Ein Balkonkraftwerk für den Hausgebrauch

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Im Herbst letzten Jahres besuchte ich anlässlich eines Kindergeburtstages Freunde von uns und die hatten am Terrassendach ein kleines Balkonkraftwerk mit zwei Modulen montiert, über die sie zweitweise bis zu 600 Watt Strom erzeugen können, der direkt im Haushalt eingespeist wird und direkt dort genutzt werden kann.

Alles angeblich unbürokratisch und einfach, allerdings dafür auch ohne die Vergütung für überschüssigen/nicht verbrauchten Strom, der ins Netz fließt und so auch von anderen Verbrauchern außerhalb des eigenen Haushalts genutzt werden kann (dann verdient jedoch der jeweilige Stromanbieter am „verschenkten Strom“). Dennoch weckte die Installation mein Interesse und wir haben uns auf der Party noch ein wenig darüber ausgetauscht.

Die Motivation für ein Balkonkraftwerk

Da wir seit Beginn der Corona-Pandemie größtenteils im HomeOffice sitzen und unser Stromverbrauch durch die nun ganztägig laufenden Computer, Monitore, Lichter, etc. doch recht ordentlich angestiegen ist, machte mich das sehr neugierig, ob wir damit wohl ein bisschen was von unserem Stromverbrauch kompensieren könnten. Mit nur einem 300 Watt-Modul könnten wir unsere Grundlast von rund 250 Watt tagsüber gut abfangen (sofern das Modul am Ende tatsächlich so viel produziert) und so habe ich mich die folgenden Monate peu á peu über das Thema „Balkonsolaranlage“ informiert.
Im April diesen Jahres war mein inneres Konzept so weit fortgeschritten, dass ich mich auf Anbietersuche begeben habe und schließlich beim Leipziger Anbieter Priwatt fündig geworden bin.

Die Bezugsquelle für mein Balkonkraftwerk

Priwatt macht es dem unerfahrenen Photovoltaik-Interessierten wie mir sehr einfach, denn das Startup aus Leipzig bietet ein Rundum-Sorglos-Paket für so ziemlich jeden Anspruch im Bereich Balkonkraftwerk an.

Es gibt Sets zwischen einem (300 Watt) und zwei Modulen (600 Watt); gleich mit dem passenden Zubehör. Also Halterung für Flachdächer, Balkonbrüstungen oder Schrägdächer, Modul-Wechselrichter, Kabel und sogar die erforderliche Anmeldung bei Netzbetreiber und Bundesnetzagentur übernehmen sie für einen. Der Preis ist dabei durchaus vertretbar und konnte vor den Auswirkungen des Krieges in der Ukraine sogar als günstig bezeichnet werden.
Mit bummelig € 500,- war man schon dabei (für eine 300 Watt Anlage).
Leider sind die Preise inzwischen gestiegen und liegen aktuell bei rund € 600,-.

Wegen der anhaltenden Probleme bei den Lieferketten durch die Corona-Pandemie, den Dauer-Lockdowns in China und zuletzt auch durch den Ukraine-Krieg, hat sich die Lieferung meiner Bestellung leider um mehrere Monate verzögert. Aber schlussendlich kam Ende Juni die erste Lieferung mit Solarpaneel, Gestell und Kabeln und Anfang August dann auch das letzte Teil, der Modul-Wechselrichter bei mir an.

Wissenswertes zu Balkonsolaranlagen kurz zusammengefasst

Seit einigen Wochen sind Balkonsolaranlagen, auch bekannt als Mini-PV oder Plug-in-Photovoltaikmodul in aller Munde und Details dazu gehen in der Presse rauf und runter.
Diese verhältnismäßig kleinen Stecker-Solaranlagen wandeln mittels eines Mikro-Wechselrichters den erzeugten Gleichstrom von einem oder zwei Solarpaneelen in direkt nutzbaren Wechselstrom um, der direkt in den Stromkreislauf im Haushalt eingespeist werden kann.

Ich die Gelegenheit nutzen, einmal die wichtigsten Fakten hier zusammenzufassen.
Wer sich tiefer mit der Materie befassen möchte und einen geordneteren Einstieg sucht, findet im Magazin c’t Nr. 15 vom 2. Juli 2022 eine ganze Reihe gut recherchierter Artikel dazu.
Weitere gute Quellen bieten der Volksverpetzer oder die Webseite von balkon.solar.

