Viele träumen davon, den eigenen Stromverbrauch zumindest teilweise mit der eigenen Solaranlage zu decken. Seit 2018 geht das ohne Genehmigung. Mit Kleinstanlagen, deren Scheinleistung geringer als 600 Voltampere (Maßeinheit für Kabel und Leistungsschalter; SAmax ≤600 VA) ist, darf jeder Strom produzieren und über die Steckdose einspeisen. Bei Kauf und Installation sollten aber einige Punkte Beachtung finden.
Maximal 600 W am Wechselrichter
Das Funktionsprinzip ist bei großen und kleinen Anlagen gleich: Die Solarzellen produzieren aus der Sonneneinstrahlung Gleichstrom. Der installierte Wechselrichter wandelt ihn in Wechselstrom um und leitet ihn ins Stromnetz weiter. Einziger Unterschied: die Kleinstanlagen speisen ihren Strom über die herkömmliche Steckdose nur in den hausinternen Stromkreis ein. Von dort gelangt er zu den Elektrogeräten. Der Haushalt muss folglich weniger Strom aus dem Netz kaufen. Verbrauchen die angeschlossenen Geräte mehr als die eigene PV-Anlage produziert, wird wie sonst üblich, Strom aus dem Netz des Versorgers bezogen.
Die Standardmodule der sogenannten Plug-in-Anlagen sind etwa 1 x 1,7 m groß und wiegen rund 20 kg. Sie liefern eine Nennleistung von 280 bis 350 W. In einem durchschnittlichen Jahr ist mit einem Ertrag von 70 bis 90 kWh je 100 W Nennleistung zu rechnen. Das heißt, es braucht etwa zwei Module, um die maximal zulässige Leistung der Ausgangsleistung des Wechselrichters von 600 Voltampere bzw. Watt auszuschöpfen. Der Wechselrichter darf maximal diese Menge in den Endstromkreis einspeisen. Die installierte Nennleistung der Solarmodule darf aber auch größer sein.
Wie viele Module, wo und wie anbringen?
Welche Anzahl von Modulen es tatsächlich braucht, um die maximal zulässige Leistung des Wechselrichtes zu nutzen, hängt von mehreren Faktoren ab:
Geografische Lage: Die direkte und die diffuse Sonneneinstrahlung werden in Summe als Globalstrahlung zusammengefasst. Im deutschen Jahresdurchschnitt beträgt sie 1050 kWh/m2. Das Solarkataster des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) bietet eine erste Einschätzung. Die englischsprachige Internetseite des Photovoltaic Geographica Information System bietet weitere Details, wie die optimale Neigung und Ausrichtung der Anlage.
Ausrichtung: Zeigt die Anlage 30° gen Süden, bringt sie im Schnitt die beste Ausbeute. Auf Flachdächern hingegen ist eine Ausrichtung nach Ost-West ideal. Abweichungen bringen Einbußen, die das Projekt aber nicht grundsätzlich in Frage stellen.
Neigung: Den höchsten Ertrag bringt eine Anlage, wenn das Sonnenlicht senkrecht, sprich im 90°-Winkel, auf die Module trifft. Da die Sonne im Tages- bzw. Jahresverlauf ihren Stand verändert, wird in der Regel ein Aufstellwinkel gewählt, der im Jahresdurchschnitt der optimalen Dachneigung am nächsten kommt. In Deutschland ist dies überwiegend eine Dachneigung zwischen 30 und 35°. Als Faustformel hat sich bewährt: Je weiter die Ausrichtung der Anlage von Süd abweicht, desto vorteilhafter ist ein geringer Neigungswinkel der Module.
Vorhandene Störfaktoren: Schattenwurf auf die Solarzellen schmälert den Ertrag. Bedenken Sie, dass kleine Bäume in der Nähe in den kommenden Jahren zu potenziellen Störfaktoren heranwachsen.
