Rategeber Balkonkraftwerk: Stromkosten senken ja oder nein?

eingestellt am 17. Nov 2021
Hallo myDealz-Gemeinde,

da es in den Deals zum Thema Balkonkraftwerk (BKW) immer eine rege Beteiligung in den Kommentaren gibt, möchte ich gerne ein paar erklärende Worte schreiben:

Ein Balkonkraftwerk ermöglicht es selbst Strom durch Solarenergie zu erzeugen. Der so in das Hausnetz eingespeiste Strom kann direkt durch entsprechende Verbraucher genutzt werden. Damit dieser, durch ein Balkonkraftwerk erzeugte Strom, effektiv die Stromkosten senken kann, muss zum Zeitpunkt der Erzeugung auch eine entsprechende Last existieren. Oft wird in diesem Zusammenhang die anliegende Grundlast thematisiert.

Grundlast und wie diese gedeckt werden kann

Die Grundlast bezeichnet die Belastung eines Stromnetzes (bei Balkonkraftwerken also das eigene Hausnetz), die während eines Tages nicht unterschritten wird. Die jeweilige Grundlast ist daher abhängig vom Tag der Betrachtung. Aber wenn man sich mal seine Verbraucher im Haushalt vergegenwärtigt, dann kann man durch Zusammenrechnen der Standby-Verbräuche schonmal eine Mindest-Grundlast ermitteln. Man muss natürlich berücksichtigen, dass diese Grundlast nur durch ein Balkonkraftwerk gedeckt werden kann, wenn die Sonne scheint.

Neben der stetig anliegenden Grundlast kann man mit dem Anpassen seiner Gewohnheiten weiter den erzeugten Strom einer PV-Anlage verbrauchen. So kann man beispielsweise die Waschmaschine oder den Geschirrspüler tagsüber laufen lassen, anstatt (wie vielleicht bisher) über Nacht. Wer zu „normalen“ Arbeitszeiten beispielsweise viel im Homeoffice arbeitet, kann die Höhe seiner Stromkosten mit einem Balkonkraftwerk direkt beeinflussen. Ihr solltet euch aber immer im Klaren darüber sein, dass kein Tag wie der andere ist. Eine Hochrechnung über eine mögliche Einsparung der Stromkosten oder der Amortisationszeit ein solchen PV-Anlage hat also immer eine gewisse Unschärfe.

Ich persönlich habe mich dazu entschieden, auf ein Balkonkraftwerk mit zwei PV-Modulen und unterschiedlicher Ausrichtung zu setzen. Durch die unterschiedliche Ausrichtung (Ost/Südost & West/Südwest) möchte ich den erzeugten Strom verteilt über Tag verfügbar machen und so meine Grundlast in den Sonnenstunden weitestgehend durch Solarstrom bedienen. Man könnte auch ein Balkonkraftwerk mit zwei oder mehr Modulen aufbauen, welche alle ideal nach Süden ausgerichtet sind. Um die Mittagszeit würde damit sicherlich effektiver Strom erzeugt werden, aber wird er zu dieser Zeit tatsächlich auch in dieser Höhe benötigt? Und eine Speicherung des erzeugten Stroms durch Batterien kommt für mich nicht in Frage. Ich habe mich auch gar nicht erst mit dem Thema Energiespeicher beschäftigt, da ich alles so unkompliziert und auch kostengünstig wie möglich gestalten möchte.

