Was ist ein Balkonkraftwerk?
Vielleicht haben Sie auch schon von Balkonkraftwerken gehört, doch was sind Balkonkraftwerke eigentlich? In diesem Artikel geben wir Ihnen einen Überblick, was es mit Balkonkraftwerken auf sich hat. Am Ende habe ich noch kurz mein Fazit zu Balkonkraftwerken zusammengefasst.
Inhalt
Balkonkraftwerk
Auch bekannt als Balkon Solaranlage, PV-Balkonanlage, Mini-PV-Anlage, Kleinst-PV-Anlage, Mini-Balkonkraftwerk, Plug & Play Solaranlage oder Mini Solar Anlage.
Was ist ein Balkonkraftwerk?
Bei Balkonkraftwerken, handelt es sich um sogenannte steckfertige, netzgekoppelte Kleinst-PV-Anlagen. Es ist das Angebot eines fertigen Gesamtsystems einer Mini-Solaranlage für z.B. den Balkon, die Hausfassade oder das Garagendach. Das Balkonkraftwerk Gesamtpaket besteht in der Regel aus zwei Komponenten, den Photovoltaikmodulen und einem Wechselrichter. Der Anbieter des Balkonkraftwerks damit eine Lösung an, welche bereits vorkonfiguriert ist und unabhängig vom Einsatzort der Solaranlage eingesetzt werden kann. Durch diese Fertiganlage ist nur wenig technisches Wissen des Anwenders erforderlich, sodass der Kauf und die Installation eines Balkonkraftwerks für jeden möglich sein sollte. Die mitgelieferten Komponenten für die Balkonsolaranlage sind schon so voreingestellt, dass diese nicht mehr vom Verwender angepasst werden müssen. Die restlichen Aufwände beschränken sich auf die Leitungsverlegung und die Befestigung der Anlage an einem sonnigen Ort. Eine Änderung der Haushaltsinstallation ist in der Regel nicht erforderlich. Evtl. müssen alte Stromzähler ausgetauscht werden, da diese bei einer Einspeisung rückwärts laufen könnten, was nicht erlaubt ist. Ich habe die wichtigsten Punkte zum Betrieb eines Balkonkraftwerks zusammengefasst. In folgendem Artikel bekommen Sie eine Übersicht, was Sie vor dem Kauf und der Installation eines Balkonkraftwerks beachten müssen – „In 7 Schritten zum Balkonkraftwerk – was zu beachten ist“
Aufbau eines Balkonkraftwerks
Der Aufbau eines Balkonkraftwerks ist einfach und besteht aus wenigen Komponenten.
Aus den den Solarmodulen, dem Wechselrichter, der Halterung und Befestigung für die PV-Module und die Kabel, sowie die Kabel und Stecker selbst. Soll ein Balkonkraftwerk mit Speicher betrieben werden, sind zusätzlich noch entsprechende Batterien/Akkus erforderlich, um die Energie zu speichern. Hier die Komponenten nochmals im Detail aufgeführt.
Solarmodule
Es gibt einige Anbieter von monokristallinen Solarpanelen für Balkonkraftwerke. Oft finden sich gute Angebote auf eBay oder eBay Kleinanzeigen. Auch auf Amazon werden öfter gute Solarzellen angeboten. Der Großteil der Solarzellen kommen aus China. Deutschland hatte eine aufsteigende Solarbranche, welche jedoch im letzten Jahrzehnt abgebaut hat, da die Produkte nicht konkurrenzfähig waren und aus meiner Sicht die Nachfrage auch zu gering war.
In der Regel werden ein oder zwei kleine PV-Module für das Balkonkraftwerk eingesetzt. Der Aufbau des Solarmoduls kann unterschiedlich sein, so gibt es z.B. leichte Solarpanele, welche einem Stoff ähneln und nicht durch einen Rahmen verstärkt sind oder eben die klassischen robusteren Solarmodule mit Glas oder Folie und manchmal auch mit einer Aluumrahmung. Die Solarzellen selbst können sich auch im Herstellungsverfahren unterscheiden. Aktuell werden vorwiegend drei Solarzellentypen vertreiben, Mono- bzw. Polykristalline Module oder Dünnschichtmodule. Die unterschiedlichen Solarzellentypen haben jeweils einige Vor- und Nachteile. Ein wichtiger Punkt, welcher zu beachten ist, wäre der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad beschreibt die Ausbeute aus der Sonnenenergie. Eine Solarzelle mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt somit auch mehr elektrische Leistung bei gleicher Einstrahlung.
Der Wirkungsgrad-Champion ist aktuell die monokristalline Solarzelle mit einem Modulwirkungsgrad von ca. 19% (Quelle: Wikipedia). Die Polykristallinen Module sind günstiger in der Herstellung, jedoch haben diese den Nachteil eines schlechteren Wirkungsgrads von ca. 17%. Das Schlusslicht bilden die Dünnschichtzellen mit einem Wirkungsgrad von 6-10 %.