Ein Rechenbeispiel
Kleinstanlagen dürfen vom Betreiber selbst angeschlossen werden. Vorausgesetzt, es sind eine Energiesteckvorrichtung, wie eine Wielandsteckdose, sowie ein geeigneter Zähler vorhanden. Dennoch ist es ratsam, eine Elektrofachkraft hinzuzuziehen. Sie kontrolliert, ob der Stromkreis die Last aushält und reduziert falls nötig die Leitungsschutzschalter von 16 auf 10 A, um eine Überlastung des Stromkreises auszuschließen. Dazu muss der Nennwert der Sicherung in der Hausverteilung um den Betrag reduziert werden, den die PV-Anlage maximal eingespeist.
Das Beispiel einer Mini-Solaranlage mit einer installierten Leistung von 280 Wpeak erlaubt folgende Rechnung: Im Jahresmittel erzeugt die Anlage 250 kWh. Bei einem durchschnittlichen Strompreis von 32 Cent/kWh (Stand: Juli 2021) und optimaler Ausnutzung des eigens produzierten Stroms spart der Besitzer jährlich rund 80 €. Der Eigenverbrauch ist bei Kleinstanlagen höher zu kalkulieren als bei großen, weil jeder Haushalt eine Grundlast von 200 bis 500 W zum Beispiel für (Tief-)Kühlgeräte und andere Geräte im Stand-by-Modus hat. Bei 400 € Anschaffungskosten, eigener Installation und einem Zinssatz von 1 % hat sich die Mini-Anlage nach fünf bis sechs Jahren amortisiert – bei höheren Strompreisen auch früher. Übernimmt eine Fachkraft die Installation, kommen etwa 240 € Kosten hinzu. In diesem Fall rentiert sich die Anlage nach acht bis neun Jahren. Eingespeister Solarstrom aus Mini-PV-Anlagen wird nicht vergütet. Der Besitzer muss seinen Verzicht auf die EEG-Vergütung gegenüber dem Netzbetreiber erklären.
Regeln und Sicherheit
Wer Strom erzeugt, muss seine Anlage beim Netzbetreiber anmelden. Außerdem muss die Inbetriebnahme binnen eines Monats im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur angezeigt werden. Das gilt für alle Anlagen, ungeachtet ihrer Leistung. In anderen EU-Ländern gilt eine Bagatellgrenze. In Deutschland wurde die Verordnung EU/2016/631 aber nicht in nationales Recht umgewandelt.
Mieter brauchen die Erlaubnis des Vermieters, wenn die Anlage die Optik des Gebäudes beeinflusst. Keiner Einwilligung bedarf es hingegen, wenn das Modul auf dem Balkon steht und von außen nicht sichtbar ist. Generell lautet die Empfehlung aber, die Eigentümergemeinschaft zu informieren.
Es existiert ein Sicherheitsstandard der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS 0001:2019-10) für steckbare Solartechnik. Er fordert unter anderem vom Modul-Wechselrichter, dass er über einen Netz- und Anlagen-(NA-)Schutz nach VDE-AR-N 4105 verfügt, der bei fehlerhaften Zuständen die Anlage vom Stromkreis trennt.
Strom in die Steckdose
Das Einspeisen der selbst erzeugten Solarenergie in den heimischen Stromkreis erfolgt über zwei verschiedene Stecker: den Schutzkontakt-(Schuko-) oder den Wielandstecker. Ersteren empfehlen die DGS sowie die Verbraucherzentrale. Es handelt sich um den handelsüblichen Stecker, den auch herkömmliche Haushaltsgeräte haben. Eine Mini-Solaranlage mit Schukostecker passt daher in jede übliche Steckdose. Dieser Anschluss reicht für Mini-PV-Anlagen mit weniger als 630 W Leistung des Wechselrichters aus, vorausgesetzt er schaltet nach spätestens 200 ms ab, um die Gefahr eines Stromschlags auszuschließen und die Stromstärke ist kleiner 2,6 A. Die Installation eines FI-Schutzschalters (30 mA) ist Pflicht. Die Verwendung von Mehrfachsteckern ist verboten.