Wenn ihr also eine sehr geringe Grundlast habt und durch Ändern eurer Gewohnheiten keine nennenswerte Last auf den Tag verschieben könnt, dann wird ein Balkonkraftwerk vermutlich auch nicht das richtige für euch sein. Denn der erzeugte Strom, welcher nicht durch die Eigennutzung verbraucht wird, wird regulär in das allgemeine Stromnetz eingespeist und bei den hier thematisierten Balkonkraftwerken gibt es dafür keine Vergütung. Vielleicht könnte aber auch bei einer entsprechenden Vorbetrachtung ein kleineres Balkonkraftwerk mit nur einem PV-Modul für euch geeignet sein. Oft wird nach einer Empfehlung für ein Komplett-Set gefragt. Ohne diverse Faktoren dabei zu betrachten, kann diese Empfehlung ggf. nur die Qualität der Komponenten und den Umfang des Sets betrachten, aber nicht den eigentlichen Nutzen beim Anwender widerspiegeln. Wie ihr seht: Es gibt kein Allgemeinrezept, welches in jeder Individualsituation angewendet werden kann und damit gibt es auch nicht „das ideale Balkonkraftwerk“.

Wechselrichter

Die Kernaufgabe eines Wechselrichters ist es, die gelieferte Gleichspannung der PV-Module auf der Netzseite in Wechselspannung umzuwandeln. Damit wird diese netzkonform im Hausnetz für den Eigenverbrauch nutzbar gemacht. Beim Thema Wechselrichter muss man wissen, dass es unterschiedliche Varianten gibt. Dafür möchte ich auf nachfolgende Begrifflichkeiten eingehen.

MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Unter dem Begriff Maximum Power Point Tracking, MPP-Tracking oder MPPT (auf Deutsch etwa „Maximal-Leistungspunkt-Suche“) bezeichnet man in der Elektrotechnik, speziell in der Photovoltaik, ein Verfahren, bei dem die elektrische Belastung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder von mehreren in Reihe geschalteten Solarmodulen („String“, deutsch auch „Strang“) so angepasst wird, dass den Zellen die größtmögliche Leistung entnommen werden kann. Bei Solarzellen ist dieser optimale Betriebspunkt nicht konstant, sondern hängt unter anderem von der Bestrahlungsstärke, der Temperatur am Solarmodul und dem Typ der Solarzellen ab. Vereinfacht gesagt: In den meisten Anwendungen mit zwei oder mehr Strings sind zwei MPPTs besser als nur einer.

Strang-Wechselrichter (oder auch String-Wechselrichter)
z.B. Growatt MIC 600TL-X oder AEconversion 500/90EU-DE

Bei einem Strang-Wechselrichter wird ein kompletter Strang von in Reihe geschalteten PV-Modulen angeschlossen. Hat der Wechselrichter die Möglichkeit gleich mehrere Stränge (Strings) anzuschließen, spricht man von einem Multistring-Wechselrichter. Nachteil des Strang-Wechselrichters ist, dass einzelne in Reihe geschaltete Module bei Teilverschattung die Leistung des gesamten Strangs negativ beeinträchtigen. Auch die Zuführung von hohen Gleichströmen über längere Entfernungen kann zu Verlusten führen. Als Vorteil ist zu sehen, dass die Installation an zentraler Stelle sehr einfach ist und sie hohe Wirkungsgrade haben.

Modul-Wechselrichter (oder auch Micro-Wechselrichter) mit Dual-MPPT
z.B. Bosswerk BW-MI600 oder APsystems YC600-EU

Modul-Wechselrichter mit einfachemMPPT sind für den Anschluss eines einzelnen PV-Moduls bzw. einen String vonmehreren PV-Modulen gedacht. Modul-Wechselrichter mit Dual-MPPT sind wiederrum fürzwei PV-Module bzw. zwei Strings vorgesehen und daher bei Balkonkraftwerken miteiner Ausgangsleistung von 600W breit vertreten.

Dual-MPPT bietet folgende Vorteile für ein Balkonkraftwerk:

  • Es ermöglicht den Betrieb von PV-Modulen mit unterschiedlichen Sonnenazimutwinkeln (Azimut = Abweichung von einer geografisch idealen Süd-Ausrichtung).
  • Es ermöglicht den Anschluss von PV-Modulen mit unterschiedlichen Sonnenneigungswinkeln.
  • Es ermöglicht das Verbinden von PV-Modulen mit unterschiedlichen Eigenschaften.
  • Es ermöglicht eine bessere Granularität der Überwachung.

