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Wo verwende ich Inselanlagen - welcher Akku ist nötig?

Falls Sie fern von jeder öffentlichen Stromleitung für den Eigenbedarf Strom benötigen, so können Sie eine Photovoltaikanlage als Inselanlage betreiben. Das bedeutet, Sie speichern den Strom in Akkus, um ihn bei Bedarf zu verbrauchen. Genutzt werden solche Systeme bei:

  • Wohnmobilen / Wohnwagen
  • bei Berghütten
  • Wochenendhäusern / Ferienhäuser
  • Gartenlaube
  • Booten
  • Auch für jeden, der gerne völlige Unabhängigkeit von Stromkonzernen haben möchte ist die Inselanlage auch schon heute realisierbar – jedoch nicht ganz ohne Probleme. Dazu nachher mehr.

1. Was brauche ich für die komplett autarke Stromversorgung?

SolarmoduleWie bei jeder PV-Anlage werden ein oder mehrere Solarmodule benötigt.
In Kombination nennt man sie dann Solargenerator. Erzeugter Strom kann dann entweder als Gleichstrom oder auch als Wechselstrom direkt genutzt werden.

Ausreichend Photovoltaik-Speicher: Der überschüssige Strom wird in Akkumulatoren zwischengespeichert, bis er benötigt wird. Für Inselanlagen sind besonders leistungsfähige und zyklenfeste Akkumulatoren erhältlich.

Wechselrichter: Wechselrichter, die für die entsprechenden Anforderungen am besten geeignet sind.
Da die Module Gleichstrom mit 12 oder 24 Volt (Akku-Ausgangsspannung) erzeugen, ist ein Wechselrichter dann nötig, wenn Sie ganz „normal“ elektrische 230V Geräte nutzen möchten.

Laderegler: Dieser steuert die Ladung und Entladung des PV-Speichers. Außerdem verhindert er eine Überladung der Akkus.

2. Wie kann ich eine Inselanlage auslegen?

Folgende Punkte, die wir gleich einzeln erklären müssen Sie bei der Planung der Inselanlage beachten:

  1. Tagesbedarf
  2. Tagesertrag
  3. Anlagengröße
  4. Benötigter Speicher

2.1. Tagesbedarf

Wichtig für eine autarke Stromversorgung ist zu wissen, wann wie viel Strom verbraucht wird. Das ist bei jedem unterschiedlich.

Der Eine braucht 400 Wh/Tag, jemand anderes 10 kWh/Tag. Manch einer ist damit zufrieden Groß-Geräte nacheinander zu nutzen, Andere möchten (etwas überzogen gesagt) zur gleichen Zeit Waschen, Bohren, Spülen, Saugen und Fönen!

Deshalb muss man zur Auslegung der Inselanlage den eigenen Tagesbedarf genau ermitteln:

2.1.1. Voraussichtlichen Tagesverbrauch ermitteln:

Um den Tagesverbrauch zu ermitteln rechnet man:

  • Leistungsaufnahme jedes Geräts (Watt) x wahrscheinlichen Betriebszeit (Stunden)
  • Die Ergebnisse (Wattstunden) aller Geräte werden dann addiert und ergeben den Tagesbedarf an Strom.

Welche Energiemenge wird benötigt?

Bei der Auslegung einer Inselanlage für Photovoltaik geht man vom ungünstigsten Monat im Nutzungszeitraum aus. Welcher in dieser Zeit der ungünstigste Monat ist, hängt zum einen von der Sonneneinstrahlung ab (Wintermonate sind also recht ungünstige Monate) - zum anderen von der verbrauchten Energie (zum Beispiel wie viele Personen in einer Ferienwohnung Strom benötigen).

