Strom auf dem eigenen Balkon erzeugen – umweltfreundlich und für jeden zugänglich
Mit Plug-in-PV-Anlagen, oft auch als “kleine PV-Anlagen” oder “Balkonkraftwerke” bezeichnet, kann jeder seinen eigenen Strom produzieren. Bei der Installation und Inbetriebnahme gibt es jedoch zahlreiche Faktoren zu beachten. Normen und Standards geben konkrete Anforderungen vor. Wir beantworten die häufigsten Fragen zur Funktionsweise von Kleinst-PV-Anlagen, denn mit der Kleinst-PV-Anlage stünde Sonnenenergie für jedermann – und damit für einen großen Teil der Bevölkerung – zur Verfügung.Tatsächlich hat das Konzept der Kleinst-PV-Anlage, auch “Balkonkraftwerk” genannt, in den letzten Jahren an Popularität gewonnen. Deshalb beschäftigt sich die VDE DKE seit 2016 mit diesem Thema, damit jeder Bürger auf diese Weise einen Beitrag zur Energiewende leisten kann.
Mini pv anlage: Eine kleine Version einer großen Photovoltaikanlage
Eine winzige PV-Anlage funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie eine Photovoltaikanlage auf dem Dach eines Hauses, die zum Standard der modernen Energieerzeugung geworden ist. Solarzellen fangen einen Teil der Sonnenenergie auf und wandeln sie in Strom um. Der Anschluss an den hauseigenen Stromkreislauf ist der wesentliche Unterschied zwischen einer kleinen Solaranlage für den Balkon, die Terrasse oder den Garten und einer großen Photovoltaikanlage für das Dach.Verbraucher profitieren von dieser grundsätzlichen Art der dezentralen Stromerzeugung und -versorgung, denn sie kann sowohl von Eigentümern als auch von Mietern genutzt werden.Grüner Strom vom eigenen Balkon mit einer kleinen PV-Anlage Kann ich mir im Baumarkt einfach eine kleine Solaranlage kaufen und sie als Verbraucher an eine vorhandene Steckdose zu Hause anschließen? Muss ich meine kleine Solaranlage anmelden? Wie viel Strom kann ich mit einer kleinen PV-Anlage pro Jahr sparen? Diese und andere Fragen beantwortet Alexander Nollau von der VDE DKE in der Sendung “Alle Wetter!”, die zur Stunde – bei jedem Wetter! – Sendung vom 22. Mai 2019
Langfristige Kosteneinsparungen und aktive Beteiligung an der Energiewende
Für den Eigenverbrauch liefert ein Balkonkraftwerk Ökostrom. Viele Verbraucherinnen und Verbraucher sehen darin eine gute Möglichkeit, langfristig Stromkosten zu sparen. Vor dem Kauf steht häufig die Frage, ob sich der Betrieb einer kleinen PV-Anlage lohnt.Hier ein Beispiel: Unter Testbedingungen verbrauchen Solarmodule 150 bis 300 Watt Leistung.Pro 100 Watt Nennleistung sind Jahreserträge von 70 bis 90 kWh zu prognostizieren.Eine 500-Watt-Solaranlage liefert beispielsweise etwa 350 bis 450 kWh pro Jahr.Der jährliche Stromverbrauch eines Vier-Personen-Haushalts beträgt etwa 4.000 kWh. Ein Vier-Personen-Haushalt kann also mit einer kleinen PV-Anlage zehn Prozent weniger Strom vom Netzbetreiber beziehen.
Bei einer Zwei-Personen-Familie mit einem jährlichen Energieverbrauch von etwa 2.500 kWh wären es bereits etwa 15 bis 20 Prozent. Der jährliche Energiebedarf kann deutlich niedriger/höher sein, abhängig von einer Vielzahl von Faktoren: Ist es ein Haus oder eine Wohnung, in der ich wohne? Ist es besser, alte oder neue Elektrogeräte zu verwenden?
