Photovoltaik-Inselanlagen – autarke Stromversorgung nach Maß

Photovoltaik-InselanlagenPhotovoltaik-Inselanlagen ermöglichen eine vollkommen autarke Stromversorgung mittels der Stromerzeugung durch Solarmodule. Im Unterschied zu netzgekoppelten Anlagen erfolgt bei Inselanlagen keinerlei Einspeisung des selbst erzeugten Solarstroms in das öffentliche Stromnetz. Stattdessen wird der produzierte Solarstrom entweder direkt verbraucht oder für den späteren Eigenbedarf zwischengespeichert. Hier erfahren Sie alles Wichtige zur Funktionsweise von Inselanlagen sowie zu den Kosten verschiedener Anlagengrößen und zu bestimmten rechtlichen Aspekten, die mit der Anschaffung solch einer Anlage verbunden sind.

 

Wie funktionieren Inselanlagen?

Inselanlagen ermöglichen überall dort eine unabhängige Stromversorgung, wo ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz zu aufwendig oder zu teuer wäre. Typische Bereiche, in denen solch eine Autarkie für private Anwender besonders interessant ist, sind Wochenend- und Ferienhäuser, Häuschen in Schrebergärten und Berghütten sowie mobile Systeme für Wohnwagen oder Boote. Eine Photovoltaik-Inselanlage besteht aus vier Hauptkomponenten, welche die unabhängige Stromversorgung sichern:

Damit eine Photovoltaik-Inselanlage das ganze Jahr über ein konstantes Leistungsvolumen erbringen kann, wird sie oftmals mit einem Notstromgenerator wie beispielsweise einem Windrad-, Diesel- oder Biogasgenerator gekoppelt. Jener sichert die autarke Stromversorgung auch in Zeiten, in denen aufgrund einer zu geringen Sonneneinstrahlung zu wenig Solarstrom zur Verfügung steht.

 

Bedarfsermittlung und Planung

Da die Anschaffung einer autarken Stromversorgungseinheit eine durchaus kostspielige Angelegenheit ist, muss der tatsächliche Bedarf vor der Anschaffungsphase geklärt werden. Eine zu große Einheit würde nur erhebliche Mehrkosten ohne echten Nutzen bringen, während eine zu kleine Einheit nicht die notwendige Stromkapazität schaffen kann, um den Energiebedarf decken zu können.

Wie wird die benötigte Anlagenkapazität ermittelt?

Um eine möglichst effektive Nutzung einer Photovoltaik-Inselanlage zu gewährleisten, ist es notwendig, die Planung so genau wie möglich auf die tatsächlichen Bedürfnisse abzustimmen. Hierbei sind folgende Parameter entscheidend:

Hierbei empfiehlt sich das Vorgehen in den folgenden drei Schritten:

  1. Strombedarf ermitteln
    Zunächst gilt es, den genauen Strombedarf zu ermitteln. Hierzu wird die Leistungsaufnahme in Watt sämtlicher Geräte im Haushalt sowie deren zu erwartende tägliche Betriebszeit abgeschätzt und addiert. Der auf diese Weise errechnete Bedarf in Wattstunden bzw. in Kilowattstunden pro Tag wird noch einmal um 10 bis 15 Prozent erhöht, damit mögliche Leitungs- oder Ladeverluste abgedeckt werden. Großverbraucher wie Elektroherde oder Kühlschränke können Photovoltaik-Inselanlagen überlasten. Deshalb sollten diese nicht mit Strom, sondern mit Gas betrieben werden. Auch ist es ratsam, LED-Lampen zu verwenden, da diese deutlich weniger Strom als Niedrigenergielampen benötigen und trotzdem ein schönes Licht geben.

  2. Die notwendige Leistung der Photovoltaik-Inselanlage ermitteln
    Der zweite Schritt besteht darin, entsprechend des oben ermittelten Bedarfs die notwendige Leistung der Photovoltaik-Inselanlage zu ermitteln. Maßgeblich ist hierbei immer der zu erwartende Spitzenbedarf (Wattpeak) in Watt bzw. in Kilowatt. Auf dieser Grundlage kann schließlich die notwendige Batteriegröße errechnet werden. Dazu wird der im ersten Schritt ermittelte maximale Tagesverbrauch mit der Anzahl der Tage multipliziert, für welche die Stromversorgung sicherzustellen ist. Hierbei wird gewöhnlich von drei Tagen ausgegangen und erneut eine Reserve eingerechnet.

  3. Kapazität in Amperestunden errechnen
    Anschließend wird dieser Bedarf in Watt- bzw. Kilowattstunden durch die Spannung der Batterie – gewöhnlich 12 V – geteilt. Auf diese Weise erhält man die benötigte Kapazität in Amperestunden. Bei Bleibatterien muss der erhaltene Wert noch einmal verdoppelt werden, damit eine dauerhafte Entladung der Batterie verhindert wird. Lithium-Batterien können dagegen tiefer entladen werden.

 

Was kostet die Erzeugung bestimmter Strommengen?

Viele Hersteller von Inselanlagen bieten diese als Komplettsets an. Sie enthalten alle für eine autarke Stromerzeugung notwendigen Komponenten wie Solargenerator, Akku, Laderegler und einen Wechselrichter. Der Preis einer solchen Komplettlösung (ohne Montage) richtet sich nach dem Energiebedarf, den die Anlage decken soll:

Neben den Anschaffungskosten sollten Sie für Ihre Kostenkalkulation auch eventuelle Folgekosten berücksichtigen. Diese sind jedoch gewöhnlich eher gering, da Photovoltaikanlagen relativ pflegeleicht sind. Die wichtigsten laufenden Kosten sind mögliche Wartungskosten sowie Versicherungsbeiträge. Für kleinere Wartungen sollten Sie ca. ein Prozent des Anlagenwerts pro Jahr einkalkulieren. Die jährlichen Versicherungskosten gegen Schäden betragen sogar lediglich rund 0,8 Prozent des Anlagenwertes.

 

Rechtliche Aspekte zum Betrieb von Inselanlagen

Photovoltaikanlagen müssen grundsätzlich dem Baurecht entsprechen. Da das Baurecht in der Verantwortung der Länder und der jeweiligen Kommunalverwaltung liegt, müssen Sie sich in Ihrem Bundesland und der für den Ort der Installation verantwortlichen Verwaltung erkundigen, wie dort die Vorschriften geregelt sind. In den meisten Bundesländern ist für auf Gebäudedächern installierte Photovoltaikanlagen keine gesonderte Baugenehmigung erforderlich. Zwar sind Sie als Bauherr dafür verantwortlich, dass Ihre Anlage dem Baurecht entspricht, doch wird dies für gewöhnlich nicht von den Behörden überprüft.

Andere Bedingungen gelten für größere Photovoltaikanlagen, die auf Freiflächen aufgestellt sind. In fast allen Bundesländern ist eine entsprechende Baugenehmigung notwendig, wenn die Installationen eine bestimmte Größe überschreiten. Für gewöhnlich liegt diese bei einer Länge von neun und einer Höhe von drei Metern. Auch Photovoltaikanlagen, welche auf denkmalgeschützten Gebäuden errichtet werden sollen, benötigen fast immer eine Baugenehmigung.

 

Tipp:
Weitere Informationen über die Potenziale und Einsatzmöglichkeiten von Solarenergie finden Sie hier: www.heizungssysteme.org/solarenergie.html.