Der Wielandstecker braucht eine spezielle Einspeisesteckdose, die nur Fachkräfte einbauen dürfen. Der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik empfiehlt diesen „DIN VDE V 0628-1“-konformen Anschluss.
Rückwärtslaufende Zähler
Eine weitere Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb einer Mini-PV-Anlage ist der richtige Stromzähler, wie ein Einrichtungszähler mit Rücklaufsperre oder ein Zweirichtungszähler (siehe Symbole unten). Etwa 80 % der herkömmlichen schwarzen Ferraris-Zähler haben laut DGS keine Rücklaufsperre. Bei ihnen wäre es im Falle großer Sonneneinstrahlung und gleichzeitig geringem Eigenverbrauch möglich, dass das Rad rückwärts dreht, weil überschüssiger Strom ins öffentliche Netz fließt. Das wäre rechtlich problematisch, weil der eingespeiste Strom indirekt mit dem aktuellen Strompreis vergütet würde, da er mit dem verbrauchten Strom „verrechnet“ wird. Der Netzbetreiber kann den Stromproduzenten wegen Betrugs anzeigen. Fordert der Netzbetreiber, der in der Regel auch der Messstellenbetreiber ist, den Einbau eines Zählers mit Rücklaufsperre, darf er den Austausch in Rechnung stellen. Weitere Kosten für den Betrieb fallen nicht an, solange es sich um ein Solargerät unter 1000 W handelt. Die Forderung des Netzbetreibers, einen Zweirichtungszähler einzubauen, ist für diese kleinen Anlagen nicht gesetzlich verankert. Solch ein Messgerät würde neben Kosten für die Installation auch Mietzahlungen nach sich ziehen. Die DGS rät: „Wechseln Sie einfach den Messstellenbetreiber.“
Glas-Glas oder Glas-Folie
Solaranlagen gibt es mit zwei verschiedenen Arten von Modulen:Glas-Glas: Diese Module sind weniger anfällig für Schäden in Folge von Belastung und Durchbiegen sowie für Witterungseinflüsse und das Eindringen von Wasserdampf oder Chemikalien. Gerade in Gegenden mit hoher landwirtschaftlicher oder industrieller Aktivität kann das von Vorteil sein, weil so die hohe Leistung der Solarmodule auch langfristig erhalten bleibt. Glas-Folie: Im Gegensatz zu Glas-Glas-Modulen liegen hier die Solarzellen zwischen einer Glas- und einer Folienschicht. Werden die Module bei Belastungen gebogen, besteht die Gefahr, dass sie gestreckt oder gestaucht werden und die Gefahr von Mikrorissen steigt. Im Brandfall entstehen meist größere Schäden, da die Rückseite nur mit Folie bedeckt ist.Aus Gründen des Unfallschutzes muss eine Anlage am Balkon oder an der Fassade immer aus Folie oder Sicherheitsglas bestehen.
Kristall oder Dünnschicht
Monokristalline Solarzellen sind die teuersten, haben aber auch den höchsten Wirkungsgrad. Sie haben die weniger effizienten, polykristallinen Module weitestgehend ersetzt, die bevorzugt auf großen Flächen verbaut wurden, bei denen die Leistung des einzelnen Moduls weniger wichtig war. Während diese beiden Zellarten aus Silizium gefertigt sind, kommen bei der dritten Variante, den Dünnschichtzellen, auch Cadmium-Tellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Diselenid (CIS), zum Einsatz. Diese preisgünstigen Module haben zwar den geringsten Wirkungsgrad, bringen aber einen entscheidenden Vorteil mit: sie können diffuses Licht besser verstromen. Deshalb kann sich ihre Installation gerade auf Dachflächen, die keine optimale Ausrichtung und Neigung haben, lohnen.
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