Unter Berücksichtigung dieser Punkte ermöglicht ein Wechselrichter mit Dual-MPPT-Funktionalität die größere Systemflexibilität. Speziell bei Balkonkraftwerken, wo die einzelnen Module häufig unterschiedlich ausgerichtet werden sollen, empfiehlt sich also ein Wechselrichter mit Dual-MPPT.

Bei meiner Suche nach passenden Komponenten, habe ich festgestellt, dass folgende Modul-Wechselrichter mit Dual-MPPT breit vertreten sind (in meinen Augen also geläufig sind) und erstmal prinzipiell meine Ansprüche (Dual-MPPT) abdecken:

1890590_1.jpg
Man kann die Angelegenheit auf verschiedene Arten angehen. Entweder man legt sich auf PV-Module fest, beispielsweise weil man diese günstig regional beziehen kann, und man sucht sich dann dazu den passenden Wechselrichter aus oder man favorisiert ein entsprechenden Wechselrichter und sucht sich dafür eben die passenden PV-Module. Wenn ihr prüft, ob eure Kombination von Wechselrichter und PV-Modul passt, dann schaut neben den offensichtlichen Werten, wie der max. unterstützten PV-Modulleistung des Wechselrichters auch nach der Leerlaufspannung und dem Kurzschlussstrom in den Datenblättern der PV-Module und vergleicht die Werte mit dem MPPT Spannungsbereich und dem maximalen Kurzschlussstrom des geplanten Wechselrichters. Wichtig dabei ist folgende Tatsache: Auf den Datenblättern der PV-Module findet ihr die genannten Werte unter Angabe einer bestimmten Temperaturbedingung (Standard-Testbedingungen „STC“, englisch: Standard Test Conditions, bedeuten u.a. eine Modultemperatur von 25°C). Da aber nie konstant dieselbe Temperatur über das Jahr anliegt, müssen die Werte für einen bestimmten Temperaturbereich betrachtet und überprüft werden. Wenn man großzügig ran geht, dann sollte man also die Spitzenwerte für max. 40°C und min. -25°C ermitteln. Wenn diese Werte in den Bereichen des Wechselrichters liegen, dann sollte das passen. Um die Spitzenwerte zu ermitteln, benötigt ihr den entsprechenden Temperaturkoeffizienten aus dem Datenblatt der PV-Module. Als Beispielrechnung möchte ich die Werte meiner gegenwertig geplanten Module darlegen:

PV-Modul: Trina Solar Vertex S TSM-400-DE09.08

  • Leerlaufspannung-UOC
    • Temperaturkoeffizient von VOC (%/K): -0,25
    • Leerlaufspannung-UOC (V) STC (25°C): 41,20
    • Leerlaufspannung (V) bei max. Temperatur (40 °C): 39,66 [= 41,20 + 41,20 / 100 x (40-25) x -0,25]
    • Leerlaufspannung (V) bei min. Temperatur (-25 °C): 46,35 [= 41,20 + 41,20 / 100 x (-25-25) x -0,25]
  • Kurzschlussstrom-ISC
    • Temperaturkoeffizient von ISC (%/K): 0,04
    • Kurzschlussstrom-ISC (A) STC (25°C): 12,28
    • Kurzschlussstrom (A) bei max. Temperatur (40 °C): 12,35 [= 12,28 + 12,28 / 100 x (40-25) x 0,04]
    • Kurzschlussstrom (A) bei min. Temperatur (-25 °C): 12,03 [= 12,28 + 12,28 / 100 x (-25-25) x 0,04]
  • Leistungstoleranz-PMAX
    • Temperaturkoeffizient von PMAX (%/K): -0,34
    • Leistungstoleranz-PMAX (W) STC (25°C): 400,00
    • Leistungstoleranz (W) bei max. Temperatur (40 °C): 379,60 [= 400 + 400 / 100 x (40-25) x -0,34]
    • Leistungstoleranz (W) bei min. Temperatur (-25 °C): 468,00 [= 400 + 400 / 100 x (-25-25) x -0,34]
  • Formel: Mit jedem Grad Celsius Abweichung ausgehend von 25°C (STC) steigt oder sinkt der zugrundeliegende Leistungswert um den prozentualen Satz, den der dazugehörige Temperaturkoeffizient vorgibt.
    • für max. Wert: STC-Angabe + STC-Angabe / 100 x (max. Temperatur - STC-Temperatur) x Koeffizient
    • für min. Wert: STC-Angabe + STC-Angabe / 100 x (min. Temperatur - STC-Temperatur) x Koeffizient

