In den ersten beiden Teilen dieser Artikelserie haben wir uns mit den administrativen Aspekten eines Balkonkraftwerks und den technischen Komponenten beschäftigt. Jetzt widmen wir uns der Planung Ihres eigenen Balkonkraftwerks. Welche Wechselrichterleistung sollten Sie wählen, und wie viele Module können in verschiedenen Ausrichtungen aufgestellt werden? Die Grundlage für diese Entscheidungen bildet die Ermittlung Ihres ständigen Grundbedarfs im Haushalt, und dabei können Ihnen Online-Tools helfen, die Erträge und Amortisationszeiten prognostizieren.
Wir möchten an dieser Stelle betonen, dass Arbeiten am 230V-Stromnetz potenziell lebensgefährlich sind. Falls Sie keine elektrotechnische Ausbildung haben, sollten Sie diese Arbeiten unbedingt einem Elektriker überlassen.
Aufstellmöglichkeiten und Grundbedarf
Am Anfang jeder Planung stehen zwei wesentliche Überlegungen:
- Welche Möglichkeiten habe ich bei der Aufstellung der Solarmodule?
- Wie viel Leistung möchte ich erzeugen?
Lassen Sie uns diese beiden Punkte genauer betrachten.
Aufstellung der Solarmodule
Wie bereits in den vorherigen Artikeln erwähnt, ist es wichtig, die Aufstellung der Solarmodule möglicherweise von Ihrem Vermieter oder der Eigentümergemeinschaft genehmigen zu lassen. Zudem müssen Solarmodule sicher befestigt werden, um Sturmschäden zu vermeiden. In diesem Abschnitt geht es jedoch um die Sonneneinstrahlung und den zu erwartenden Ertrag.
Für ein klassisches Balkonkraftwerk können ein, zwei, drei oder maximal vier Solarpanels verwendet werden:
- Ein Modul, wenn entweder der Bedarf gering ist oder räumlich keine weiteren Module möglich sind.
- Zwei Module sind der Standard für ein 600W / 800W Balkonkraftwerk.
- Bei drei Modulen können Sie mehrere Himmelsrichtungen abdecken, z.B. Ost-Süd-West.
- Vier Module ermöglichen einen höheren Ertrag bei schlechten Lichtverhältnissen, wie im Winter, und bei unterschiedlichen Ausrichtungen.
Bei herkömmlichen Photovoltaikanlagen bevorzugt man normalerweise eine strikte Südausrichtung und eine Modulaufständerung, die von der geografischen Breite abhängt, um den höchsten Ertrag zu garantieren. Bei Balkonkraftwerken geht es jedoch nicht nur um den maximalen Ertrag, da es keine Einspeisevergütung gibt. Der größte Nutzen eines Balkonkraftwerk s besteht darin, die selbst erzeugte Leistung gleichzeitig zu verbrauchen, um die eigene Stromrechnung zu senken.
Daher sollten Sie auch Modelle in Betracht ziehen, die von der optimalen Südausrichtung abweichen, um die tägliche Zeitspanne der Stromerzeugung zu verlängern. Zum Beispiel die Ausrichtung nach Osten und Westen, wobei ein Modul die Morgensonne einfängt und ein weiteres am Nachmittag. Obwohl diese Konfiguration eine längere Stromerzeugung ermöglicht, ist die Gesamtleistung etwas geringer, da nicht alle Solarmodule optimal zur Sonne ausgerichtet sind. Dies kann durch Hinzufügen eines zusätzlichen Südmoduls oder den Einsatz mehrerer Module kompensiert werden, wodurch das “solare Overpowering” entsteht. In diesem Fall übersteigt die nominale Solarleistung am Wechselrichter die tatsächliche Kapazität, was die Minderleistung der Ost- und Westmodule am Morgen bzw. Nachmittag ausgleicht. Eine Ost-West-Ausrichtung hat auch den Vorteil, dass die Stromerzeugung bereits am Morgen und am Abend stattfindet, wenn normalerweise mehr Energie benötigt wird als zur Mittagszeit, wenn die meisten Menschen außer Haus sind.
Während der Planungsphase sollten Sie also darüber nachdenken, wie viele Module in welche Himmelsrichtung aufgestellt werden können. Die größte Freiheit haben Sie auf einem unverschatteten Flachdach mit ausreichend Platz. Wenn Sie auf das Balkongeländer angewiesen sind oder ein Schrägdach haben, ist die Ausrichtung bereits vorgegeben. Bei der Analyse Ihrer Aufstellungsmöglichkeiten ist es wichtig sicherzustellen, dass keine verschatteten Flächen in Betracht gezogen werden, da verschattete Module im Laufe des Tages erhebliche Leistungseinbußen verursachen. Ein Balkonkraftwerk ist nahezu unbrauchbar, wenn die Module während des Tages verschattet sind. Die Ausrichtung nach Norden ist ebenfalls ungeeignet.