Natürlich stehen die Entwicklungen im Bereich der erneuerbaren Energien nicht still, sodass auch hier weitere Verbesserungen und höhere Wirkungsgrade in den nächsten Jahren zu erwarten sind. Für ein Balkonkraftwerk, welches auf geringem Raum, die höchste Ausbeute erzielen sollte, eignen sich monokristalline Solar Panels am besten.
Wechselrichter / Inverter
Der Wechselrichter ist bei einem Balkonkraftwerk zwingend erforderlich, damit die elektrische Energie sicher in das Hausnetz eingespeist werden kann. Bei der Auswahl des Wechselrichters sollte zwingend darauf geachtet werden, dass es sich um ein zertifiziertes Produkt handelt. Zertifizierte Produkte erfüllen die aktuellen Richtlinien und sorgen für einen sicheren Betrieb. So ist z.B. bei Berührung der Steckerstifte kein Stromschlag möglich, da der Wechselrichter am Spannungsausgang innerhalb kürzester Zeit (in der Regel 0,2s) die Spannungsfreiheit sicherstellt.
Balkonkraftwerk Stecker und Kabel
In der VDE Norm wird der Schutz durch eine Hardware-Lösung beschrieben. Einer Steckerkonstruktion, welche einen Kontakt des Anwenders mit elektrisch leitenden Teilen beim Ein- und Ausstecken verhindern soll.
Benötigt man eine Wieland Steckdose / Wieland Stecker?
Es ist nicht zwingend ein Wielandstecker oder eine Wielandsteckdose erforderlich. Die Norm dürfte ohnehin nicht nur einen Anbieter einer Steckdose vorgeben, welcher zwingend verwendet werden muss. Beschrieben ist das Thema Energiesteckvorrichtungen / Energiesteckdose / Energieeinspeisesteckdose in der DIN VDE V 0628-1 VDE V 0628-1:2018-02. Aktuell scheiden sich immer noch die Geister und es muss mit jedem Netzbetreiber abgeklärt werden, wie die Einspeisung erfolgen soll. Die VDE Vorgaben werden höchstwahrscheinlich im Jahr 2022 dahingegen noch angepasst, sodass im besten Fall zu erwarten ist, dass die Einspeisung über Schuko-Steckdosen zukünftig ohne Vorbehalt möglich sein könnte.
Befestigung eines Balkonkraftwerks
Die Halterung sollte immer möglichst verstellbar sein, damit sie auf Ihre Bedürfnisse angepasst werden kann. Durch die Anpassung des Winkels und die Ausrichtung in Richtung Sonne, erhalten Sie einen höheren Ertrag mit Ihrer Balkonsolaranlage.
Funktionsweise eines Balkonkraftwerks
Die Funktionsweise einer Balkon-Solaranlage ist schnell und einfach erklärt. Die in Sonnenstrahlen enthaltene Energie wird durch die Solarpanelen aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Genauer gesagt wird durch die Solarzellen ein Gleichstrom erzeugt. Da das Hausnetz mit 230 V 50 Hz Wechselstrom betrieben wird, ist vor der Einspeisung noch ein Wechselrichter erforderlich. Dieser wandelt die Gleichspannung in eine für das Hausnetz verwendbare Spannung von 230 V und 50 Hz um. Vom Wechselrichter wird ein Kabel verlegt, welches am anderen Ende ein Schuko-Stecker oder einen Wieland-Stecker montiert hat. Nach dem Einstecken des Steckers synchronisiert der Wechselrichter die Frequenz und schaltet den Ausgang frei, sodass die Einspeisung direkt erfolgen kann.
Wieviel Leistung darf man mit einem Balkonkraftwerk maximal einspeisen?
Es wird oft von einem Balkonkraftwerk 600W gesprochen, was ist damit gemeint? Ist die Leistung begrenzt oder darf man gesetzlich nicht mehr einspeißen?
In Deutschland ist es so geregelt, dass durch eine Mini-PV-Anlage, welche direkt am Hausstromnetz angeschlossen wird, maximal 600W Leistung einspeisen darf. Die Solarmodule können durchaus mehr Leistung erbringen. Die Vorgabe von 600W Maximalleistung bezieht ssich auf den Ausgang des Wechselrichters, welche in das eigene Hausnetz eingespeist wird. Die 600W Leistung ist somit keine Grenze für die Solarmodule. Es können durchaus z.B. 2 mal 370W oder 2 mal 400W Module verwendet werden. Das ist aktuell auch der Standard. Es empfiehlt sich für ein Balkonkraftwerk Solarmodule zu verwenden, welche insgesamt mehr als 600W leisten. Hier spricht man von Überbelegung, also einer Überdimensionierung der PV-Module.