Was alles geht

  • Stecker-Solaranlagen bis 600 Watt sind genehmigungsfrei, aber anmeldepflichtig
    • sofern die Geräte den Normen (siehe unter „worauf man achten sollte“) erfüllen, kann der Netzbetreiber die Inbetriebnahme nicht untersagen
  • gegebenenfalls erhält Du in Deiner Region sogar eine Förderung (in Hamburg leider nicht)
  • der produzierte Strom wird durch die Verbraucher im eigenen Haushalt direkt genutzt, mögliche Überschüsse werden ins Netz eingespeist

Was nicht geht

  • für den überproduzierten Strom vergütet werden
  • sich bei Stromausfall autark mit Energie versorgen (a.k.a Notstromversorgung)
    (geht über Umwege mittels Akku-Zwischenspeicher schon, ist aber deutlich komplizierter)

Worauf man achten sollte

  • bestenfalls verschattungsfreie Ausrichtung nach Süden
  • Außensteckdose zur Einspeisung mit Wieland-Steckdose (installiert der freundliche Elektriker von nebenan)
  • bei Anbringung am Balkongeländer Rücksprache mit dem Vermieter halten
  • Überprüfung des Stromzählers auf eine Rücklaufsperre (ansonsten würde man rechtlich betrachtet bei der Einspeisung von Überschüssen betrügen)
  • Überprüfung des Sicherungskreislaufes (13 Ampere-Sicherung anstatt 16 Ampere)
  • Anmeldung beim Netzbetreiber nicht vergessen!
    Balkonkraftwerke sind genehmigungsfrei, aber anmeldepflichtig!
  • Registrierung bei der Bundesnetzagentur nicht vergessen!
    Die Anmeldung im sogenannten „Marktstammdatenregister“ dokumentiert den Fortschritt der Energiewende in Deutschland
  • die Geräte sollten idealerweise die VDE Norm VDE-AR-N 4105:2018-11 “Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz“ und die DIN VDE V 0124-100 (VDE V 0124-100):2020-06 “Netzintegration von Erzeugungsanlagen – Niederspannung“ erfüllen

Wenn Dein Zähler eines dieser beiden rechts abgebildeten Symbole hat, sollte nichts schiefgehen. Ansonsten wird der Netzbetreiber den Zähler wohl tauschen.

Stromzähler mit Rücklaufsperre
Stromzähler als Zweirichtungszähler

Mein Setup für die Stecker-Solaranlage

Die Standortwahl

Unser Standort für das Balkonkraftwerk
Unser Standort für das Balkonkraftwerk

Der Platz, insbesondere der sonnenbeschienene Platz, ist bei uns ein seltenes Gut und mit den Maßen von einem Modul (ca. 1,70x1m) und einem Kompass bewaffnet, habe ich mich auf die Suche nach einem möglichst gut von der Sonne bestrahlten Platz gemacht. Dazu mussten wir am Ende hier und dort etwas umorganisieren und Platz schaffen, aber schlussendlich fand sich eine nette Stelle, die möglichst lange direktes Sonnenlicht abbekommt.
Leider ist das Modul in der einzig möglichen Himmelsrichtung 260° West nicht wirklich optimal nach Süden ausgerichtet und auch das gegenüber liegende Haus wirft seinen Schatten am späten Nachmittag auf das Modul, aber eine andere Möglichkeit haben wir halt leider nicht.

Mangels verfügbarem Dach oder Balkongerüst, haben wir uns für eine Flachdach-Installation des Balkonkraftwerks auf dem Boden entschieden und durch den zur Verfügung stehenden Freiraum sind wir auch auf maximal ein Solarmodul beschränkt. Solarmodule in dieser Größe liefern derzeit theoretisch maximale 360 Watt. Zusammen mit einem auf 400 Watt ausreichend dimensionierten Modul-Wechselrichter bleiben wir also locker unter dem derzeit zulässigen Maximum von 600 Watt.

Die einzelnen Teile für mein Balkonkraftwerk

Theoretisch braucht es nicht viel, um eine Steckerfertige Solaranlage in Betrieb nehmen zu können:

  1. ein/zwei Solarmodul(e)
  2. passender Wechselrichter mit Halter
  3. passende Halterung oder Gestell
  4. Adapterkabel für die Wieland-Steckdose

Drüber hinaus braucht das Flachdach-Gestell ein bisschen Gewicht auf den Beinen, damit mir die ganze Solaranlage bei Sturm nicht gleich wegfliegt. Da gab’s im Baumarkt sehr günstig einfache Beton-Gehwegplatten in 30x30x5cm, von denen jede ein Gewicht von etwa 10 Kilogramm auf die Waage bringt.
Mit zehn solcher Platten ist die Anlage nun also mit rund 100 Kilogramm beschwert — da fliegt nichts mehr weg! Zur Diebstahlsicherung habe ich außerdem noch eine Stahlkette angebracht. Das verhindert einen Diebstahl zwar nicht, vergrößert aber immerhin den Aufwand.