Wechselrichter: Bosswerk BW-MI600

  • Datenblatt: bosswerk.de/wp-…pdf
  • MPPT Spannungsbereich: 25 - 55V
  • Maximaler Kurzschlussstrom: 16A
  • PV-Modulleistungsbereich (STC): 210 - 400W proModul

Ich habe ein paar PV-Module, welche mit interessieren, überprüft und alle würden mit dem Wechselrichter von Bosswerk laufen. Aber nicht alle Kombination von PV-Modulen und Wechselrichtern sind per se möglich, daher sollte man genau prüfen, was zueinander passt und was nicht. Vielen Dank an dieser Stelle an den User WOLFPACK_XXi (mydealz.de/pro…vie), der mir wertvollen Input zum Thema gegeben hat.

Anschluss an das Hausnetz

Nach meinem Empfinden werden bei diesem Thema immer die meisten Diskussionen geführt. Kurz gesagt: Um der VDE-Norm zu entsprechen, ist eine Festverdrahtung oder das Nutzen einer Einspeisesteckvorrichtung erforderlich. Euer Netzbetreiber wird mit hoher Wahrscheinlichkeit einen normkonformen Anschluss fordern. Prinzipiell kann das Balkonkraftwerk auch per Schuko-Stecker an eine freie Steckdose angeschlossen werden. So wird das auch oft beworben. Technisch funktioniert das natürlich, und auch durch den integrierten Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) im Wechselrichter wird der VDE-Norm entsprechend Sorge getragen, aber um allen Eventualitäten aus dem Weg zu gehen, sollte die Anlage so lieber nicht angeschlossen werden. Hier streiten sich die Geister. Der eine sagt eine Norm ist nicht mit einem Gesetz und damit quasi einer Vorschrift gleichzusetzen. Der andere verweist auf Gesetzesauszüge, welche sie bei den DIN-VDE-Bestimmungen auf „als allgemein anerkannte Regeln der Technik“ beziehen und diese damit einschließen.

Mehr zum Thema erfahrt ihr hier:

volxpower.de/Anl…pdf

Hinweise zum Stromzähler

Ein weiterer Teilaspekt beim Planen bzw. Betrieb eines Balkonkraftwerkes ist der Stromzähler. Auch hier kann man wieder seitenweise Informationen zusammentragen. Je nachdem wie alt eurer Zähler ist, müsst ihr ggf. einen Zählertausch durch den Netzbetreiber vornehmen lassen oder nicht. Da die Messeinrichtung stets Eigentum des Messstellenbetreibers ist, fallen für gewöhnlich keine Kosten bei einem Austausch an. Euer Zähler ist entweder ein Zweirichtungszähler oder hat eine Rücklaufsperre, dann sollte nach meinem Kenntnisstand kein Handlungsbedarf bestehen.

