Balkonsolarkraftwerk

Hinweis: dieser Artikel wird regelmäßig aktualisiert
Alle hier gemachten Aussagen sind nach besten Wissen und Gewissen erstellt. Bitte informiert euch aber selber, bevor ihr irgendetwas in der Richtung unternehmen wollt!

Zur Unterstützung der Energiewende setzen immer mehr Menschen auf die sogenannten Balkonsolaranlagen. Es geht dabei um die Erzeugung von Strom durch Sonnenenergie, für die es in Deutschland und anderen europäischen Ländern nicht erforderlich ist, eine Installation durch Elektrofachkräfte ausführen zu lassen.

Rechtliche Grundlagen

In Deutschland ist es erlaubt, Solarzellen mit maximal 600W Wechselrichter-Leistung über eine normale Schuko-Steckdose in das Stromnetz einzuspeisen. Der VDE bzw. die DGS haben Richtlinien festgelegt, nach denen es ohne den Einsatz von Elektrofachkräften sicher ist, seinen Strom selber zu erzeugen.

Die Anforderungen / Empfehlungen sind dabei:

• nicht mehr als 600W Leistung der Wechselrichter
• Verwendung eines speziellen Einspeisesteckers
• Zähler mit Rücklaufsperre oder Zweirichtungszähler
• Anmeldung (siehe unten)

Aktuell liegt ein Vorschlag des VDEs vor, die Hürden zu verringern:

• 800 W Leistung des Wechselrichters
• Betrieb mit jedem Zählertyp
• Freigabe von Schuko-Stecker für den Anschluss
• Anmeldung nur noch beim Markststammdatenregister, dieses informiert den Netzbetreiber

Technische Grundlagen

Komponenten:

• 1-2 Solarmodule
• DC-Verbindungskabel zwischen Modulen und Wechselrichter
• Wechselrichter
• AC-Kabel zum Stromnetz
• Halterung für die Solarmodule am Balkon, dem Dach oder auf dem Boden
• evtl. Messgerät für die eingespeiste und verbrauchte Leistung

Solarmodule

Solarmodule bestehen aus einer bestimmten Zahl von Solarzellen, die so aufgebaut sind, dass sie auftreffendes Sonnenlicht in Strom umwandeln können. Üblicherweise bestehen Solarmodule aus 120-140 Halbzellen, also halbierten Solarzellen. Es gibt hier eine Vielzahl von technischen Verfahren, wie die Module aufgebaut sind. Es führt hier zu weit, die alle zu erklären. Ich verweise daher auf die Webseite https://gruenes.haus/ die eine super Erklärung der Technik geben.

Wechselrichter

Der Wechselrichter wird über spezielle Kabel mit den Solarmodulen verbunden, die eine Gleichspannung zwischen 20V und 60V liefern. Der Wechselrichter steuert dabei die Solarzellen so, dass diese genau die richtige Leistung liefern, die er braucht. Er erzeugt aus dem Gleichstrom dann Wechselstrom.

Der Wechselrichter muss sicherstellen, dass am AC-Stecker keine Spannung anliegt, wenn dieser aus der Steckdose gezogen wird. Innerhalb von 0.2 Sekunden muss der Strom abgeschaltet sein, um den Anwender vor einem eventuell tödlichen Stromschlag zu schützen.

Der Wechselrichter erkennt, wenn er ans Stromnetz angeschlossen wird und synchronisiert sich dann mit der Netzfrequenz (50 Hz) und beginnt dann, den erzeugten Strom mit etwas erhöhter Spannung in das Netz zu speisen. Geräte im gleichen Stromkreis verwenden dann diesen direkt. Sollten in dem Stromkreis bzw. der Phase nicht genug Verbraucher sein, so fliesst der Strom durch den Zähler zurück ins Netz. Wird gleichzeitig auf einer anderen Phase Strom verbraucht, so “rechnet” der Zähler das gleich korrekt dagegen, die Zähler sind “saldierend”.