Achte ich darauf, wie viel Energie ich regelmäßig verbrauche?Der Energieaufwand für die Herstellung einer kleinen PV-Anlage amortisiert sich in zwei bis drei Jahren. Die Anschaffungskosten werden mit den Stromeinsparungen über acht bis fünfzehn Jahre zurückbezahlt. Die Amortisation wird vor allem durch die Strommenge bestimmt, die erzeugt werden kann. Dabei spielen unter anderem die folgenden Faktoren eine entscheidende Rolle:
Die Anschlusskriterien für Plug-in-PV-Anlagen sind festgelegt
Experten aus den Normenausschüssen DKE/K 373, DKE/UK 221 und DKE/UK 542. 4 haben ihr technisches Know-how in die Normung von steckerfertigen PV-Anlagen eingebracht. Im Mittelpunkt der Anwendung steht die Frage: Wie können steckerfertige PV-Anlagen an den Endstromkreis angeschlossen werden und welche Anforderungen gibt es für den sicheren Betrieb mit dem bestehenden Leitungsnetz?Mit der ist es gelungen, einen Konsens zwischen allen relevanten Parteien zu finden und einen Kompromiss zu finden. Die Norm definiert, wie steckerfertige PV-Anlagen in den Stromkreislauf integriert werden können und legt die Parameter für den Leitungsschutz fest. Damit können Verbraucher erstmals in Europa eine kleine PV-Anlage für den Balkon, die Terrasse oder den Garten sicher installieren – fest angeschlossen oder über eine Energie-Steckvorrichtung.
Eine steckerfertige Photovoltaikanlage sollte nur von Elektrofachkräften installiert werden
Soll eine Kleinstsolaranlage in den Endstromkreis eingebunden werden, sollte eine Elektrofachkraft mit Erfahrung in der Gebäudeinstallation und PV-Anlagentechnik die Stromleitung daraufhin prüfen, ob sie für eine Einspeisung vorgesehen ist. Die Vornorm DIN VDE V 0100-551-1 enthält die notwendigen Angaben zu Leitungsdimensionierung, Anschlussart und Schutzeinrichtungen (VDE V 0100-551-1).Möglicherweise muss die vorhandene Sicherung ausgetauscht werden. Bei Verwendung einer für die Stromversorgung ungeeigneten Sicherung kann es zu Überlastungen und Bränden kommen. Wenn die steckerfertige PV-Anlage eine Gesamtleistung von nicht mehr als 600 Watt hat und über eine Energiesteckvorrichtung angeschlossen wird, ist ein Elektriker nicht erforderlich.
Mini pv anlage: Anforderungen an den Betrieb einer Kleinst-PV-Anlage.
“Der Parallelbetrieb der Stromerzeugungsanlage mit anderen Stromquellen, einschließlich eines Energieverteilungsnetzes, ist zulässig”, heißt es in der europäischen Norm HD 60364-5-551:2010. Eindeutig untersagt ist der Anschluss “mittels Stecker und Steckdose an den Endstromkreis”. Damit ist der nationale Kompromiss ein wichtiger Schritt zum sicheren Betrieb von PV-Kleinstanlagen, ohne auf Komfort zu verzichten.
Eine Kleinst-PV-Anlage muss sowohl beim Netzbetreiber als auch bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden
Vor der Inbetriebnahme einer Kleinst-PV-Anlage ist nach der Niederspannungsanschlussverordnung und der VDE-Anwendungsregel “Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz” eine Anmeldung beim zuständigen Netzbetreiber erforderlich (VDE-AR-N 4105). Die aktualisierte Fassung der Norm ermöglicht unter bestimmten Voraussetzungen eine einfachere Inbetriebnahme von steckerfertigen PV-Anlagen: Kommt es zu Netzstörungen, die z.B. benachbarte Netznutzer beeinträchtigen können, erleichtert die Kenntnis über vorhandene Kleinst-Solaranlagen dem Netzbetreiber die Ursachenermittlung und die schnellere Behebung des Problems.
Für PV-Anlagen bis zu 600 Watt gibt es in Deutschland keine Begrenzung
Die VDE-AR-N 4105 ermöglicht es Verbraucherinnen, ihre Kleinst-PV-Anlagen zur privaten Stromerzeugung bis 600 Watt unter bestimmten Voraussetzungen direkt beim Netzbetreiber anzumelden und nicht über einen Elektroinstallateur zu gehen (vgl. Kapitel 5. 5. 3 in VDE-AR-N 4105:2018).Die VDE DKE erhält häufig Anfragen, mini solaranlagen ob Kleinst-PV-Anlagen bis zu einer Leistungsgrenze von 600 Watt oder gar 800 Watt angemeldet werden müssen, mit der Behauptung, solche Anlagen seien als Stromerzeugungsanlagen unbedeutend. Das ist falsch! Dies ist immer noch ein weit verbreitetes Missverständnis.
