Eine Solar-Insellösung arbeitet unabhängig vom öffentlichen Stromnetz. Daher wird diese autarke Form der Stromversorgung auch „Off-Grid“ genannt. Doch um die Energie nicht nur dann nutzen zu können, wenn die Sonne scheint, müssen Sie eine Reihe von Faktoren beachten. Wir geben Tipps, wann sich eine Solar-Inselanlage für Sie lohnt.
Was ist eine Solar-Inselanlage?
Der Name verrät es eigentlich schon: Eine Inselanlage – neben Photovoltaik sind auch Wind- oder Wasserkraft denkbar – versorgt einen kleinen Bereich mit Elektrizität; ein überschaubares Gebiet eben wie eine Insel, die sich nur schwer mit der Infrastruktur auf dem Festland verbinden lässt. Da die Verbindung zum Stromnetz fehlt, spricht man in diesem Fall auch von „Off-Grid-Anlagen“ – klassische Photovoltaikanlagen mit Einspeisevergütung wären dann „On-Grid-Anlagen“. In der Regel bestehen Solar-Insellösungen aus folgenden Komponenten:
- Solarmodule: Wandeln Sonnenenergie in Strom um
- Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom aus den Solarmodulen in Wechselstrom um, der von Haushaltsgeräten genutzt werden kann
- Batteriespeicher: Speichert den überschüssigen Strom für einen späteren Verbrauch
- Laderegler: Steuert die Ladevorgänge und schützt vor Überladung
Wo lassen sich Solar-Inselanlagen einsetzen?
Eine Inselanlage zur Stromversorgung muss nicht zwangsläufig auf einer Insel stehen – eigentlich kann man sie überall dort aufstellen, wo der Zugang zum öffentlichen Stromnetz nur schwer realisierbar oder schlicht zu teuer wäre: die einsame Berghütte, die nur während der wärmeren Monate genutzt wird; eine Gartenlaube im Grünen, bei der man am Wochenende die Akkus für den Rasenmäher aufladen oder einen kleinen Kühlschrank betreiben will; eine abgeschiedene Hütte im Wald oder ein Ferienhäuschen in einer Gegend ohne Stromnetz. Auch für Wohnwagen, Hausboote oder Tiny Houses sind Solar-Inselanlagen ideal, um sich autark mit Elektrizität zu versorgen.
Eine Inselanlagen mit wenigen Photovoltaik-Modulen reicht aus, damit man in Gärten ohne Stromanschluss elektrische Geräte betreiben kann.
Doch solche Anlagen lassen sich nicht nur für die private Stromversorgung nutzen, im landwirtschaftlichen und administrativen Bereich greift man bereits auf Insellösungen zurück, zum Beispiel für elektrische Weidezäune oder um den Strombedarf in abgelegenen Ställen oder Scheunen zu decken. Auch viele Parkscheinautomaten, Mautstellen auf Brücken, Notrufsäulen und die Beleuchtung an vielen Bushaltestellen werden bereits mit Solar-Inselanlagen betrieben, da sie relativ wenig Strom benötigen und der Anschluss ans öffentliche Stromnetz zu aufwendig wäre.
Welche Größe sollte meine Photovoltaik-Inselanlage haben?
Damit Sie von Anfang genügend Strom zur Verfügung haben, sollten Sie berechnen, was die Anlage überhaupt liefern bzw. speichern muss. Denn Sie können ja nur so viel verbrauchen, wie Strom produziert wird. Ein kurzfristiges Aufstocken ist nicht möglich. Daher müssen Sie zunächst alle elektrischen Geräte, die Sie regelmäßig benutzen wollen, und deren Verbrauch auflisten. Wie hoch der Stromverbrauch der einzelnen Geräte ist, entnehmen Sie der Gebrauchsanleitung oder schlagen im Internet nach. Um Bedarfsspitzen abzudecken, sollten Sie eine Reserve von 10 Prozent einplanen.
Nehmen wir als Beispiel einmal eine Gartenlaube mit folgenden elektrischen Geräten:
| Elektrisches Gerät | Formel | Tagesverbrauch |
|---|---|---|
| 10 LED-Lampen, jeweils 10 W, leuchten pro Tag vier Stunden | 10 x 10 W x 4 h | 400,0 Wh |
| Kühlschrank (60 kWh / Jahr) | 60.000 Wh / 365 | ca. 165,0 Wh |
| Camping-Kochplatte (1.500 W), 30 Minuten pro Tag in Betrieb | 1.500 W x 0,5 h | 750,0 Wh |
| Wasserkocher (2.500 W), 15 Minuten pro Tag in Betrieb | 2.500 W x 0,25 h | 625,0 Wh |
| Zwischensumme | 1.940,0 Wh | |
| Reserve 10% | Zwischensumme x 0,1 | 194,0 Wh |
| Gesamt | 2.134,0 Wh |
Der berechnete Tagesbedarf an Strom für die Gartenlaube liegt bei circa 2.130 Wh inklusive Reserve, dabei wurde der Verbrauch zum Beispiel des Rasenmähers, der Heckenschere und anderer elektrischer Gartengeräte noch gar nicht berücksichtigt. Tatsächlich müsste die Anlage mehr leisten.
