Photovoltaik Inselanlage leicht verständlich

Was ist eine Photovoltaik Inselanlage?

Mehrere polykristalline Photovoltaikmodule hintereinander. Blickwinkel sehr flach über die Oberfläche.
Solarmodule einer Photovoltaik Inselanlage

Wenn du eine eigene Solar Inselanlage bauen willst, brauchst du zunächst etwas Grundlagenwissen, damit du in der Vorbereitungsphase keine (oder weniger) Fehler machst. In diesem Beitrag beschreibe ich den grundsätzlichen Aufbau einer Photovoltaik Inselanlage. Beiträge zu tiefer gehenden Informationen verlinkte ich in den jeweiligen Abschnitten.

Die meisten Solaranlagen in Deutschland speisen entweder direkt, oder mit einem Lithium-Akku als Zwischenspeicher in das Stromnetz ein. Im Gegensatz dazu sind Inselanlagen per Definition nicht an das überregionale Stromnetz angeschlossen. Sie dienen zur Stromversorgung in vom Stromnetz nicht erschlossenen Gebieten. Das können Gartenhäuser sein, oder Wohnmobile aber auch ein abgelegenes Einfamilienhaus, ein Pferdestall oder ein Ferienhaus.

Funktionsprinzip einer autarken Solaranlage

Ein Solarladeregler mit externem Display. Beide fertig montiert an einer Wand
Solarladeregler mit externem Display zur Anzeige von Modul- und Batteriespannung, Ladestrom und „Füllstand“ des Akkus.

Vereinfacht funktioniert eine Photovoltaik Inselanlage folgendermaßen: Die Solarmodule erzeugen, wenn sie direktem oder diffusem Sonnenlicht ausgesetzt sind, Elektrizität. Das funktioniert unter Ausnutzung des photoelektrischen Effekts von Solarzellen.

Funktion einer Photovoltaik Inselanlage
Funktionsprinzip einer Photovoltaik Inselanlage

Die elektrische Energie wird zum Laderegler geleitet. Der Laderegler ist zwischen Photovoltaikmodul und Batterie geschaltet und schützt die letztere vor Überladung, denn bei Bleiakkus führen zu hohe Spannungen zu Explosionsgefahr durch Gasbildung. Lithiumakkus vertragen auch keine zu hohen Spannungen. Bei kleinen bis mittelgroßen Anlagen werden auch die meisten Verbraucher (also Lampen, 12v bzw. 24v- Steckdosen und Pumpen) an den Laderegler angeschlossen. In diesem Fall schützt er die Batterie auch vor zu tiefer Entladung in dem er die Verbraucher bei zu niedriger Spannung abschaltet. In einer Tiefentladenen Bleibatterie finden Sulfatisierungsprozesse statt, die die Kapazität und die Stromabgabefähigkeit der Batterie stark verringern.

Wozu die Zwischenspeicherung in Akkumulatoren?

Laderegler, Wechselrichter und vier große Bleibatterien in einem ehemaligen Zählerschrank
Solar-Laderegler Wechselrichter und Batteriebank einer etwas größeren Photovoltaik Inselanlage. Die Batterien sind jeweils zu zweit in Reihe geschaltet (24V). Die Stromversorger der Verbraucher erfolgt komplett über 230V Wechselstrom

Man kann Photovoltaikmodule auch direkt an einen Verbraucher anschließen. Dies kann sinnvoll sein, wenn man z.B. immer bei Sonnenschein eine Springbrunnenpumpe oder eine kleine Brunnenpumpe betreiben will. Wenn man ein Solarmodul findet, dass zur Pumpe passt, spart man sich die Kosten für den Akku und hat ein Verschleißteil weniger im System.

Normalerweise möchte man aber den Strom für sonnenarme Tage und für die Nacht speichern und das geht bei Solaranlagen üblicher Größe am besten mit Akkus.

Hierbei handelt es sich üblicherweise um Bleiakkumulatoren, wobei zwischen Blei-Säure, Bleivließ und Blei-Gelakkumulatoren unterschieden wird, Seit einigen Jahren gibt es auch Lithium-Ionen Akkus zu kaufen. Im Moment (Stand 2020) sind diese, noch teurer als Bleiakkus, mit dem rasant wachsenden Markt der Elektroautos wird sich das aber vermutlich in wenigen Jahren ändern.

Die Versorgung der Strom-Verbraucher

Kleine bis mittelgroße Photovoltaik Inselanlagen

In diese Rubrik fallen die meisten Selbstbau Photovoltaik Inselanlagen, da sie, wenn man umsichtig vorgeht, mit etwas Einarbeitung in die Materie noch leicht zu bauen und sicher zu betreiben sind. Nichts desto trotz solltest du dir, vor allem, wenn du nicht viel Erfahrung mit Elektrik hast, nochmal einen Fachmenschen drüberschauen lassen! Hol Dir Hilfe bei jemandem der sich damit Auskennt, sobald du dir nicht sicher bist, was du tust!

Bei kleineren Photovoltaik Inselanlagen bietet es sich an, die Verbraucher, bei denen es möglich ist, direkt mit der Batteriespannung (12V/24V) zu betreiben.