Mehr zum Thema erfahrt ihr hier:

priwatt.de/blo…rk/

Oft kommt in diesem Zusammenhang die Frage, wie der erzeugte Strom, welcher nur auf einer Phase eingespeist wird, dann beim Zählerstand berücksichtig wird, wenn beispielsweise nur auf den jeweils anderen Phasen eine Last anliegt. Dazu sei gesagt: Üblicherweise sind Stromzähler saldierend. In einem saldierenden Zähler sind die Verbräuche und Erträge aller Phasen vor der Anzeige auf dem Zähler miteinander verrechnet.

Ertragsüberwachung

Viele möchten natürlich wissen, wie hoch der eigene erzeugte Strom tatsächlich ist. Einige Wechselrichter bieten dazu entweder durch integrierte Module die Möglichkeit drahtlos Daten auszuwerten (per WLAN) oder lassen sich durch das Verbinden einer zusätzlichen Einheit dazu befähigen. Nach meinem Kenntnisstand werden die vom Wechselrichter gesammelten Daten über eine permanente Internetverbindung in das jeweilige Cloud-Portal des Herstellers gesendet. Dieses Cloud-Portal kann eine Hersteller-eigene Lösung oder eine Hersteller-übergreifende Lösung sein. Auf die Daten wird dann entweder per Software, Webplattform oder App zugegriffen. Die so übermittelten Daten sollten in ihrer Granularität im Regelfall genauer als im Vergleich zum Sammeln der Daten, welche netzseitig eingespeist werden. Bei dieser Variante besteht zum Beispiel die Möglichkeit pro Modul eine Auswertung zu fahren.

Eine weitere Möglichkeit zum Auswerten des erzeugten Stroms besteht darin, diesen beim Einspeisen in das Hausnetz zu messen. Je nachdem wie der Wechselrichter angeschlossen ist, gibt es unterschiedliche Ansätze:

  • Hutschienenzähler beim Anschluss in eigener Unterverteilung
  • WLAN-Schalter mit Messfunktion zum Zwischenschalten bei Festverdrahtung
    • z.B. Shelly 1PM
  • Messgerät (mit oder ohne Schaltfunktion) als Zwischenstecker zwischen Steckdose und Schuko-Stecker des Wechselrichters
    • z.B. FRITZ!DECT 210 oder Shelly Plug S
  • Einspeisesteckdose mit integrierter Messvorrichtung
    • z.B. Gridbox WiFi oder Gridbox WiFi plus

Mehr zum Thema erfahrt ihr hier:

photovoltaikforum.com/thr…ht/
photovoltaikforum.com/thr…pv/

Ihr solltet euch aber bewusst sein, dass ihr bei der Ertragsmessung lediglich den erzeugten Strom auswertet. Ob dieser im vollen Umfang für die Eigennutzung verbraucht wurde und damit eben tatsächlich eure Stromkosten gesenkt wurden, erfahrt ihr in meinen Augen nicht einfach so.

Um den Eigenverbrauch ermitteln zukönnen, benötigt ihr entweder einen Zweirichtungszähler, welcher vomStromversorger verbaut werden muss oder einen eigenen, mittels Stromspulen eingeschleiften Zähler vor dem Zähler des Stromversorgers (z.B. Shelly EM). Dann benötigtman die Ausgangsleistung des Balkonkraftwerkes (gemessen mit einer der obengenannten Varianten) und kann davon die Einspeisewerte des ein geschleiftenZählers auf der Phase abziehen, der Rest wurde dann quasi im Haus verbraucht. VielenDank an dieser Stelle an den User Biker61 (mydealz.de/pro…w),der mich auf diese Möglichkeit aufmerksam gemacht hat.