Nach aktueller Rechtslage ist in Deutschland die Selbstmontage nur bei Wechselrichtern von bis zu 600W erlaubt. Es gibt allerdings eine Empfehlung des VDE, diese Grenze auf 800W zu erhöhen. Somit bin ich jetzt in der Zwickmühle: kaufe ich einen 600W Wechselrichter und verschenke damit für die Laufzeit der Anlage bis zu 220W (weil die Module 820Wp haben werden) oder kaufe ich einen 800W Wechselrichter und verstosse gegen aktuelles Recht? Aber es gibt einen Weg aus diesem Dilemma: der TSUN TSOL-M800 Wechselrichter ist in einer Version für Deutschland erhältlich, die auf 600W gedrosselt ist und vom Anwender nicht geändert werden kann. Der Hersteller bzw. der Händler kann über ein Firmware-Update per WLAN diese Drosselung entfernen und damit den Wechselrichter auf 800W umstellen, sobald die Gesetzeslage das erlaubt. Das wird vermutlich meine Lösung werden.
Update: nein, wurde es nicht, es ist ein 600W Hoymiles Wechselrichter geworden.

Halterung der Solarmodule

Für die Halterung der Module gibt es, je nach Montageort, unterschiedliche Möglichkeiten. Da ich die Module auf dem Boden aufstellen will, habe ich mir die Balkon- oder Dachbefestigungen nicht angeschaut.

Für die Aufstellung auf dem Boden gibt es fertige Halterungen, nur passten leider die beiden, die mir gefallen hätten, nicht zu den Modulen, weil diese zu hoch dafür sind. Bei den beiden Halterungen hätte man auch direkt die Beschwerung mit Gehwegplatten machen können – sehr einfach!

Also habe ich mich für Alu-Profile entschieden, mit denen man zusätzlich den Winkel der Module einstellen kann. Die fertigen Halterungen haben meistens einen Winkel von 20° – das ist ein Kompromiss aus Ertrag und Windwiderstand. Ich habe mich, da die Module direkt am Haus stehen, für einen Winkel von 32° entschieden – weil das eben gut mit den Profilen gepasst hat.

Anmeldung der Anlage

Auch wenn die Installation durch den Anwender selber erfolgen kann, muss die Anlage in Deutschland angemeldet werden:

1. beim Netzbetreiber
2. beim Marktstammdatenregister
3. ggfs. Förderung

Der Netzbetreiber muss wissen, wo in seinem Netz Strom eingespeist wird, da der Netzbetreiber zu jeder Zeit sicherstellen muss, dass genau die Menge an Strom erzeugt wird, die in dem Moment verbraucht wird.
Weiterhin muss der Netzbetreiber als Verantwortlicher für den Betrieb der Messstelle, also dem Stromzähler, sicherstellen, dass dieser für die Einspeisung von Strom in das Netz geeignet ist. Das bedeutet im speziellen, dass der Zähler nicht rückwärts laufen darf. Die normalerweise noch im Einsatz befindlichen Ferraris-Zähler (die mit dem drehenden Rad), haben i.A. keine Rücklaufsperre und müssen VOR Inbetriebnahme des Balkonkraftwerkes getauscht werden. Mit der Anmeldung beim Netzbetreiber gibt man diesem den Auftrag, den Zähler zu prüfen und ggfs. zu tauschen. Dieser Tausch ist in Deutschland kostenlos für den Kunden.
Es kann aber sein, dass der Netzbetreiber für die dann verbaute “Moderne Messeinrichtung” (MME) einen erhöhten Jahresbetrag verlangt.
Ich warte im Moment noch auf den Tausch des Zählers, bisher habe ich noch keinen Termin dafür vom Netzbetreiber erhalten.

