Die Solar-Inselanlage: Echte Autarkie in der Stromversorgung?

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 Ihnen Tipps, wann sich eine Solar-Inselanlage für Sie lohnt.

Was ist eine Solar-Inselanlage?

Eine Solar-Inselanlage ist ein System zur Stromerzeugung durch Photovoltaik, das unabhängig vom Stromnetz ist. Wie der Name verrät, versorgt sie 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 und Balkonkraftwerke mit Einspeisevergütung wären dann „On-Grid-Anlagen“. In der Regel bestehen Solar-Insellösungen aus den folgenden Komponenten:

• Solarmodule: Wandeln Sonnenenergie in Strom (in Gleichstrom) 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 die Batterien vor Überladung
• Montagesysteme: Zur Befestigung der Solarmodule auf Dächern und anderen Flächen

Unterschied zwischen Solar-Inselanlage und PV-Anlagen

Der größte Unterschied zu gewöhnlichen PV-Anlagen liegt vor allem darin: Die Inselanlage hat keine Verbindung zum Stromnetz. Somit fallen auch keine Kosten für externen Strom an. Aber: Wer sich für die Solar-Insellösung entscheidet, ist voll abhängig von der Anzahl der Sonnenstunden und der damit selbstproduzierten Solarenergie. Auch ein Verkauf von überschüssigem Strom ist somit nicht möglich. Eine Inselanlage ist autark und erfordert größere Speicherlösungen.

Unterschied zwischen Balkonkraftwerk und Inselanlage

Der Unterschied zwischen Balkonkraftwerk und Inselanlage liegt vor allem in der Art der Stromnutzung: Ein Balkonkraftwerk kann überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einspeisen, während eine Inselanlage den erzeugten Strom speichert und ausschließlich für den Eigenbedarf nutzt. Die Bauweise eines Balkonkraftwerks ist sehr kompakt, daher aber auch nicht so leistungsstark. Ein Balkonkraftwerk setzt somit auf eine einfache Installation und Einspeisevergütung.

Solar-Inselanlage – was ist ein Komplettsystem?

Solar-Inselanlagen sind universelle PV-Anlagen. Dabei gibt es sowohl 12-V-Inselanlagen als auch 230-V-Inselanlagen:

• 12-V-Inselsysteme sind für kleinere Anwendungsbereiche gedacht, also beispielsweise im Wohnwagen oder beim Camping. Mobile Geräte wie Kühlboxen oder LED-Lampen sind auf 12 V ausgelegt. Da bei diesen Inselsystemen Gleichstrom verwendet wird und darum kein Wechselrichter nötig ist, kann man diese Geräte direkt anschließen. Solche Anlagen sind nicht nur einfacher, sondern auch kostengünstiger.
• 230-V-Inselsysteme hingegen brauchen zusätzlich einen Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die Anlagen sind generell leistungsstärker, sodass sie auch Geräte wie Kühlschränke, Fernseher und viele andere Haushaltsgeräte betreiben können. Der Strom ist mit dem aus gewöhnlichen Steckdosen zu vergleichen, wodurch sie flexibel einsatzbar sind und sowohl mobil als auch stationär genutzt werden können.

Das 230-V-System mit allen oben aufgelisteten Bestandteilen ist somit ein Komplettsystem für Solar-Inselanlagen. Diese Komplettsets können in der Regel einbaufertig mit 230-V-Eigenverbrauch gekauft werden. Den Strom, der nicht genutzt wird, kann man im vorhandenen Speicher für den späteren Bedarf lagern. Zwar können die Batterien von Inselanlagen auch mit Netzstrom geladen werden. Doch umgekehrt kann der Solarstrom nicht ins Strom- oder Hausnetz eingespeist werden.

Komponenten und Funktionsweise einer Photovoltaik-Inselanlage

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 kleinere Elektrogeräte wie Licht oder Teichpumpen kann man so ganz ohne aufwändiges Kabelverlegen versorgen.

Genauso gut eignen sich Solar-Inselanlagen auch auf Garagen oder Carports, um Beleuchtungsanlagen oder auch kleinere Wallboxen zu versorgen, sofern die Dimensionierung der Anlage denn ausreichend ist.

