Große Vorteile kleiner PV-Anlagen

Hohe Strompreise und Unsicherheit über die Stromversorgung der Zukunft veranlassen viele Verbraucher, sich mit dem Kauf einer PV-Anlage zu befassen.

Auf dem Dach werden in der Regel Anlagen installiert, die über einen Wechselrichter 220 V Wechselspannung liefern. Für festinstallierte Solaranlagen auf Dächern ist dies mit Abstand die beste Lösung. Mietern ist die Installation einer solchen Photovoltaik nicht möglich. Sie haben die Option:

• Eine Niedervoltanlage mit 12 oder 24 Volt direkt zu nutzen.
• Eine 220-Volt-PV-Anlage mit Wechselrichter als Inselanlage zu betreiben.
• Ein Mini-Kraftwerk mit Einspeisung auf dem Balkon zu installieren.

Der Elektriker bezeichnet Wechselspannung von über 1.000 Volt oder Gleichspannung von mehr als 1.500 Volt als Hochspannung, alles andere sind für ihn Niederspannungen. Die EU-Niederspannungsrichtlinie gehen davon aus, dass Wechselspannungen unter 25 Volt oder Gleichspannung unter 60 Volt ungefährlich ist.

Im Zusammenhang mit Solaranlagen bedeutet Niedervolt, dass ein 48-Volt-Speicher zur PV-Anlage gehört. Die Bezeichnung Hochvolt verwenden Fachleute, wenn ein 400-Volt-Speicher verwendet wird. Zu den Niedervoltsystemen gehören auch Anlagen, die 12 V oder 24 Volt Spannung erzeugen.

Letztere sind für private Haushalte durchaus interessant. Dies gilt insbesondere, da Akkus für PV Anlagen, die mit dieser Spannung arbeiten, sehr günstig sind.

Aus dem Ohmschen Gesetz U = R x I und der Berechnung der elektrischen Leistung P = U x I ergibt sich, dass die Belastung der Leitungen abnimmt, je höher die Spannung ist.

Beispiel: Du hast eine elektrische Leitung von 20 m Länge aus Kupfer mit einem Querschnitt von 1,5 mm². Diese hat einen Widerstand von 0,24 Ohm. Du schließt einen Verbraucher an, der 200 Watt zieht.

Dieser Umstand bedeutet, dass durch die Zuleitung abhängig von der Spannung einer unterschiedliche Leistung „verbraucht“ wird. Es entsteht Wärme.

Wie du siehst, belastest du die Leitungen bei einer Spannung von 12 Volt deutlich stärker als bei einer von 24 Volt. Aus diesem Grund sind 12 Volt Anlagen lediglich bis zu einer Leistung von etwa 500 Wp sinnvoll.

Das heißt aber nicht, dass du nun generell keine 12-V-Anlage kaufen solltest.

12 Volt Gleichstrom eignet sich zum Laden von 12 V Batterien oder zum direkten Betrieb von 12 V Verbrauchern. Daher sind die Anlagen perfekt, wenn Du sie beispielsweise auch für einen Campingbus mit verwenden willst. Die Elektrik von Pkws ist auf diese Spannung ausgelegt. Du schonst mit der Anlage während der Standzeiten deine Batterie.

24 Volt Gleichstrom kann zum Laden von 24 V oder zum direkten Betrieb von 24 Volt Verbrauchern verwendet werden. Das ist die übliche Spannung an Bord von Lkws. Mit Spannungswandlern kannst du eine 24-Volt-Anlage auch für 12 Volt Verbraucher verwenden.

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Solarmodul auf einer Berghütte

Mit einem Wechselrichter ist auch eine Umwandlung in 220 Volt Wechselstrom möglich. So hast du die Option auch einen Verbraucher der Lichtstrom benötigt zu betreiben. Aber das lohnt nur für Kleinverbraucher. Ein Handrührer hat in der Regel bereits 300 Watt und lässt sich mit einem PV-Modul von 180 Watt kaum betreiben. Aber der Strom reicht für den Fernseher.

Du hast zwei Optionen für die Verbindung der Module, eine Serienschaltung, die auch als Reihenschaltung bezeichnet wird oder eine Parallelschaltung.

• Bei einer Serienschaltung addiert sich die Spannung. Drei 12 V-Module geben zusammen eine Spannung von 36 Volt ab. Die Stromstärke bleibt konstant.
  • Beispiel: Du schaltest 3 Module mit 12 V und 15 A in Reihe und erhältst eine Einheit, die eine Stromstärke von 15 A bei 36 Volt Spannung erzeugt. Die Leistung beträgt 540 Watt.
• Wenn du dich für die Parallelschaltung entscheidest, addieren sich die Stromstärken und die Spannung bleibt konstant.
  • Beispiel: Du erzeugst als 45 A bei 12 Volt Spannung. Die Leistung von 540 Watt ändert sich nicht.

[“Hinweis“:
Beachte die Daten des Ladereglers beziehungsweise Wechselrichters. Weder Spannung noch Stromstärke dürfen die maximale Belastung der Geräte übersteigen.]

Bauteile der 24 V PV Anlage mit Speicher: Set bestehend aus Modul, Laderegler und Akku -Speicher: Phaesun Solarmodul »Energy Generation Kit Solar Rise«, 270 W, (Set), 270 W (https://www.otto.de/p/phaesun-solarmodul-energy-generation-kit-solar-rise-270-w-set-270-w-1211486669/#variationId=1211486670)

Das Solarmodul hat eine maximale Leistung von 270 Watt, der mitgelieferte Akku hat eine Kapazität von etwas mehr als 254 Ah, also eine Leistung von maximal 6.000 Watt.