Anmeldung des Balkonkraftwerks

Zuerst kommt die Anmeldung im Marktstammdatenregister (MaStR) der Bundesnetzagentur. Bitte bei Eigennutzung des Stroms auf die Frage, ob Zahlungen des Netzbetreibers in Anspruch genommen werden sollen, mit „Nein“ antworten. Der Vorgang ist kostenlos und kann online vorgenommen werden:

marktstammdatenregister.de/MaS…394

Abschließend erfolgt die Anmeldung beim eurem Netzbetreiber. Die meisten Netzbetreiber stellen dafür ein Anmeldeformular zur Verfügung. Aber achtet bitte genau darauf, was im „Kleingedruckten“ dieser Formulare steht und durch eure Unterschrift im Zweifel angewiesen wird. Wenn das Formular zum Beispiel den Zählertausch beauftragt, dann können euch daraus schnell die Kosten für einen Zählertausch in Rechnung gestellt werden. Im Zweifel meldet ihr eurer Balkonkraftwerk formlos an. Seit dem 27.04.2019 sind alle Netzbetreiber verpflichtet diese Anmeldung zu akzeptieren (pv-magazine.de/201…en/). Schaut das mindestens folgende Angaben in der Anmeldung vorhanden sind:

  • Der Name und Anschrift vom Anschlussnutzer.
  • Die Zählernummer vom Hausnetz wo das Balkonkraftwerk angeschlossen wird.
  • Ein Hinweis das ihr 300 / 600 Watt Photovoltaikleistung am Netz des Betreibers anmeldet.
  • Und sicherheitshalber ein Vermerk, das einer Kostenrechnung widersprochen wird.

Details zum eingesetzten Balkonkraftwerk sind theoretisch nicht erforderlich. Ein Musterbrief für diese formlose Anmeldung wird zum Beispiel von steckdosensolar.de zur Verfügung gestellt:

steckdosensolar.de/mus…er/

Im Anmeldeformular von meinem Netzbetreiber (MITNETZ STROM: mitnetz-strom.de/Med…_6) sind beispielsweise noch folgende Angaben zur PV-Anlage gefordert:

  • Einzelleistung je Einheit/Modul [VA ,W oder Wp]
  • Anzahl der Einheiten/Module [Stück]
  • Nennleistung der gesamten Anlage in [VA, W oder Wp]
  • Anzahl Wechselrichter [Stück]
  • Typ/ Hersteller Wechselrichter
  • Leistung Wechselrichter in [VA]

Diese können gern auch in einem formlosen Schreiben mit angegeben werden. Jeder Netzbetreiber handhabt die Anmeldung und die geforderten Angaben unterschiedlich. Ihr könnte auch den Griff zum Telefonhörer in Erwägung ziehen und die genauen Voraussetzungen mit eurem Netzbetreiber direkt abklären. Ich werde euch hier nicht dazu raten, die Anlage ohne Anmeldung zu betreiben.

Mehr ist nach meinem Kenntnisstand aber nicht zu tun, um ein Balkonkraftwerk legal in Deutschland zu betreiben.

Ich hoffe ich konnte euch eine kleine Hilfestellung geben und habe mich beim Geschriebenen nicht allzu sehr verzettelt.

Viel Spaß beim Planen des eigenen Projekts. Wenn ihr verunsichert seid, dann setzt am besten auf ein fertiges Bundle oder eben auf eine Planung/Beratung bei einem entsprechenden Fachbetrieb.

MfG
.sc0rp.

PS: Ich bin bei diesem Thema bei weitem kein Profi und kann hier auch keine allumfassende Aufarbeitung zur Verfügung stellen. Da ich meine eigene kleine Anlage aber seit geraumer Zeit plane, habe ich schon die ein oder andere Sache gelesen. Die oben geschriebenen Inhalte sind weitestgehend meine eigenen Worte, also im Zweifel auch nicht immer hundertprozentig stimmig. Ich habe nur versucht, den Sachverhalt so wiederzugeben, wie ich ihn verstanden habe. Einige Textpassagen stammen aber auch zum Beispiel von Wikipedia, eine Quellenangabe habe ich mir allerdings bewusst gespart. Also bitte habt Nachsicht und informiert euch bitte zusätzlich auf entsprechenden Fachseiten :-)

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