Vorteile einer Überbelegung
Bei nicht idealen Wetterbedingungen, wie z.B. bedeckter Himmel oder nicht perfekte Sonneneinstrahlung können höhere Ströme eingespeist werden. Wenn eine 800W Solaranlage noch 50% der Maximalleistung erzeugen kann, wären es immer noch 400 W, welche eingespeist werden können. Wenn man hingegen die Solarmodule auf genau 600W auslegen würde, dann wären es bei 50% Leistung nur noch 300W.
Nachteile einer Überbelegung
Bei voller und idealer Sonneneinstrahlung kann nicht die gesamte Energie in das Hausnetz einspeisen werden, da eine durch die Solarmodule erzeugte Leistung welche über 600W liegt, vom Wechselrichter limitiert wird.
Eine Überbelegung macht durchaus Sinn, da man somit auch bei schlechteren Rahmenbedingungen eine höhere Leistung durch das Balkonkraftwerk erzeugen und einspeisen kann. Der Ertrag des Balkonkraftwerks kann somit gesteigert werden. Gerade in den Wintermonaten macht es sich das deutlich bemerkbar, wenn man von den Idealbedingungen Hochsommer, Mittagszeit, perfekte wolkenlose Sonneneinstrahlung abweicht.
Normen und Vorgaben
Auch bei der Installation eines Balkonkraftwerks muss man einige Normen beachten. Es handelt sich schließlich um eine elektrische Anlage, welche nicht nur Energie erzeugen, sondern bei falscher Dimensionierung oder durch einer fehlerhaften Installation zum Schaden führen kann. Wenn Sie sich zertifizierte Balkonkraftwerke kaufen oder auch einzelne Bauteile kaufen, sind Sie meist schon auf der Sicheren Seite. Gute Anbieter von PV-Insel-Lösungen bieten auch den Service einer Beratung an. An dieser Stelle möchte ich Ihnen dennoch einen Überblick über die geltenden Normen geben.
DIN VDE V 0100-551-1 Errichten von Niederspannungsanlagen
Die Norm-Vorgabe DIN VDE V 0100-551-1 beschreibt die Art des Anschlusses. Somit auch relevant für das Betreiben eines Balkonkraftwerks, welches direkt an das Hausnetz angeschlossen wird. Es dürfen maximal 600 W durch eine Anlage eingespeist werden, wenn das vorhandene Hausnetz bereits durch entsprechende Sicherungen (Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen) geschützt ist.
Es wird unterschieden zwischen einem Festanschluss, welcher in der Regel eine Elektrofachkraft zur Installation erfordert und somit zu weiteren kosten führt oder als Alternative wird auf die Norm VDE V 0628-1 für Steckvorrichtungen verwiesen.
DIN VDE V 0628-1 Energiesteckvorrichtungen
VDE-AR-N 4105 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz
Bei der Norm VDE-AR-N 4105 geht es um die technische Mindestanforderung, welche ein Wechselrichter einer Balkonsolaranlage erfüllen muss. Sie dient vor allem der Sicherheit der Anwender, dass diese keinen elektrischen Schlag bekommen. Denn folgende Frage sollte stehts mit „nein“ beantwortet werden können.
Besteht die Gefahr eines Stromschlages durch ein Balkonkraftwerk?
Wenn man das Ende des Schukosteckers, also den Ausgang vom Micro-Wechselrichter anfasst, bekommt man keinen Stromschlag. Warum nicht? Die Anlage erzeugt doch eine Spannung, welche auch am Ende des Steckers anliegen müsste.
Fazit zu Balkonkraftwerken
Die Frage „Was ist ein Balkonkraftwerk?“ habe ich in diesem Beitrag im Detail beleuchtet. Balkonkraftwerke sind eine einfache Methode, um direkt mehr Ökostrom, in diesem Fall Sonnenergie, zu nutzen. Es gibt zwar oft Angebote von Stromanbietern Ökostrom zu beziehen, aber noch einfacher ist es, wenn man den eigenen Ökostrom erzeugt und direkt nutzen kann. Der Aufbau ist nicht schwer und der Preis für die Bauteile bzw. für Balkonkraftwerke-Komplettsets halten sich im Rahmen. Im Verhältnis dazu, dass täglich Strom geliefert wird, relativieren sich die kosten. Bei steigenden Energiepreisen rechnen sich diese Geräte noch mehr, da weniger teurer Strom von Stromanbietern bezogen werden muss. Gerade Camper nutzen gerne Solarzellen um ihren eigenen Strom zu erzeugen und ihre Versorgungsbatterien aufzuladen, warum sollte man das nicht auch im eigenen Haushalt machen?