Es ist entweder ein Einrichtungszähler mit Rücklaufsperre oder ein Zweirichtungszähler erforderlich. Ist nur ein “normaler” Zähler vorhanden, muss dieser durch einen Einrichtungszähler mit Rücklaufsperre oder einen Zweirichtungszähler nach solarenergie dem Ferraris-Prinzip (Einrichtungszähler ohne Rücklaufsperre) ersetzt werden.Ein herkömmlicher menü Stromzähler (Einrichtungszähler ohne Rücklaufsperre) läuft rückwärts, wenn Strom über eine winzige PV-Anlage ins öffentliche Netz eingespeist wird. In dieser Situation wird der Stromzähler wissentlich oder versehentlich manipuliert. Dem Zählerbetreiber droht daher eine Strafanzeige wegen Betrugs. Gleichzeitig stellt die Steuerhinterziehung oder -umgehung einen Gesetzesverstoß dar.
Mini pv anlage: Das technische Risiko wird durch Normen
Die VDE DKE betont neben der Einhaltung der Sicherheitskriterien auch den anspruchsvollen Charakter des Leitungsschutzes. Die einfachste Lösung ist die Einspeisung vor der Sicherung, damit der Leitungsschutz immer den Gesamtstrom berücksichtigt und die Leitungen vor Überlast schützt. Dies gilt insbesondere für den Kabel- und Leitungsschutz. Wenn ein rundum sorglos paket zusätzlicher Strom an Verbraucher fließt, die an denselben Stromkreis angeschlossen sind, wird ein Schutzschalter, der im Allgemeinen am Anfang des Stromkreises positioniert ist, dies nicht erkennen. Abschnitt 551. 7. 2, Aufzählungspunkt I der Norm HD 60364-5-551 legt dies fest.
Darüber hinaus besteht bei der Verwendung vieler Module, die über Mehrfachsteckdosen mit dem Endstromkreis verbunden sind, die Möglichkeit einer Leitungsüberlastung.Der Schutz vor elektrischem Schlag ist nach wie vor ein Thema. Steckdosen und Stecker müssen laut VDE-AR-E 2100-550 “so angebracht werden, dass berührbare Steckerstifte mini solaranlage im nicht gesteckten Zustand nicht aktiv sind”. Dieser Umstand kann bei steckerfertigen PV-Anlagen durch eine Konstruktion, die sicherstellt, dass solche zähler mit rücklaufsperre kategorien Steckerstifte nicht berührt werden, “ausgehebelt” werden, ergänzt die Norm DIN EN 61140 (VDE 0140-1): “Gefährliche aktive Teile dürfen nicht berührbar sein, und berührbare leitfähige Teile dürfen nicht gefährlich aktiv sein.” Berührbare Steckerstifte dürfen im ungesteckten Zustand nicht unter Spannung stehen, daher müssen Steckdosen und Stecker entsprechend gebaut sein.Entwicklung einer Produktnorm für PV-Geräte mit Steckverbindung durch SteckerSolar | VDE DKE SteckerSolar arbeitet an der Erstellung einer Produktnorm für steckbare PV-Geräte.
Die Forschungen im Rahmen des Projektes SteckerSolar zielen darauf ab, fundierte Spezifikationen für kleine PV-Anlagen zu schaffen. Es werden Regeln für die Auslegung, den Bau, die Montage und den Anschluss von laienbetriebenen Mikro-PV-Anlagen für den Anschluss an den Endstromkreis definiert, die als Grundlage für die Entwicklung einer nationalen und schließlich weltweiten Produktnorm dienen sollen.Erfahren Sie mehr.
Verwenden Sie für den Anschluss an den Endstromkreis eine Energiesteckvorrichtung
Verbraucher* können ihre neue kleine Solarstromanlage per Plug-and-Play an eine haushaltsübliche Steckdose anschließen, so die landläufige Meinung. Das ist jedoch nicht der Fall! Eine kleine PV-Anlage muss an eine Energiesteckdose angeschlossen werden. Die konkreten Anforderungen an eine solche Energiesteckdose sind in der Vornorm DIN VDE V 0628-1 (VDE V 0628-1) beschrieben. In Deutschland sind normale Haushaltssteckdosen (Schutzkontaktstecker oder “SchuKo-Stecker”) für den Anschluss von Kleinst-PV-Anlagen nach aktueller Normung nicht zulässig.Hintergrund: Alle Haushaltsgeräte haben einen Netzstecker, ob Toaster, Staubsauger oder Haartrockner.