Beispielrechnung für einen Tag:

3 Stunden Beleuchtung mit 2 m LED-Band 24 V/50 Watt (Das Band liefert 3.400 Lumen. Das entspricht der Helligkeit von etwa 5 Glühbirnen mit 60 Watt)
+ 3 Stunde PC Nutzung 450 Watt.
+ 3 Stunden Fernsehen 300 Watt

Tagesverbrauch 800 Watt

[„Tipp“:
Verwende LED Band, das mit 24 Volt betrieben wird, da diese Bänder die beste Lichtausbeute bei 24 Volt bieten.]

Bei einer täglichen Entnahme von 800 Watt kommst du etwa eine Woche mit dem Strom aus, den die vollständig geladene Batterie abgibt. Aber Achtung: In der Praxis verhindert der Laderegler, dass die Batterie völlig entladen wird. Zur Not kannst du diesen zwar überbrücken, aber die Tiefentladung kann die Batterie zerstören.

Um beispielsweise eine Kühl-/Gefrierkombination im Haushalt zu betreiben, reichen solche Anlagen nicht. Es wäre zusätzlich ein Wechselrichter erforderlich, der ebenfalls Strom verbraucht. Das Kühlgerät zieht in der Regel etwa 2.000 Watt. Falls das Modul optimal von der Sonne angestrahlt wird, steuert es pro Stunde höchsten 250 Watt bei. Nach maximal 2 Stunden ist die Batterie restlos geleert.

Die Anlage eignet sich beispielsweise für ein Ferienhaus ohne Stromanschluss, Boote oder Campingfahrzeuge. Die Leistung reicht in der Regel, um kleinere Kühleinheiten zu betreiben. Sie ist auch zu Hause nützlich, um bei einem Stromausfall weiter elektrische Energie zur Verfügung zu haben.

Bauteile der 12 V PV Anlage mit Speicher: Set Solarmodul »AS 180« mit Solarladeregler (https://www.otto.de/p/sunset-solarmodul-stromset-as-180-180-watt-12-v-180-w-monokristallin-set-fuer-gartenhaeuser-oder-reisemobil-1211491540/#variationId=1235080936) und eine offgridtec »AGM Solarbatterie« Solarakkus 101000 mAh (https://www.otto.de/p/offgridtec-agm-solarbatterie-solarakkus-101000-mah-12-v-1-st-schraubbare-m8-terminals-1538589077/#variationId=1538589078)

Das Solarmodul hat eine maximale Leistung von 180 Watt, der Akku hat eine Kapazität von etwas mehr als 101 Ah, also eine Leistung von maximal 1.200 Watt.

Beispielrechnung für einen Tag:

3 Stunden Beleuchtung mit 3 m LED Band 12 Volt/ 40 Watt (Das Band liefert 3.400 Lumen, das entspricht etwa 5 Glühbirnen mit 60 Watt)
+ 3 Stunde PC Nutzung 450 Watt
+ 3 Stunden Fernsehen 300 Watt

Tagesverbrauch 800 Watt

[„Hinweis“:
12 Volt LED-Band hat eine schlechtere Lichtausbeute, daher brauchst 3 Meter, um ein ähnlich helles Licht wie mit 2 Meter 24 Volt-LED Stripes zu erreichen.]

Der Speicher der PV Anlage kann nur 1.200 Watt liefern. Er ist also bereits nach eineinhalb Tagen leer.

Diese Anlagen eignen sich, um in Häusern oder Wohnungen Strom zu erzeugen, der in das Stromnetz eingespeist wird. Bedingt durch die geringe Leistung fließt aber in der Regel kein Strom in das öffentliche Netz, du verbrauchst den erzeugten Strom selber.

Du erwirbst beispielsweise ein »SHP600-Balkonkraftwerk®«

Technische Merkmale:

• 2x 350W Mono Solar Panel erzeugen zusammen maximal 700 W
• 1x BDM600 micro on-grid Inverter (Wechselrichter)
• kann bis zu 600 Watt in das Netz einspeisen
  Jahresertrag bei optimaler Montage: 570 kWh

Die Einspeisung in das Stromnetz deiner Wohnung erfolgt einfach über eine Steckdose, die mit dem Ausgang des Wechselrichters verbunden ist. Da ein Stecker bereits montiert ist, kannst du die Anlage selbst anschließen.

[„Hinweis“:
Angesichts einer maximalen Stromerzeugung von 0,6 kW in der Stunde wird es kaum vorkommen, dass der von der Anlage erzeugte Strom in das öffentliche Stromnetz fließt.]

Bei Inselanlagen stellt sich die Frage nach der Wirtschaftlichkeit nicht. Bei diesen geht es um den Komfort, Strom an Orten zur Verfügung zu haben, die nicht am öffentlichen Versorgungsnetz angeschlossen sind. Das ist bei Kleinkraftwerken anders, denn diese kaufst du, um zu sparen. Also fragst du dich, ab wann habe ich so viel Strom eingespart, dass die Anschaffungskosten gedeckt sind.

Bei optimaler Ausrichtung der Module zur Sonne sparst du jährlich 570 kWh. Im Schnitt kostet eine Kilowattstunde 0,40 Euro. Du sparst also jährlich bis zu 570 kWh x 0,40 Euro/kWh = 228 Euro. Die Kosten für eine Solaranlage dieser Art betragen etwa 1.500 Euro, also dauert es im günstigsten Fall lediglich etwa 5 Jahre, bis die Anlage sich amortisiert hat.

Fazit: Es muss nicht immer die große Solaranlage auf dem Dach sein. Auch kleine Einheiten bringen dir viele Vorteile. Dies gilt natürlich besonders für Kleinkraftwerke.