Beispielrechnung Inselanlage:

Energieverbrauch: 
2 Lampen im Haus mit jeweils 18W Stromverbrauch (Energiesparlampen) bei 4h /Tag: 144Wh pro Tag
Fernseher: 60W bei 2,5h / Tag: 150Wh pro Tag
Täglicher Verbrauch: 295Wh
Täglicher Verbrauch = Leistung der Geräte (W) x Nutzungsdauer / Tag (h)

  • Es empfiehlt sich zum Kochen Gas zu nutzen, um den Energiebedarf geringer zu halten.
  • Grundsätzlich sollten in Photovoltaik-gespeisten autarken Stromversorgungssystemen möglichst energiesparende Verbrauchsgeräte eingesetzt werden.
  • Auch das Spülen per Hand mit Wärme aus einer Solarthermieanlage bietet weiteres Einsparpotential!

Ein Beispielvideo zur Berechnung der Tagesleistung finden Sie hier (in englisch):
https://www.youtube.com/watch?v=4eXB4vF8mKk

2.2. Tagesertrag

Faustformel den Tagesertrag von Modulen zu errechnen:

10 Stunden Tageslicht entsprechen
in den Sommermonaten (Mai bis September) etwa drei Stunden Maximalleistung des Solarmoduls.
in den Wintermonaten 0,8 bis höchstens zwei Stunden Maximalleistung des Solarmoduls.

Das ergibt im Sommer bei einem 250 Watt Solarmodul 250 Watt x 3 Stunden = 750 Wattstunden/Tag.
Oder im Winter bei einem 250 Watt Solarmodul 250 Watt x 1 Stunden = 250 Wattstunden/Tag.

Und jetzt noch etwas genauer. Der Tagesertrag einer Anlage ergibt sich aus:

Eingerechnet werden müssen:

  1. Die Abweichung von einer Idealausrichtung (Süd)
  2. Die Abweichung vom idealen Winkel der Module
  3. Berücksichtigung der Zelltemperatur (Effizienz der Module sinkt mit steigender Temperatur).
  4. Kabelverluste
  5. Umwandlungsverluste

Beispiel einer Anlage mit 1 kW Nennleistung (also 4 Module mit 250Wp) - Raum Frankfurt:

Die Anlage könnte im Juli einen Verbrauch von:

  • 3,9 kWh/Tag * 0,76 (Beispiel-Einberechnung obiger Faktoren) = 2,96 kWh pro Tag abdecken

Für die Auslegung wird aber der strahlungsärmste Monat der Saison verwendet. In Frankfurt wäre dies: 

  • der September für den Sommer (2,8*0,76 = 2,1 kWh/Tag)
  • und der Dezember für den Winter (0,7*0,76 = 0,53 kWh/Tag).

2.3. Anlagengröße

Die Größe der autarken Solarstromanlage wird nun so gewählt, dass der durchschnittliche Tagesertrag in jeder Betriebssaison (z. B. Sommer/Winter) zur Deckung des Tagesverbrauchs ausreicht

Aufgrund der Nutzungsunterschiede ist dabei bei Ganzjahresbetrieb wenigstens zwischen Sommer- und Winterbetrieb zu unterscheiden.
Weiter zu beachten ist, dass die Photovoltaikanlage Regentage überbrücken muss, in denen gar keine Sonne scheint. Dazu wird bei einer Inselanlage der Photovoltaik-Akku benötigt.

Die anzustrebende Nennleistung der Anlage ergibt sich aus:

  • (saisonaler Tagesbedarfs x Autonomietage) / saisonalen Tagesertrag

Zurück zum Beispiel der Inselanlage:

Wurde der winterliche (durchschnittliche) Tagesbedarf etwa mit 500 Wh/Tag veranschlagt, wäre für die autarke PV-Versorgung im Winter folgende Rechnung anzusetzen:

  • (0,5 (Wh/Tag) x 2 Autonomietage) / 0,53 kWh (Tagesertrag) = 1,88 kWp erforderliche Nennleistung

Die Einberechnung der Autonomietage dient sozusagen als Reserve für düstere Regentage. Hier ist dann der geladene der Solar-Akku Ihr Energielieferant.

