Lichtfalle

Praxiserfahrungen mit einer Mini-Solaranlage

Praxis & Tipps | Tipps & Tricks

Einfach in die Steckdose stöpseln und sparen: Kleine Photovoltaik-Anlagen für weniger als 500 Euro sollen die Sonne anzapfen, ohne dass man sich mit Handwerkern, Behörden und Energieversorgern herumschlagen muss. Wir haben es ausprobiert.

Energiewende selbst machen mit Guerilla-Strom, Kampf den bösen Abzockern: Solche Sprüche liest man in Internet-Foren zum Thema Photovoltaik. Seit Solarmodule billig zu haben sind, liegen die rechnerischen Produktionskosten für Sonnenstrom deutlich unter dem mittleren Strompreis, den Privathaushalte in Deutschland zahlen. Auch ohne Einspeisevergütung kann sich deshalb die eigene Solarstromerzeugung rechnen, nämlich durch den Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Sonnenstrom. Letztlich spart man also Kosten, indem man weniger Strom vom Energieversorger kauft. Ein Mini-System soll nicht bloß viel billiger sein als eine „richtige“ Solaranlage auf dem Dach, sondern auch Zeit und Ärger sparen: Etwa für Montage, Anmeldung bei Netzbetreiber und Bundesnetzagentur zwecks Einspeisevergütung sowie für den Austausch des Stromzählers.

Baukästen

Firmen wie Go Green Solutions, Infinitum Energie, Minijoule und Sun Invention offerieren Bausätze, die im Wesentlichen aus dem eigentlichen Photovoltaik-(PV-)Modul und einem passenden Wechselrichter bestehen. Dazu kommen je nach Angebot noch Befestigungsmaterial und Anschlusskabel. Den Zusammenbau der Teile, die Montage am vorgesehenen Standort und den elektrischen Anschluss soll der Käufer übernehmen oder einen Handwerker damit beauftragen. Doch hier liegt bereits der erste Hase im Pfeffer: Schon vergleichsweise geringe Zusatzkosten gefährden die Wirtschaftlichkeit, also den Sinn der Investition. Schließlich fängt das Sparen erst an, wenn die PV-Anlage ihre Anschaffungs-, Installations- und möglicherweise auch Reparaturkosten erwirtschaftet hat. Das dauert selbst im günstigsten Fall mehrere Jahre. Außerdem kann man sich mit dem laienhaften Anschluss ans Stromnetz ernsthafte technische Probleme einhandeln und geht das Risiko ein, wegen der Verletzung von Normen und Gesetzen zur Verantwortung gezogen zu werden. Verstecken lässt sich eine Photovoltaikanlage aber kaum: Schließlich müssen Solarzellen in der prallen Sonne stehen, wenn sie sich jemals rentieren sollen.

Zunächst ein Blick auf das Funktionsprinzip einer solchen PV-Anlage. Die eigentlichen Solarzellen, die Licht in Gleichstrom verwandeln, sitzen in einem PV-Modul aus der Serienfertigung – Produkte, die auch in größeren Anlagen zum Einsatz kommen. Das gilt auch für den Wechselrichter, der Gleich- in Wechselstrom verwandelt und dabei dessen Spannung, Frequenz und Phase exakt an die jeweilige Netzspannung anpasst. Das muss er sicher, sehr genau und mit hohem Wirkungsgrad leisten. Kompakte „Microinverter“ mit 240 Watt Spitzenleistung gibt es schon für weniger als 200 Euro.

Die zündende Idee der Mini-PV-Anlagen besteht schlichtweg darin, Standard-Solarmodule über preiswerte Mikrowechselrichter direkt mit dem vorhandenen Stromnetz des Hauses oder der Wohnung zu verbinden. Das klappt im einfachsten Fall über eine gewöhnliche Schutzkontakt-(Schuko-)Steckdose. Sofern der Mikrowechselrichter fehlerfrei arbeitet, verpasst er dem Nutzer keine Stromschläge: Er schaltet ab, wenn er nicht mit dem 230-Volt-Netz verbunden ist, denn präzise Netzkopplung ist ja genau sein Einsatzzweck.