Die beiden blanken Steckerstifte stellen keine Bedrohung dar, da keines dieser elektrischen Geräte Strom erzeugt, sondern auf ihn angewiesen ist, um zu funktionieren. Der Netzstecker einer kleinen PV-Anlage hingegen funktioniert anders: Er erzeugt Strom und speist ihn über die Netzsteckdose in den Endstromkreis ein. “Gefährliche aktive Bauteile dürfen nicht berührbar sein und berührbare leitfähige Teile dürfen weder im Normalbetrieb (bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ohne Fehler) noch im Einzelfehlerfall gefährlich aktiv sein”, heißt es in der Norm DIN EN 61140 (VDE 0140-1).Konkret darf an den Steckerstiften zu keinem Zeitpunkt (weder im fehlerfreien Betrieb noch im Einzelfehlerfall) eine schädliche Berührungsspannung anliegen.
Zu einer Energiesteckvorrichtung gehören immer ein Stecker und eine Steckdose
Zu einer Energiesteckvorrichtung gehören immer ein Stecker und eine Steckdose. Wenn Stecker und Steckdose nicht eingesteckt sind, müssen die berührbaren Steckerstifte inaktiviert werden.DIN VDE V 0100-551-1 (VDE V 0100-551-1) verwendet DIN VDE V 0628-1 (VDE V 0628-1) als Beispiel für eine Energiesteckvorrichtung. Andere technische Lösungen sind zulässig, wenn die in DIN EN 61140 (VDE 0140-1) genannten Schutzziele eingehalten werden. Die maximal anschließbare Leistung einer PV-Kleinstanlage wird durch den vorhandenen Leitungsquerschnitt der Versorgungsleitung und die Strombelastbarkeit der Energie-Steckvorrichtung bestimmt. Nach der Vornorm DIN VDE V 0628-1 (VDE V 0628-1) ist die Energie-Steckvorrichtung bis zu 16 Ampere (3,68 kVA) belastbar und pro Energie-Steckvorrichtung ist nur eine Erzeugungsanlage zulässig.
Sicherheit: Was ist bei der Installation einer Mini-Photovoltaikanlage zu beachten? Relevante Normen für die Installation und den Betrieb von Mini-PV-Anlagen.
VDE V 0126-1-1 VDE VDE VDE VDE VDE VDE VDE (VDE V 0126-1-1)Automatisches Umschalten zwischen einer netzparallelen Eigenerzeugungsanlage und dem öffentlichen Niederspannungsnetz.EN 62109-1 ist eine Norm, die die Anforderungen an ein Produkt festlegt (VDE 0126-14-1)Teil 1: Allgemeine Anforderungen an Wechselrichter für Solarstromanlagen.EN 62109-2 ist eine Norm, die die Anforderungen an ein Produkt festlegt (VDE 0126-14-2)Teil 2: Besondere Anforderungen an Wechselrichter in Photovoltaikanlagen: Sicherheit von Wechselrichtern für den Einsatz in PhotovoltaikanlagenEN 61000-6-1 ist eine Norm, die von der Europäischen Union entwickelt wurde (VDE 0839-6-1)
Mini pv anlage: Miniatur-Solarstromanlagen
Was früher als Guerilla-Anlage bezeichnet wurde, ist seit Jahren völlig legal: Steckbares Photovoltaikmodul, steckerfertige PV-Anlage, steckbare Solaranlage, Balkonmodul sind nur einige der neuen Bezeichnungen für die unglaublich einfach zu installierenden Kleinstanlagen. Bis zu 300 Kilowattstunden Strom lassen sich mit den kostengünstigen Minis autark erzeugen. Was eine kleine Solaranlage ausmacht und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.Otmar Smit, fotolia.com, kleine Solaranlage Mieter: Es ist einfach, den Stecker zu ziehen und wieder einzustecken, während Sie umziehen.
Mini pv anlage: Die Wissenschaft hinter einer kleinen Solaranlage
Für kleine Photovoltaikanlagen gibt es sogenannte Plug-in-Photovoltaiksysteme. Sie bestehen aus mono- oder polykristallinen Solarmodulen mit einem Wirkungsgrad von 15 bis 20 %, je nach Beschaffenheit der Oberfläche, genau wie große Solaranlagen.Solarmodule von einem bis vierVerkabelung für Gleich- und WechselstromWechselrichterein einzigartiger AnschlussStromspeicher ist eine optionale Funktion (und Laderegler)Bundesweit.