Diese Anlage würde im Sommer allerdings rund das Vierfache des Winterertrags erzielen und wäre damit (bei gleichem Verbrauch) für diese Jahreszeit deutlich überdimensioniert. Alternativ wäre folgende Lösung sinnvoll:

2.3.1. Vollständige Autarkie - Inselanlage mit Windkraft oder BHKW

Anstatt die Anlage extrem groß auszulegen und damit im Sommer Energie zu verschwenden, kann man statt dessen ein Hybrid-System verwenden.
Hierbei nutzt man im Winter in sonnenarmen Zeiten z.B. ein Kleinwind-Kraftwerk oder ein Blockheizkraftwerk.

Vorteil des Kleinwindkraftwerks: Gerade im den Herbst– und Wintermonaten ist oft ausreichend Wind vorhanden.

Vorteil des Blockheizkraftwerks: Das Blockheizkraftwerk kann besonders sinnvoll sein, da diese ja sowohl Strom, als auch Wärmeenergie erzeugen, welche in der kalten Jahreszeit um so mehr benötigt wird. Natürlich ist für ein BHKW Brennstoff nötig. z.B. Erdgas, Holzpellets, Heizöl, Biogas, Diesel

2.3.2. Optimierung der Inselanlage mit einer Wärmepumpe

Gerade wenn die Anlage in den Sommermonaten mehr Energie liefert, als eigentlich gerade benötigt wird, lohnt sich unter Umständen die Kombination mit einer Wärmepumpe. 

  • Diese kann auch zur Klimatisierung verwendet werden.
  • Es kann die Temperatur von einem Warmwasserspeicher erhöht werden. Somit wird dort die Energie gespeichert.
  • In Kombination mit einem Eisspeicher lässt sich eine Wärmepumpe noch weiter optimieren.

2.3.3. Smart-Home-Steuerung

Eine intelligente Steuerung übernimmt das Energiemanagement in Ihrem Haus und verteilt Energie so, dass nichts verschwendet wird.
Schauen Sie sich hierzu doch diesen Bericht an, in dem ein spannendes Beispiel gegeben wird:
https://youtu.be/OnwwN5Id2S8?t=438

2.4. Benötigter PV Speicher

Wie schon erwähnt, muss der Photovoltaik Speicher groß genug sein, um Sie den Tag und die Nacht über, auch ohne Sonne mit Strom zu versorgen.
Daraus würde sich bei einem angenommenen Tagesbedarf von 500 Wh und 12 V Systemspannung eine benötigte Kapazität von 500 Wh/12 V = 41,7 Ah errechnen.

Die Kapazität des Solarakkus ergibt sich aus:

  • der am Tag benötigten Energiemenge x Anzahl der Tage, die überbrückt werden müssen.
    Meist werden Solarspeicher so ausgelegt, dass sie den Verbrauch von 2-3 Tagen decken können (im Winterbetrieb 5 Tage).

Beispielrechnung: 700 Wh (täglich benötigte Energie) x 4 Autonomietage = 2800 Wh

Um den Akku zu schonen ist es sinnvoll, die Kapazität so zu planen, dass dieser sich nicht vollständig entlädt. Oft wird die doppelte Kapazität empfohlen. Bei geplanter halber Entladung, muss die berechnete Energiemenge dann also nochmals verdoppelt werden.

  • Berechnete Energiemenge:
    2800 Wh - Entladung der Solarbatterie: bis 50% - 2800Wh / 0,5 = 5600 Wh
  • Nun teil man noch dieses Ergebnis durch die Spannung der genutzten PV-Module, um so die Kapazität des Solar-Akkus zu ermitteln (in Amperestunden Ah).
    5600 Wh / 24 V = 233 Ah
  • Sie brauchen also (für diese Beispielanlage) einen PV-Speicher mit mind. 233 Ah bei 24 Volt.

Die Akkukapazität wird in Amperestunden (Ah) angegeben, der Verbrauch in Wattstunden (Wh). Die Umrechnung erfolgt so:
voraussichtlichen Tagesbedarfs in Wh / Systemspannung (meist 12 oder 24 V ) = Ah

Sie merken – die Planung von Inselanlagen ist kompliziert und es gilt vielen zu beachten. Es ist also absolut sinnvoll, sich von einer Fachfirma beraten zu lassen, statt eigene Versuche zu unternehmen!