Auch für Wohnwagen, Hausboote oder Ferienhäuser, Schrebergärten und Tiny Houses sowie beim Campingsind Solar-Inselanlagen ideal, um sich autark mit Elektrizität zu versorgen. Gerade bei Wohnmobilen und Hausbooten spielt die ortsunabhängige Versorgung eine große Rolle, insbesondere für Kühlgeräte, Elektronik und Licht. Wohnwägen sind beispielsweise häufig mit Balkonkraftwerken auf dem Dach oder neben dem Wagen ausgestattet, damit die Versorgung unterwegs immer gewährleistet ist. Tiny Houses sind oft ganz bewusst so konzipiert, dass man mit einer Solar-Inselanlage autark leben und der Strombedarf komplett nachhaltig gedeckt werden kann.

Mit Solar-Inselanlagen ist eine umweltfreundliche, autarke Stromversorgung überall dort realisierbar, wo kein Anschluss ans öffentliche Netz möglich oder gewünscht ist. Ob diese Orte mobil oder stationär sind, spielt dabei keine Rolle. Aus diesem Grund eignen sie sich auch wunderbar als Notstromversorgung bei einem möglichen Stromausfall oder einfach zum Betrieb der wichtigsten Geräte.

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. Auch 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.

Solar-Inselanlagen sind nicht nur kosteneffizient, sondern auch ökologisch. Sie eignen sich sehr gut als Energiequelle für allerlei Anwendungsbereiche.

Welche Größe sollte meine Photovoltaik-Inselanlage haben?

Damit Sie von Anfang an genügend Strom zur Verfügung haben, sollten Sie berechnen, was die Anlage überhaupt liefern oder 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 Sie schlagen die Zahlen 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:

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 bis April die Ausbeute an Sonnenenergie deutlich geringer ausfällt als zwischen Mai und 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 Kilowattstunden sollte der Batteriespeicher also eine Kapazität von mindestens 4,3 bis 6,4 Kilowattstunden aufweisen.

Solar-Inselanlagen kommen immer dann in Frage, wenn der Anschluss ans öffentliche Stromnetz nicht möglich oder zu teuer wäre.

Checkliste zur Planung der Solar-Inselanlage

1. Bedarfsanalyse: Ermitteln Sie zunächst Ihren täglichen Stromverbrauch. So können Sie die Dimensionierung Ihrer Anlage genauer festlegen.
2. Standortwahl: Überlegen Sie, wie die optimale Ausrichtung und Neigung der Module sein sollten, um die Sonneneinstrahlung zu maximieren.
3. Systemgröße: Passen Sie die Modulanzahl sowie die Speicherkapazität der Anlage an Ihre Bedürfnisse und den Energiebedarf an.

Eignen sich Solar-Inselanlagen für energieintensive Anwendungen?

Sie möchten eine Solar-Inselanlage für größere Energieverbraucher wie Poolpumpen, Whirlpoos oder das Laden Ihres E-Autos nutzen? Ob das möglich ist, hängt vor allem von der Anlagendimensionierung ab. Auch der Energiebedarf des jeweiligen Geräts spielt eine wichtige Rolle.

• Ein Whirlpool verbraucht eine große Menge an Energie zum Heizen. Verfügt er zusätzlich über ein Blasensystem und eine Pumpe, ist der Stromverbrauch noch höher. Als Alternative zur Solar-Inselanlage kann man den Pool mit einer Solaranlage und Wärmetauscher betreiben. Auch eine Wärmepumpe kommt in Frage. Am kostengünstigsten sind Varianten mit Photovoltaik-Folien oder sogenannten Solar-Absorber-Matten.
• Grundsätzlich ist es möglich, eine Poolpumpe mit einer Solar-Inselanlage zu betreiben. Wichtig ist hier: Solarmodule produzieren Gleichstrom, die meisten Poolpumpen benötigen allerdings Wechselstrom. Es braucht in diesem Fall also einen geeigneten Wechselrichter.
• Eine Klimaanlage mit einer PV-Anlage zu betreiben ist eine clevere Idee: Schließlich wird die Klimaanlage vor allem dann gebraucht, wenn die Sonne scheint. Für eine zuverlässige Kühlung muss allerdings auch hier die Dimensionierung der Anlage passen.
• Wer sein E-Auto mit einer Solar-Inselanlage laden möchte, muss ebenfalls auf eine angemessene Anlagengröße achten. Der Ladevorgang verbraucht eine große Menge an Energie, darum sollte die Inselanlage auch mit entsprechend großen Speicherkapazitäten ausgestattet sein. Schließlich möchten Sie Ihr E-Auto auch bei geringer Sonneneinstrahlung oder in der Nacht Laden und dafür genug Strom zur Verfügung haben.