Ein Betrieb der Verbraucher über Batteriespannung hat einige Vorteile:

  • Effizientere Nutzung: durch die direkte Nutzung der Batteriespannung entfallen Verluste durch Umwandlung und Bereitstellung von (technisch aufwändigem) Wechselstrom.
  • Ungefährlich: die niedrige Spannung ist bei Berührung ungefährlich.
  • Wenig Elektrosmog: Gleichspannung erzeugt fast keinen Elektrosmog und ist deshalb für elektrosensible Menschen besser verträglich.
  • Aufgrund des breiten Sortiments im KFZ- und Campingbereiches, existieren bereits viele Geräte die auf Sparsamkeit ausgelegt sind und direkt mit 12V oder 24V betrieben werden können.

Es gibt aber auch Grenzen beim Aufbau eines Netzes mit 12 Volt oder 24 Volt:

  • Leitungsverluste: die niedrige Spannung verursacht bei längeren Kabelwegen hohe Verluste, die nur durch Verwendung entsprechend hoher Leitungsquerschnitte ausgeglichen werden können.
  • Einige effiziente 12V und 24V Verbraucher, zum Beispiel ein 12V Kompressor Kühlschrank, sind durch die niedrigen Produktionszahlen wesentlich teurer (aber auch wesentlich effizienter) als normale Haushaltskühlschränke.

Für alle Geräte, die eine Spannung von 230VAC (haushaltsüblicher Netzstrom) benötigen, gibt es die Möglichkeit zusätzlich einen Spannungswandler oder Wechselrichter einzubauen. Diese Geräte verbindet man mit geeigneten Kabeln mit der Batterie und betreibt sie nicht über den Lastausgang des Ladereglers.

Die meisten kleinen und mittelgroßen Photovoltaik Inselanlagen werden so konzipiert, dass die Kleinverbraucher, also Beleuchtung, USB-Ladegeräte, evtl Laptop-Netzteile und so weiter sowie Spezielle für den Campingbereich hergestellte 12 Volt Geräte (wie der oben genannte 12 V Kompressorkühlschrank) über die Batteriespannung versorgt werden. Zusätzlich wird noch ein Wechselrichter angeschlossen, mit dem dann, je nach Kapazität der Solarbatterie und Leistung des Wechselrichters Elektrowerkzeug, Küchengeräte, Gartenpumpe und andere größere Verbraucher betrieben werden können.

Große Photovoltaik Inselanlagen

Größere Photovoltaik Inselanlagen arbeiten mit Systemspannungen von über 24V, da sonst die auftretenden Ströme für die Komponenten und die notwendigen Kabelquerschnitte zu hoch sind. Üblich sind z.b. 48V, allerdings sind auch wesentlich höhere Spannungen möglich. Es gibt aber kaum Geräte, die für eine Gleichspannung über 24V ausgelegt sind. Deshalb, und auch aus anderen praktischen Gründen, ist es in diesem Fall sinnvoll, alle Verbraucher über die bekannten 230VAC zu versorgen.

Natürlich kann auch das Basteln an einer kleinen Solaranlage gefährlich sein (gerade was Kurzschluss angeht), aber für den Bau großer Photovoltaik Inselanlagen benötigt man etwas mehr Erfahrung und Wissen, da es dann meistens auch um größere Verteilung und komplexere Hauselektrik geht, die Fachgerecht eingebaut werden muss. Spätestens hier sollte man Rücksprache mit einem Elektriker halten, oder es gleich von einem örtlichen Elektrounternehmen machen lassen.

Zusammenfassung:

Was ist eine eine Photovoltaik Inselanlage?

Eine Photovoltaik Inselanlage ist eine Solaranlage die nicht an das Stromnetz angebunden ist, sondern die elektrische Energie in Akkumulatoren zwischenspeichert um auch in der Nacht oder an bewölkten Tagen die Verbraucher versorgen zu können.

Aus welchen Bauteilen besteht eine Photovoltaik Inselanlage?

Üblicherweise besteht eine Photovoltaik Inselanlage aus folgenden Komponenten: Ein oder mehrere Solarmodule, ein Laderegler, der den Ladezustand der Batterie überwacht, Eine Batteriebank aus Akkumulatoren, einem Insel-Wechselrichter, der die niedrige Gleichspannung auf 230V transformiert den jeweiligen elektrischen Verbrauchern und diversen Sicherungen und Kabeln.

2 Gedanken zu „Photovoltaik Inselanlage leicht verständlich“

  1. Ich habe vor in meiner Gartenhütte eine Solar Inselanlage für meine Gartenpumpe, Rasenmäher, Radio
    und kleine Gartengeräte zu installieren.
    Die Inselanlage sollte 2 Steckdosen haben und eine Batterie die Wartungsfrei sein sollte.
    Was brauche ich für so eine Anlage und wie Teuer ist diese.

Kommentare sind geschlossen.

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Robinson Inselanlagen, Besitzer: Nikolas Weber (Firmensitz: Deutschland), verarbeitet zum Betrieb dieser Website personenbezogene Daten nur im technisch unbedingt notwendigen Umfang. Alle Details dazu in der Datenschutzerklärung.
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