Der Aufbau

Hält man sich an die Anleitungen, ist eigentlich alles ganz einfach und zu zweit sehr gut machbar.
Ich würde davon abraten zu versuchen, das Balkonkraftwerk alleine aufzubauen. Durch die verschiedenen Arbeitsschritte braucht man öfter mal jemanden, der festhalten kann, während man die Kabel verlegt oder die Gehwegplatten zur Beschwerung drauflegt. Das ist zu zweit deutlich besser machbar.
Bevor man beginnt, sollte der doppelte Platz, der später benötigt wird zur Verfügung stehen, damit man genug Raum für den Aufbau hat.
Idealerweise findet der Aufbau auch in unmittelbarer Nähe zum finalen Standort statt, da das fertig montierte Solarmodul doch ein gewisses Gewicht hat und man es wirklich nicht über weite Strecken oder durch enge Passagen manövrieren möchte.

1. Halterungen für den Ständer montieren

Am besten legt man das Modul auf einer weichen, gepolsterten Unterlage mit der Vorderseite nach unten ab. Ist das erledigt, montiert man die Halterungen für den Ständer am Modul, sodass man den Ständer später einfach aufsetzen und fixieren kann.
Bei dem von uns gewählten Flachdachständer ist zu beachten, dass man die Halterungen auf einer Seite nach innen und auf der anderen Seite nach außen zeigend montiert. Das ist wichtig, damit man das Modul später einfach umklappen kann.

2. Wechselrichter montieren

Danach gilt es, den Wechselrichter am Modul zu befestigen und die zugfreie Verbindung der Anschlusskabel sicherzustellen.

Modul-Wechselrichter für das Balkonkraftwerk
Modul-Wechselrichter für das Balkonkraftwerk

Ich habe das Modul so montiert, dass die kleine Diode in der Mitte nach außen zeigt, sodass ich mir den Status im Fehlerfall anschauen kann und keinen Spiegel brauche.
Wenn die Kabel in ihrer Länge arg beschränkt sind, kann man auch gleich schauen, ob man den Modul-Wechselrichter für das Balkonkraftwerk eher links oder rechts montiert, sodass der Weg zur Steckdose nicht zu weit wird und kein Kabel auf Spannung angeschlossen werden muss.

Danach kann man das Gestell vorbereiten und das Modul einseitig am Gestell befestigen, sodass man so eine Art Klappscharnier erhält.

3. Gestell vorbereiten

Das Gestell kann man dann in den eben montierten Halterungen einklinken und locker mit den Schrauben fixieren (es sollte noch Spiel sein).

4. Solarmodul halbseitig vormontieren

Dann kann man das Solarmodul aufrichten, den Ständer in die mitgelieferten „Puschen“ stecken und das Modul gemeinsam und vorsichtig zum finalen Standort tragen.

5. Solarmodul final montieren

Für den finalen Aufbau entfernt man nun die hinteren Verschraubungen des Ständers und kann das Modul dann nach vorne weg klappen, um die Gehwegplatten zur Beschwerung auf die „Puschen“ zu setzen.
Danach alles wieder zusammenklappen und die Verschraubungen am Ständer festziehen:

Gehwegplatten zur Beschwerung des Solarmoduls
Gehwegplatten zur Beschwerung des Solarmoduls

6. Kabel verlegen und: anschließen!

Zu guter Letzt gilt es alle Verbindungen zwischen Wechselrichter, Solarmodul und Steckdose herzustellen.
Dabei kann man eigentlich nichts falsch machen, denn die Stecker passen nur in das entsprechende Gegenstück und rasten mit einem deutlichen Klick ein.
Schließt man alles an die Steckdose an, blinkt der Wechselrichter zunächst rot und dann grün, wenn das Balkonkraftwerk seinen ersten Strom erzeugt!

Netzsynchronisation des Modul-Wechselrichters
Netzsynchronisation des Modul-Wechselrichters
Das Balkonkraftwerk speist den ersten Strom ein!
Das Balkonkraftwerk speist den ersten Strom ein!

