Hz) anliegt (Die Anlage muss Netzsynchron laufen). Daher hättest du dann zwei Optionen. Die erste ist, die Powerstation manuell laden (zum Beispiel die Module jedesmal dort anklemmen, da du sonst recht viel Verluste hast) und dann wieder umstecken. Bei einem Stromausfall musst du dann alle Geräte einzeln an die Powerstation anstecken. Ein Kabel mit doppel Male Stecker solltest du aus den oben genannten Gründen nicht verwenden, hier besteht Lebensgefahr. Lediglich eine Netzfreischaltung inkl. fester Installation wäre möglich, aber dann steht dem ganzen die wirtschaftliche Seite wieder im weg.

Aus diesem Grund würde ich für den Anfang von einer solchen Station abraten, ausser du weißt ganz genau, dass sich das wirtschaftlich lohnen wird.

Mein Balkonkraftwerk als Notstromversorgung

Auch das Thema, habe ich in einigen Foren und Seiten gelesen. Die Solaranlage kann in einem Blackout (welcher unwahrscheinlich ist bei uns in Deutschland) über den Tag Strom liefern um zum Beispiel den Kühlschrank zu betreiben.

Das scheint tatsächlich ein recht festhängender Gedanke zu sein, aber wie oben erwähnt, schaltet sich die Anlage automatisch ab, wenn keine Netzspannung mehr anliegt um dich und andere zu schützen.

Die Balkonkraftwerke sind nicht Inselfähig, weshalb bei einem Stromausfall auch kein Strom geliefert werden wird.

Wo kann ich mir ein Balkonkraftwerk kaufen?

Zuletzt möchte ich noch auf das Thema Kauf eingehen.

Balkonkraftwerke gibt es mittlweile bei fast jedem Supermarkt derzeit, aber zum Beispiel auch auf Amazon zu sehr vernünftigen Preisen.
Am Ende ist es egal, wo man die DInger kauft. Ich habe meins auf Amazon gekauft, da ich dort sicher bin, dass die mir auch noch in 20 Jahren helfen können, wenn es Probleme gibt und Amazon in der Vergangenheit als sehr kulant aufgetreten ist. Würde ich mein Balkonkraftwerk bei Netto oder sonstwo kaufen, würde ich da nicht ganz so Vertrauensvoll heran gehen. Am Ende ist es aber natürlich egal, wo du es kaufst. Preislich sind die meisten Anlagen ähnlich.

Schluss

Ich hoffe, dass ich dir einen kleinen Einblick in das Thema Balkonkraftwerk geben konnte.

In diesem Beitrag habe ich denke ich, die wichtigsten Themen angesprochen. Falls ich etwas vergessen habe, schreibe mir gerne eine E-Mail. Ich werde die fehlenden Teile dann gerne ergänzen. Falls du Fragen hast, kannst du mir natürlich auch gerne schreiben :).