Die Regelungsfunktionen des Wechselrichters sorgen dafür, dass Energie ins Hausnetz fließt, sobald die Sonne scheint. Laufende Verbraucher – Unterhaltungselektronik im Standby-Modus, WLAN-Router, Kühlschrank, Heizungssteuerung, Telefonanlage und vieles mehr – nutzen diese Energie und der Stromzähler läuft langsamer. Der Amortisationsrechner auf der Webseite der Firma Minijoule verspricht, dass das Set „Minijoule Single“ innerhalb von acht Jahren seine Anschaffungskosten einspielt. In der Praxis dürfte dieses Ziel meistens später erreicht werden. Mancher Amortisationsrechner setzt maximale Erträge und hohe Strompreise an, vernachlässigt aber Kosten für Versand und Anschluss.

Amortisation

Der mittlere Ertrag einer optimal montierten PV-Anlage lässt sich recht zuverlässig einschätzen, weil der Solarenergie-Förderverein Deutschland Messwerte von tausenden Teilnehmern veröffentlicht (siehe c’t-Link). Eine PV-Anlage mit 1000 Watt Spitzenleistung (1 kWp), die im Postleitzahlenbereich von Hannover arbeitete, lieferte im Jahr 2012 durchschnittlich 953 Kilowattstunden (kWh). Umgerechnet auf ein System mit einem einzigen 195-Watt-Panel ergeben sich 185,8 kWh im Jahr. Bei einem Strompreis von 26,5 Cent bringt es folglich 49,25 Euro Ersparnis. So amortisiert sich eine 500 Euro teure Anlage in zirka zehn Jahren. Steht sie in Freiburg, wo die Sonne häufiger scheint, klappt das gute zehn Monate früher. Steigende Strompreise helfen ebenfalls – aber deren tatsächliche Höhe in acht oder zehn Jahren kennt niemand.

Fällt das Solarsystem aus, bevor es seinen Preis wieder eingespielt hat, macht sein Besitzer Verlust. Daher sollte die Garantiefrist länger sein als der Amortisationszeitraum. Wird eine Reparatur nötig, können schon die erwähnten Versandkosten die Amortisation deutlich verzögern. Und verschwinden Händler oder Hersteller vom Markt, droht die Garantie ihren Wert zu verlieren. Deshalb ist es ratsam, PV-Modul und Wechselrichter von etablierten Firmen und nicht bei unbekannten eBay-Anbietern oder gar im Ausland zu kaufen.

Um die Amortisationsfrist sinnvoll einschätzen zu können, muss man sämtliche Kosten einrechnen. Schon für den Versand des großen und schweren Pakets mit einem 195-Watt-Panel werden knapp 50 Euro fällig, wodurch sich die Amortisation um ein komplettes Jahr verlängert. Um die Kosten für den fachmännischen Anschluss durch einen Elektriker wieder einzuspielen, braucht eine dermaßen schwache Anlage mehrere Jahre: Eine einzige Arbeitsstunde eines Elektromeisters kostet inklusive Mehrwertsteuer mehr als 50 Euro, hinzu kommen das Material und die Anfahrt des Handwerkers. Der Aufwand hängt von der Situation vor Ort ab, aber wenn man beispielsweise von nur 200 Euro ausgeht, dann dauert die Amortisation vier Jahre länger.

Wer den elektrischen Anschluss selbst ausführt, muss sehr sorgfältig arbeiten – schließlich muss die Verdrahtung mehr als ein Jahrzehnt lang Wind und Wetter trotzen. Ein lose verlegtes Gummikabel wird das kaum schaffen. Je nach Montageort sind Brand- und Blitzschutz zu berücksichtigen. Wer Vorschriften verletzt, riskiert seinen Versicherungsschutz. Das kann besonders bei Feuer extrem teuer werden.

Liegen die tatsächlichen Erträge der PV-Anlage niedriger als geschätzt, dauert die Amortisation länger; schon deshalb sollte man die Ausbeute mit einem separaten Zähler überwachen. Sie hängt nicht nur vom geografischen Standort, sondern auch von optimaler Südausrichtung und Neigung ab. Es darf auch kein Schatten auf das Panel fallen und das Wetter muss mitspielen: Bei bewölktem Himmel sinkt die Ausbeute auf einen Bruchteil des Spitzenwertes. In den Wintermonaten steht die Sonne so niedrig, dass nur wenig Energie hereinkommt. Nachts haben PV-Anlagen einen geringen Eigenbedarf, verbrauchen also selbst Strom: Der Wechselrichter überwacht ja weiterhin Netz und Modul.