Solares Overpowering
Als “solares Overpowering” bezeichnet man die Situation, wenn die Solarmodule nominell eine höhere Leistung erzeugen, als der Wechselrichter verarbeiten kann. Dies ist zulässig, da in Deutschland nur der Wechselrichter auf 600W begrenzt ist, um die Anmeldung eines Balkonkraftwerks zu vereinfachen. Die Leistung der Solarmodule spielt in diesem Zusammenhang rechtlich keine Rolle.
Wie bereits erwähnt, kann solares Overpowering sinnvoll sein, wenn Module in unterschiedlichen Richtungen aufgestellt sind, wie bei einer Ost-West-Ausrichtung. In solchen Fällen liefern die Module nie gleichzeitig die volle Leistung, sodass sie ohne Probleme größer dimensioniert werden können, ohne Leistung zu verschenken, da der Wechselrichter sie nicht aufnehmen kann.
Ein weiterer Aspekt, bei dem solares Overpowering relevant wird, ist die Kompensation der geringen Leistung im Winter. In unseren Breiten erzeugen Solarmodule an trüben Wintertagen möglicherweise nur 5-10% ihrer Nominalleistung. Das ist weit weniger als im Sommer, weshalb ein Balkonkraftwerk im Winter nur wenig zur Senkung der Energiekosten beiträgt. Dies kann teilweise durch eine steilere Aufständerung der Module oder durch den Einsatz von mehr oder größeren Modulen kompensiert werden. Zum Beispiel ist es im Jahr 2023 durchaus üblich, dass ein 600W Wechselrichter mit 2x 400W Solarmodulen ausgestattet wird. Selbst 4x 300W oder 4x 400W sind möglich, wenn die elektrischen Daten passen.
Bei der Planung Ihres eigenen Balkonkraftwerks sollten Sie also auch die Dimensionierung der Solarmodule in Abhängigkeit von Ihrem gewünschten Solarertrag im Winter berücksichtigen.
Festlegung des Leistungsziels Ihres Balkonkraftwerks
Grundsätzlich gibt es mindestens zwei relevante Strategien für die Leistung Ihres eigenen Balkonkraftwerks:
- Der Maximalausbau: Hier wird die maximale Leistung ausgeschöpft, selbst wenn dies bedeutet, dass überschüssiger Strom erzeugt wird. Dieser Ansatz fördert die Energiewende, da überschüssiger Strom ins Netz eingespeist werden kann.
- Der wirtschaftlich orientierte Ausbau: In diesem Ansatz wird das Balkonkraftwerk an den eigenen Grundbedarf angepasst. Bei geringem Grundbedarf können Sie beispielsweise einen 300W Wechselrichter mit einem Solarmodul betreiben, anstatt 600W mit zwei oder mehr Modulen. Dadurch sinkt der Kaufpreis des Balkonkraftwerks und die Amortisationszeit verkürzt sich.
Unabhängig von der gewählten Strategie ist es sinnvoll, sich Gedanken über Ihren eigenen Grundbedarf zu machen.
Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass es auch eine dritte Strategie gibt, die von einigen Menschen verfolgt wird: die “Nulleinspeisung”. Dabei wird versucht, die Wechselrichterleistung so zu drosseln, dass kein Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird. Überschüssige Solarleistung wird somit nicht an den Netzbetreiber abgegeben, sondern direkt im Balkonkraftwerks “verschenkt”. Die gesellschaftliche Sinnhaftigkeit dieser Strategie ist umstritten.
Die vierte Möglichkeit besteht darin, ein Speichersystem zu Ihrem Balkonkraftwerk hinzuzufügen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Integration eines Speichersystems zum gegenwärtigen Zeitpunkt in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich rentabel ist. Dies liegt hauptsächlich an den Kosten für die Anschaffung und Installation des Speichers sowie an den aktuellen Strompreisen.
Speichersysteme, wie Batterien, können überschüssigen Solarstrom speichern, der während des Tages erzeugt wird, um ihn später in den Abend- oder Nachtstunden zu nutzen, wenn die Sonne nicht scheint. Dies kann dazu beitragen, den Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms zu erhöhen und somit die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz zu reduzieren.
Allerdings sind die Kosten für Batteriespeicher und deren Installation in der Regel immer noch recht hoch. In vielen Fällen dauert es viele Jahre, bis sich diese Investition durch die eingesparten Stromkosten amortisiert. Die Wirtschaftlichkeit eines Speichersystems hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Größe des Speichers, die Kosten für die Batterietechnologie, die Höhe der staatlichen Förderungen und Zuschüsse sowie die aktuellen Strompreise.