Die Leistung der Solarmodule wird auf den berechneten Tagesverbrauch angepasst. Der Tagesertrag der Solarzellen erfolgt entsprechend Parametern wie Ausrichtung, Neigung des Dachs und Leistung der Module. Bei der Planung spielt auch eine Rolle, ob die Anlage nur während des Sommerhalbjahrs oder auch im Winter betrieben werden soll. Da von November und April die Ausbeute an Sonnenenergie deutlich geringer ausfällt als zwischen Mai bis Oktober, muss die Photovoltaik-Inselanlage bei Winterbetrieb deutlich größer (in der Regel um den Faktor 4) konzipiert werden.
Die Kapazität des Speichers sollte ebenfalls nicht zu knapp bemessen sein. Um zu verhindern, dass er nach einem Tag schon leer ist, werden Überbrückungstage ohne Aufladung durch die Solaranlage berücksichtigt. Üblicherweise sollte der Akku den Stromverbrauch von zwei bis drei Tagen abdecken. Daher werden bei Insellösungen in der Regel leistungsstarke Akkus verwendet. Bei einem Tagesbedarf wie im obigen Beispiel von 2,13 kWh sollte der Batteriespeicher also eine Kapazität von mindestens 4,3 bis 6,4 kWh aufweisen.
Solar-Inselanlagen kommen immer dann in Frage, wenn der Anschluss ans öffentliche Stromnetz nicht möglich oder zu teuer wäre.
Muss die Solar-Inselanlage genehmigt werden?
Im Unterschied zu einer Photovoltaik-Anlage auf dem heimischen Dach muss die Solar-Inselanlage in der Regel nicht vom Netzbetreiber genehmigt werden. Da die Anlage komplett getrennt ist vom öffentlichen Stromnetz, müssen Sie den Betreiber auch nicht über die Installation informieren.
Es gibt nur eine Einschränkung: In manchen Fällen ist das Anbringen von Solarmodulen auf dem Dach nicht gestattet. Das betrifft zum Beispiel denkmalgeschützte Häuser. Doch dieser Fall dürfte bei Ferienhäusern, Gartenlauben oder Scheunen eigentlich nicht zutreffen.
Solar-Insellösungen sind ideal, um etwa einsame Berghütten zeitweise mit Strom zu versorgen.
Wann lohnt sich eine Photovoltaik-Insellösung?
Ein Wohnhaus durch eine Solar-Insellösung völlig autark vom öffentlichen Stromnetz mit Energie zu versorgen, lohnt sich in der Regel nicht. Die Anlage müsste auch im Winter den gesamten Strom bereitstellen, gerade in diesem Zeitraum fällt die Ausbeute aber geringer aus. Daher müsste der Speicher schon im Sommer den Strom für den Winter speichern. Das ist technisch kaum möglich. Auch virtuelle Speichermodelle wie eine Stromcloud stehen prinzipiell nicht zur Verfügung. Alternativ bräuchten Sie eine sehr groß dimensionierte und dementsprechend teure PV-Anlage.
Die einzige Möglichkeit ist, eine Solar-Inselanlage ganzjährig zu nutzen, ist die Erweiterung zu Hybrid-Systemen. Hierbei wird die Sonnenkraft durch einen anderen Energieträger ergänzt, zum Beispiel durch Biomasseanlagen. Das wird zum Beispiel auf abgelegenen Bauernhöfen gemacht, die neben Strom auf diese Weise auch Energie für die Heizung gewinnen.
Daher haben Solar-Insellösungen vor allem dann Sinn, wenn es sich um zeitlich beschränkte Nutzungen handelt oder der Energiebedarf insgesamt nicht allzu hoch ausfällt. Die Einsatzgebiete beschränken sich dementsprechend auf die bereits erwähnten Ferienhütten in den Bergen, Gartenlauben im Grünen, Hausboote oder andere abgelegene Unterkünfte. Doch genau dort sind Insellösungen ideal, um klimafreundlichen Strom für den Eigenbedarf zu produzieren.