Außerhalb der Norm

Der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik – kurz VDE – warnt eindringlich vor dem Anschluss von Stromerzeugern an „Endstromkreise“, also beispielsweise via Schukosteckdose. Demnach wächst das Risiko von Bränden durch Überlastung von Leitungen und die Beeinflussung vorhandener FI-Schalter (heute RCD genannt) kann gefährliche Stromschläge nach sich ziehen.

Mancher Anbieter von Mini-PV-Anlagen vertritt die Meinung, dass VDE-Normen keine Gesetzeskraft haben und deshalb folgenlos missachtet werden dürfen. Doch § 49 des Energiewirtschaftsgesetzes verlangt, dass Energieanlagen „allgemein anerkannte Regeln der Technik“ einhalten und erwähnt auch technische Regeln des VDE. Laut VDE 0100-551 ist die Einspeisung in Endstromkreise unzulässig. Eine sichere, aber teure Lösung wäre eine separat abgesicherte Leitung von der Stromverteilung zu einer Dose für Stecker mit Berührungsschutz, etwa den Wieland-Typ RST20i3.

Doch PV-Anlagen, die Strom ins Hausnetz einspeisen, müssen hierzulande noch weitere Normen einhalten. Für Stromerzeuger am Niederspannungsnetz wurde 2011 die VDE-AR-N-4105 veröffentlicht. Sie stellt auch an kleine Anlagen konkrete Mindestanforderungen. Mit die wichtigste ist ein sogenannter Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz): Bei Über- oder Unterspannung, Stromausfall oder abnormalen Netzzuständen muss sich der Stromerzeuger abschalten, und zwar zuverlässig, schnell sowie „einfehlersicher“, also auch bei teilweiser Fehlfunktion der Schutzeinrichtung. Trotzdem liefern einige Hersteller Mini-PV-Anlagen mit billigeren Wechselrichtern ohne VDE-konformen NA-Schutz. Bei einigen Anbietern kann man Wechselrichter wie den INV-350-60 von AEconversion mit „integriertem NA-Schutz“ bestellen – gegen 50 bis 100 Euro Aufpreis, was die Amortisationsfrist wiederum um ein bis zwei Jahre verlängert. Auch extern lässt sich der NA-Schutz als „zentraler NA-Schutz“ nachrüsten, was aber bereits ohne Montage 300 bis 500 Euro kostet.

Tacho-Manipulation

Viele Anbieter von Mini-PV-Anlagen werben mit konkreten Prozentzahlen des Jahresverbrauchs, die sich angeblich dank Solarstrom einsparen lassen. Doch in der Praxis schwanken sowohl die Leistungsaufnahme der im Haushalt angeschlossenen Geräte als auch die Produktion der Solarzellen ständig und unabhängig voneinander. Ohne kontinuierliche Messung des Verbrauchs am Hausanschluss und der Einspeisung des Wechselrichters sind keine genauen Aussagen möglich.

Bei einer vierköpfigen Familie, die im Jahr 3800 kWh verbraucht, ergibt sich ein rechnerischer Mittelwert von 434 Watt kontinuierlicher Leistungsaufnahme – schließlich hat ein Jahr 8760 Stunden. An einem sonnigen Mittag im Hochsommer, wenn die Familie am Baggersee faulenzt, kann der aktuelle Bedarf aber deutlich unter 200 Watt sinken – also auf weniger, als das PV-Modul gerade erzeugt. Die überschüssige Leistung fließt dann ins öffentliche Stromnetz. Wenn der vorhandene Stromzähler keine Rücklaufsperre besitzt, zählt er jetzt rückwärts. Wird das vom Messstellenbetreiber entdeckt, droht eine umfangreiche Strafanzeige wegen Betrugs, Fälschung technischer Aufzeichnungen und Steuerhinterziehung beziehungsweise Steuerverkürzung. Noch gibt es wohl keine konkreten Gerichtsurteile, aber Energieversorger und Netzbetreiber haben schon eine Fülle von Verweisen auf Gesetze, Verordnungen und Normen gesammelt, die dem Betrieb der „Plug-in“-Solaranlagen entgegenstehen (siehe c’t-Link).