Ein erster Erfahrungsbericht

Die Montage ist nun etwa zwei Stunden her und die Wattleistung hat sich peu á peu immer weiter erhöht. Direkt nach dem Einschalten, noch während der Netzsynchronisation, lieferte unser kleines Balkonkraftwerk lediglich zwischen 50 und 120 Watt.

Nach etwa einer Stunde bei voller Sonneneinstrahlung, erhalten wir satte 240 Watt vom Balkonkraftwerk!
Für die zugegeben ungünstige West-Ausrichtung unseres Moduls ein durchaus akzeptabler Wert und ich bin gespannt, wie sich das in der nächsten Zeit im Tagesverlauf so verhalten wird. Ab wann wird der erste Strom produziert, wie lange erhalten wir nennenswerte Mengen an Strom und wann nimmt die Leistung wieder ab?

Die Bürokratie nicht vergessen!

Okay, es ist nun alles zusammengeschraubt, montiert, platziert und verkabelt und der erste selbst erzeugte Strom fließt in unseren Haushalt! So weit, so gut, so inoffiziell. Denn es fehlt nun natürlich noch der offizielle Teil des Ganzen. Denn völlig ohne Bürokratie ist so etwas in Deutschland natürlich nicht denkbar!

Wie eingangs erwähnt, muss man zum Einen den Netzbetreiber über das neue Balkonkraftwerk informieren und sich zum Anderen auch bei der Bundesnetzagentur im „Marktstammdatenregister“ als Stromanbieter registrieren, damit die den Fortschritt der Energiewende in Deutschland dokumentieren können.

Praktischerweise bietet Priwatt diesen Service gleich mit an, sodass ich mich nicht groß darum kümmern muss. Möchte man die Anmeldungen selbst erledigen, muss man sich zunächst an den eigenen Netzbetreiber wenden — dieser ist meist nicht der Stromanbieter! Also einfach mal googeln, wer in Deiner Region Netzbetreiber ist. In Hamburg ist es die Stromnetz Hamburg GmbH.

Wie geht es nun weiter?

Sobald der bürokratische Teil erledigt ist und ich vom Testbetrieb ganz offiziell in den produktiven Dauerbetrieb wechseln kann, werde ich mir noch ein System für das Monitoring überlegen müssen, damit ich auch ungefähr weiß, wieviel Strom da so den Tag über generiert wird.
In den nächsten Monaten werde ich das nun genauer beobachten und mal eine Rechnung anstellen, wieviel Strom wir zum Einen selbst erzeugt haben und vor allem wieviel Stromkosten wir zum Anderen dadurch gespart haben.
Darauf aufbauend kann man dann auch mal eine realistische Amortisationsrechnung anstellen; denn erst einmal müssen wir ja die Investitionskosten von rund € 500,- wieder reinbekommen.

Ein Solartisch vielleicht?

Im Winter werde ich mich auch mal darüber informieren, ob es relativ einfach möglich ist, ein zweites, kleineres Solarmodul zum Balkonkraftwerk hinzuzufügen — mir spukt da nämlich noch die Idee eines Solartisches im Kopf herum, auf den ich über Guido Burger aufmerksam geworden bin.
In der aktuellen Make (4/22 vom 28. Juli 2022) gibt es dazu einen interessanten Artikel, allerdings muss man wohl die Unterschiede bei produzierten Watt, Ampere und Volt beachten, sonst ruiniert man sich seinen Gesamtertrag, wenn alles über einen Wechselrichter geht.

Der Ausbau mit einem zweiten Modul kommt auch nach einer Umgestaltung unseres Außenbereiches aus Platzgründen leider nicht infrage. Wenngleich das die einfachste und beste Möglichkeit wäre, den Ertrag zu optimieren.

Ich werde also bei Zeiten in weiteren Artikeln Updates zum Ertrag und der möglichen Weiterentwicklung veröffentlichen und werde sie dann auch hier verlinken.

Berichte aus dem Betrieb

Knapp einen Monat stand die Anlage nun betriebsbereit herum, konnte wegen des falschen Stromzählers jedoch noch nicht offiziell in Betrieb genommen werden.
Am 31. August 2022 ist der Zählerwechsel nun über die Bühne gegangen und die Anlage ist damit dauerhaft online und offiziell in Betrieb genommen. Ich werde den erzeugten Solarstrom nun über die nächsten Monate messen und regelmäßig über die produzierten Mengen berichten.

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