Die Bundesnetzagentur betreibt das Marktstammdatenregister (MaStR). Hier müssen alle Strom- und Gaserzeugungsanlagen registriert werden. Wer für den Netzausbau zuständig ist, für Versorgungssicherheit sorgen muss, oder die Energiewende weiterentwickeln will, benötigt verlässliche Daten.

Zusätzlich kann es sein, dass das Land, die Stadt oder der Stromversorger zusätzliche Förderprogramme anbieten, um die Energiewende voran zu treiben. In Nürnberg ist das z.B. der städtische Energieversorger, die N-Ergie, welche 100€ Zuschuss bietet. Dafür ist natürlich wieder ein Antrag notwendig. Dieser muss VOR dem Kauf der Anlage gestellt und genehmigt werden. Eine der Voraussetzungen für die Förderung ist, dass die Module mindesten 800Wp Leistung liefern können – was sich bei der Auswahl der Komponenten auswirken wird.

Upate: leider ist die Förderung schon ausgelaufen, weil die 50.000€ verplant sind – aber ich habe die Zusage noch bekommen 🙂

Auswahl der Komponenten

Hier bin ich im Moment noch in der Findungs-Phase 😀

Fest steht aber bereits:

• > 800 Wp der Module (Vorgabe für die Förderung)
• 800W Wechselrichter auf 600W gedrosselt
• Bodenaufstellung, da neben dem Haus Platz dafür und das die Südrichtung ist und ich die Module nicht am Haus befestigen will / darf
• Überwachung des Wechselrichters per OpenDTU
• Messung der Leistung per Shelly-Steckdose
• Messung des Gesamtverbrauches über den Zähler (IR-Abfrage) oder über ein Shelly 3 EM oder ähnliches

Update: Und das ist es geworden:

• 2 x Trina Solar 425 W
• 1 x Hoymiles HM-600 Wechselrichter
• Alu-Aufstellung von Schneck-Metall
• 3m DC-Kabel
• 10m AC-Kabel
• Befestigung der Module auf Beton-Platten

Die Kabel habe ich bei Amazon bestellt und die waren nach wenigen Tagen da. Die Alu-Aufstellung von Schneck-Metall wurden ebenfalls innerhalb von 2 Tagen geliefert – fehlten nur noch die Solarmodule und der Wechselrichter. Leider hat die Lieferung über zwei Wochen gedauert – aber dann kam die Lieferung per Spedition auf Palette:

Aufbau der Anlage

Nun ging es an den Aufbau: leider haben die Module keine Halterungen für den Wechselrichter – was auch logisch ist, weil die Module ja eigentlich auf ein Dach kommen. Daher befestige ich den Wechselrichter an einem der Alu-Profile:

Um die Module vor dem Davon-Fliegen zu sichern, werden sie auf Beton-Rasenkanten-Steinen befestigt. Die Betonsteine gibt es relativ günstig im Baumarkt – lediglich das Auto hat ein wenig gestöhnt. Ich habe 6 Steine gekauft mit je 34 KG Gewicht…
An den Modulen werden die Alu-Profile befestigt und diese dann auf den Betonsteinen. Dazu habe ich Löcher gebohrt und die Profile mit Dübeln und Schrauben befestigt. Zumindest war das der Plan. Leider mögen Beton-Rasenkanten-Steine es überhaupt nicht, wenn man Druck von innen auf sie ausübt – und das ist nunmal genau das, was ein Dübel macht… Also sind mit dabei gleich die ersten beiden Steine gebrochen 🙁

Also musste ein neuer Plan her: mit einem Lochband um den Stein herum und das dann am Profile angeschraubt! Man muss sich nur zu helfen wissen… (und Glück haben, dass die Löcher in dem Band genau den richtigen Abstand haben)

Und so sieht es dann fertig aus:

Messen des Ertrages

Wenn die Anlage dann angeschlossen ist, dann will der Nerd natürlich auch wissen, was sie leistet… Doch dazu später mehr!