Der billigste Schutz vor Ärger besteht in einem Stromzähler mit Rücklaufsperre; damit ausgestattete tragen ein eindeutiges Symbol. Dann entfalten überschüssige Kilowattstunden aber keine Sparwirkung mehr. Falls die Überproduktion häufig vorkommt, verlängert sich folglich die Zeit bis zur Amortisation der PV-Anlage. Ist kein rücklaufgesperrter Zähler vorhanden, kann man ihn vom Messstellenbetreiber gegen Gebühr einbauen lassen. Dann wird das Unternehmen aber möglicherweise nach dem Zweck des Zählertausches fragen oder auf die Einhaltung technischer Anschlussbedingungen (TAB) drängen. Für den Betrieb des Zählers wurde im Zuge der Marktliberalisierung der Netzbetreiber „grundzuständig“ und nicht der Energieversorger; die beiden Rollen dürfen nicht in der Hand eines Unternehmens liegen.

Das Rückwärtslaufen des Zählers ließe sich auch durch eine elektronische Regelung verhindern, die bei geringer Last die Produktion des Wechselrichters drosselt. Dafür wären aber ein Wechselrichter mit Steuereingang nötig, eine Steuerungsbox sowie ein elektronisch auslesbarer Energiezähler oder ein Leistungsmessgerät. Die Firma AEconversion will ein solches System auf den Markt bringen, nennt aber noch keinen Preis.

Die Bundesnetzagentur ist zu dem Ergebnis gekommen, dass rücklaufgesperrte Zähler nicht ausreichen. Diese „führen zu messtechnisch nicht erfassten Einspeisungen, ohne dass diese einem konkreten Bilanzkreis zuzuordnen wären“, wie die Netzhüter auf Anfrage von c’t zu bedenken geben. Eine zulässige Lösung wäre ein Zähler mit zwei Zählwerken, die Einspeisung und Strombezug getrennt erfassen. Ein solcher Zweirichtungszähler verursacht zwar zusätzliche laufende Kosten für Miete und Ablesung, bringt dem Anlagenbetreiber aber auch Vorteile: Selbst Mini-PV-Anlagen steht nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) eine Einspeisevergütung zu. Wegen der geringen Einspeisemengen wird das aber wohl höchstens die Messkosten decken und außerdem hat man dann den Papierkrieg am Bein, den die Mini-Anlagen ja eigentlich vermeiden sollen.

Ein Akkupuffer könnte das Rückwärtslaufen des Stromzählers verhindern und den Eigenverbrauch steigern: Liefert die Sonne zu viel Strom, fließt er zunächst in den Speicher und erst später ins Netz. Systeme wie Bosch BPT-S5 oder Nedap Powerrouter kosten aber einige tausend Euro und benötigen Wartung, weil die Akkus verschleißen. Billigere Systeme wirken bisher unausgegoren und besitzen kurze Garantiefristen, weshalb sich ihr Einfluss auf die Effizienz von Mini-PV-Anlagen nicht sicher einschätzen lässt.

Ausprobiert

Mit einem 195-Wp-Set der Firma Minijoule (Minijoule Single) haben wir die Probe aufs Exempel gemacht und es am 12. Mai in Hannover auf einem Südbalkon in Betrieb genommen. Bis Mitte August erntete es etwa 40 Kilowattstunden (kWh). Rechnet man mit 26,5 Cent/kWh, entspricht das 10,60 Euro in drei sonnenreichen Monaten – deutlich weniger als zuvor geschätzt. Vermutlich ist daran ein Baum schuld, der vormittags Schatten auf die Solarzellen wirft.

Doch auch Montage und Anschluss des PV-Systems bergen Tücken. Zwar war die Verdrahtung von Modul und Wechselrichter ebenso einfach wie die Verschraubung mit den mitgelieferten Haltewinkeln. Damit das System jedoch 10 bis 20 Jahre lang zuverlässig arbeiten kann, muss es sorgfältig und durchdacht angebracht werden. Das Modul mit 1,3 Quadratmetern Fläche wiegt über 15 Kilogramm und verursacht bei Sturm hohe Windlasten. Wenn es herabstürzt, drohen tödliche Unfälle und teure Schäden, etwa an parkenden Autos. Als überraschend schwierig entpuppte sich im Testhaushalt die Einführung des Kabels ins Haus, weil auf dem Balkon kein Anschluss vorhanden war. Eine Bohrung durch die Holz-Alu-Rahmen der teuren Isolierglasfenster kam nicht in Frage, auch die Hauswand war erst wenige Jahre zuvor aufwendig isoliert worden. Letztlich wurde ein Kabel an der Hauswand hinab zu einem Kellerfenster geworfen; diese hässliche Pfusch-Lösung dürfte nur wenige Jahre funktionieren, aber es ging ja nur um einen Test.