Bevor Sie sich für die Integration eines Speichersystems entscheiden, sollten Sie eine gründliche Wirtschaftlichkeitsberechnung durchführen und die Kosten und potenziellen Einsparungen sorgfältig abwägen. In einigen Fällen kann es sinnvoller sein, zuerst Ihr Balkonkraftwerk zu optimieren und den Eigenverbrauch zu maximieren, bevor Sie in ein Speichersystem investieren. Es ist ratsam, sich von einem Fachmann oder einer Fachfrau beraten zu lassen, um die beste Entscheidung für Ihre individuelle Situation zu treffen.
Ermittlung des ständigen Grundbedarfs
Es ist wichtig zu beachten, dass nur der selbst erzeugte Strom, der zeitgleich verbraucht werden kann, Ihre eigenen Stromkosten senkt. Sie können zwar versuchen, den Verbrauch während der Solarstromerzeugung manuell zu steuern oder dies teilweise automatisieren. Jedoch haben nicht alle Geräte einen täglichen Bedarf, und Sie können Ihr Smartphone nur aufladen, wenn Sie zu Hause sind. Daher ist der Maßstab für ein Balkonkraftwerk nicht der Tagesenergieverbrauch (Jahresenergie laut Stromrechnung geteilt durch 365 Tage), sondern eher der ständige Grundbedarf. Dieser Grundbedarf setzt sich aus der Leistung aller Geräte zusammen, die ständig in Betrieb sind (wobei “ständig” hier die tägliche Zeit der Solarenergieproduktion bedeutet). Dazu gehören beispielsweise:
- Alle Geräte im Standby-Betrieb (z.B. Fernseher, Smart-Home-Geräte) mit ihrer Standby-Leistung
- Der Internetrouter (ca. 10W)
- Netzbetriebene Uhren und Wecker
- Eingeschaltete PCs/Server (ab 30W)
- Kühl- und Gefrierschränke, die nicht dauerhaft Leistung beziehen oder ihre Leistung reduzieren
Sie können den Verbrauch dieser Geräte mit Leistungsmessern in Form von Zwischensteckern ermitteln, entweder mit direkter LCD-Anzeige oder mit WLAN-Anbindung und einer entsprechenden App.
Die Summe der gemessenen (oder sofern ein Messen nicht möglich ist, vom Typenschild abgelesenen) Leistungswerte ergibt Ihren ständigen Grundbedarf. Das ist die Leistung, die Ihre Wohnung ständig benötigt, wenn niemand zu Hause ist, um zusätzliche Verbraucher einzuschalten. Dieser Wert kann als Maßstab für die Dimensionierung Ihres Balkonkraftwerks dienen oder Ihnen zumindest verdeutlichen, dass die Differenz zwischen erzeugter Leistung und ständigem Grundverbrauch verschenkt wird, wenn Sie keine weiteren Verbraucher während der Sonnenstunden einschalten können.
Tools zur Balkonkraftwerksplanung
Abschließend möchte ich Ihnen zwei Webtools vorstellen, die bei der Planung Ihres Balkonkraftwerks nützlich sein können und Prognosen für den zu erwartenden Ertrag bieten.
- Stecker Solar Simulator der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
- Aufruf: Link zum Solar Simulator
Dieses Tool erfordert einige Eingaben zu Ihrem Jahresverbrauch, der Leistung und Ausrichtung der Solarmodule und liefert dann eine Auswertung. Durch Anpassen der Eingangsparameter erhalten Sie ein Gefühl dafür, was dies für Ihren Solarertrag bedeutet.
- PVGIS der Europäischen Kommission
- Aufruf: Link zu PVGIS
PVGIS der Europäischen Kommission ermöglicht eine detaillierte Planung. Sie können Ihren genauen Standort eingeben und sogar eine selbst erstellte Verschattungsdatei (Horizon File) hochladen. Das Tool liefert genaue Ertragswerte für jeden Monat. Mit der Funktion “Optimize slope” kann das Programm sogar den optimalen Aufstellwinkel ermitteln, was bei der Modulaufstellung wichtig ist. PVGIS ermöglicht auch die Simulation einer geplanten Solaranlage anhand historischer Solardaten. So können Sie den Solarertrag für verschiedene Jahre und Tageszeiten herunterladen. Dies kann Ihnen helfen, die Leistung Ihrer Module besser anzupassen und realitätsnahe Ergebnisse zu erzielen.
Mit dieser Planungsphase haben Sie nun eine Vorstellung davon, welche Leistung Ihr Balkonkraftwerk haben soll, wie viele Solarmodule Sie aufstellen können und in welche Richtungen Sie sie ausrichten und aufstellen sollten.