Solar-Inselanlagen sind also nicht in jedem Fall die ideale Lösung für energieintensive Elektronik und ihr Nutzen ist immer abhängig von dem eigentlichen Verbrauch. Wer aber auf die richtige Dimensionierung achtet und über Speicherkapazitäten verfügt, kann auch Klimaanlage, Wallbox und Co. mit einer Inselanlage betreiben.

Kann ich meine Solar-Inselanlage selbst bauen?

Ja, mit ein wenig technischem Verständnis und etwas handwerklichem Geschick können Sie Ihre Solar-Inselanlage auch selbst bauen. Die Anzahl der einzelnen Bauteile für die Verwendung im Wohnmobil, Gartenhaus oder Hausboot ist überschaubar. Wer allerdings ein komplexeres System – beispielsweise zur Versorgung eines Einfamilienhauses – installieren möchte, sollte das dem Fachpersonal überlassen. Denn bei falscher Installation kann es nicht nur zu Sicherheitsrisiken, sondern auch so Ertragsverlusten und Fehlern bei der Bedarfsermittlung kommen.

Wie viel kostet es, eine Solarinselanlage zu kaufen?

Die Kosten für eine Solar-Inselanlage hängen stark von der gewünschten Größe ab und können zwischen knapp 1.000 Euro für einfache Modelle und 10.000 Euro für komplexere Anlagen mit Speicher liegen. Kleine Anlagen, die mit nur einem Solarmodul ausgestattet und für den Garten, das Tiny House, ein Hausboot oder das Wohnmobil vorgesehen sind, kann man bereits ab 500 Euro kaufen.

Nicht nur die Anzahl der Solarmodule spielt beim Preis eine Rolle, sondern auch die Art der Module, die Größe und Art des Speichers sowie die Anzahl der Solarbatterien. Eine kleine Solar-Inselanlage mit 1 kWp und zwei bis drei Solarmodulen ist ideal fürs Camping oder den Schrebergarten. Mittelgroße Anlagen mit 3 kWp (420 Wp), also 3.000 Watt, haben etwa sieben Solarmodule und erzeugen 3.000 Kilowattstunden Solarstrom. Große Anlagen mit 7 kWp und 16 Modulen oder sogar 10 kWp (5.000 Kilowattstunden) und 23 Solarmodulen sind sehr kostenintensiv. Zur Orientierung: Ein Durchschnittlicher Haushalt verbraucht jährlich etwa 4.000 Kilowattstunden. Für High-End-Komplettsysteme inklusive technischer Besonderheiten können sogar über 20.000 Euro anfallen.

Fördermittel für die Anschaffung einer Solar-Inselanlage gibt es derzeit nicht.

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.

Die Vor- und Nachteile einer Solar-Inselanlage auf einen Blick

Eine Solar-Inselanlage hat eine Reihe von Vorteilen:

• Man genießt ein hohes Maß an Autarkie und maximale Unabhängigkeit vom Stromnetz.
• Stromkosten werden entweder stark reduziert oder fallen ganz weg. Damit sind Sie auch unabhängig von schwankenden Strompreisen.
• Sie sind gegen Stromausfälle im öffentlichen Netz abgesichert.
• Sie nutzen zu 100 Prozent Ökostrom und genießen ausschließlich eine nachhaltige Energieversorgung.

Genauso bringt eine Solar-Inselanlage allerdings auch einige Nachteile mit sich:

• Je nach Größe der Anlage und des Speichers fallen die Anschaffungskosten relativ hoch aus.
• Sie sind immer abhängig von der Sonneneinstrahlung und der Anzahl an Sonnenstunden.
• Überschüssiger Strom, der nicht genutzt wird, findet keine Verwendung, wird also auch nicht eingespeist.

Fazit: 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.

Wer auf nachhaltige Autarkie setzen möchte, findet mit der Solar-Inselanlage eine zukunftsfähige Lösung. Wichtig ist dabei, dass die Anlage korrekt geplant und richtig dimensioniert ist. Denn nur dann kann sie auch effizient betrieben werden.

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