Anders als mancher Konkurrent liefert Minijoule Anschlusskabel ohne Schukostecker, also mit abisolierten Adern; das soll dem Käufer wohl klarmachen, dass er selbst Verantwortung für den Anschluss trägt. Vor dem Einstöpseln kontrollierten wir, ob die benutzte Leitung im Haus separat abgesichert war, also keine weiteren Verbraucher oder Steckdosen an derselben „Sicherung“ (dem Leitungsschutzschalter) im Verteilerkasten hingen. Diese Prüfung dürften technische Laien kaum selbst durchführen können. Hintergrundwissen braucht man auch, um weitere Fragen zu beantworten: etwa ob der vorhandene Zähler eine Rücklaufsperre besitzt oder ob der Verbrauch im Haushalt so günstig verläuft, dass das Solarsystem bei Sonnenschein tatsächlich einen Teil davon trägt. Die erzeugte Energie lässt sich aber preiswert messen, etwa mit einem überholten Wechselstromzähler, den man für weniger als 20 Euro kaufen kann.

Risiko-Management

Die Amortisation kleiner PV-Anlagen gelingt nur unter idealen Bedingungen innerhalb akzeptabler Fristen: Man braucht einen optimalen Standort und das nötige Wissen, um fachgerechte Installation, Überwachung und Reparatur selbst zu leisten. Wenn man außer für Versand und NA-Schutz auch noch für Zählertausch und Montage zahlen muss, dann beginnt das Sparen aber erst deutlich nach Ablauf der Garantiefrist – sofern keine Panne auftritt.

Der Betrieb einer PV-Anlage ist stets eine Wette auf die Zukunft. Schatten, schlechte Ausrichtung oder unerkannte Defekte senken den Ertrag. Fachmännische Installation, Wartung und lange Garantiefristen steigern die Aussicht auf Erfolg. Gegen Hagel, Blitzschlag oder Diebstahl lässt sich nur eine fachmännisch montierte Anlage versichern. Bei einer heimlich betriebenen Mini-Anlage, die einschlägige Normen verletzt, drohen hingegen zusätzliche Risiken. Wer den Stromzähler rückwärts laufen lässt, dem droht sogar folgenschwere Post vom Staatsanwalt.

Der rechtlich einwandfreie Anschluss mit NA-Schutz über einen Zweirichtungszähler kann sich nur rentieren, wenn zu den bereits genannten Idealbedingungen noch die Einspeisevergütung hinzukommt. Doch für eine schwache Mini-Anlage lohnt sich dieser Aufwand kaum; da spart man besser auf eine größere Anlage, die man vom Fachmann installieren lässt. Wer mit Photovoltaik liebäugelt, um seine hohe Stromrechnung zu senken, sollte zuvor einen anderen Tipp beherzigen: Oft ist es billiger, den Stromverbrauch durch effizientere Geräte oder konsequentes Abschalten zu senken. (ciw)

Literatur
  1. [1] Christof Windeck, Streit um Solarmodule, VDE warnt vor dem Einspeisen von Strom in Schukosteckdosen, c’t 11/13, S. 21
Inselbetrieb

Solaranlagen, die ins Netz einspeisen sollen, müssen Spannung und Frequenz ständig präzise nachregeln. Viele funktionieren ohne netzseitige Spannung deshalb nicht. Wer Photovoltaik abseits des Stromnetzes nutzen möchte, etwa auf einem Boot, im Wochenendhaus oder im Schrebergarten, braucht eine Anlage für den sogenannten Inselbetrieb. Diese sind üblicherweise mit Akkus ausgestattet, die einem gewissen Verschleiß unterliegen.

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Infos zum Artikel

Kapitel
  1. Baukästen
  2. Amortisation
  3. Außerhalb der Norm
  4. Tacho-Manipulation
  5. Ausprobiert
  6. Risiko-Management
  7. Inselbetrieb
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