3. Kosten einer Inselanlage

Eine generelle Aussage über Kosten einer Inselanlage zu machen ist leider nicht möglich.
Grund dafür sind die großen Unterschiede in den gewünschten Anwendungen. Ein Inselanlage für ein Wohnmobil oder Gartenhaus ist natürlich wesentlich einfacher und günstiger, als die komplette Autarkie für Ihr Einfamilienhaus!

Inselanlage Beschreibung Kosten
Solarmodule   ca. 1/3 der Kosten
Speicher   ca. 1/3 der Kosten
Montage und restliche Komponenten   ca. 1/3 der Kosten
Kostenbeispiel:„Berghütte“ 4kWp Anlage (48V), 9,6kWh Speicher, mit Wechselrichter und Solarregler & Montage 7.100 €
Kostenbeispiel: „Solar Wohnmobil“ / „Boot“ 300Wp Anlage für 12V + 230V Geräte, ~ Tagesertrag im Sommer 1200Wh, Batterie 960Wh, Wechselrichter, Regler 1.100 €

Um Ihr Einfamilienhaus völlig autark zu gestalten, benötigen Sie in jedem Fall eine ausführliche Beratung und Planung, mit welchen Technologien (siehe oben – Wärmepumpe, BHKW, Kleinwindkraft) dieses Ziel am rentabelsten erreicht werden kann!

4. Wo kaufe ich ein Solar-System für Wohnmobile, Wohnwagen, Garten oder Boote

Da es sich hier um „kleinere Anlagen“ handelt, mit denen in der Regel die Beleuchtung, TV und Musik versorgt werden, ist in diesem Fall keine riesige Auslegung nötig. Hier können Sie auch selber planen und Hand anlegen. Das selbe gilt auch für die Beleuchtung und Musik in der Gartenlaube.

Sie sollten also wie oben Beschreiben prüfen, wie viel Strom Sie täglich verbrauchen und dann nach einer passenden Anlage Ausschau halten. Wenn Sie im Wohnmobil, Boot etc. darauf achten nur 12Volt Verbraucher zu nutzen, dann können Sie auch Anlagen ganz ohne 230V-Wechselrichter nutzen und damit die teils günstigere Variante nutzen.

https://www.youtube.com/watch?v=xaReK-3WXrI

Hier noch eine kleine Auswahl an 12V-Geräten für Ihr Wohnmobil.

12V Fernsehgeräte für Ihr Solar-Wohnmobil:

Hier einige Solar-Batterien:

Und hier gleich noch komplette Solar-Systeme für Ihr Wohnmobil oder Gartenhaus

5. Wo kaufe ich eine Inselanlage für mein Haus

Hier empfehlen wir dringend einen Solarteur zu beauftragen, der mit Ihnen zusammen ein Konzept ausarbeitet. Der Vorteil ist, dass nicht im Fokus steht ein bestimmtes Fertigpaket zu verkaufen (was bei Wohnmobilen und Booten ok ist), sondern ein Konzept zu erarbeiten das:

  • Ausreichend Speicher und Überbrückung für die dunkle Jahreszeit einplant
  • Alternativen einbezieht, wie Wärmepumpen, BHKWs oder Windenergie
  • Ihnen hilft, Ihren Energieverbrauch im Haus zu optimieren und wo möglich Energie zu sparen. Damit sinkt der Preis der der Inselanlage.

Stellen Sie hier kostenlos eine Anfrage für Ihre geplante Anlage.

Falls Sie sich doch im Internet umsehen möchten, empfehlen wir Shops mit Beratungshotlines. z.B.

6. Hersteller von Solar-Batterien / Solar-Akkus

Einige Batterien oder Akkus sind nicht primär für den solaren Einsatz konzipiert werden, können aber für die Photovoltaik verwendet werden. 

Akku Solar Taubenheim (Sachsen)

Anbieter von Solarbatterien und diversem Equipment für Solarinselanlagen

Azur Solar Leutkirch (Baden Württemberg) Solarakku-Hersteller
Bayern Batterien Isen (Bayern)

Batterien für Notstromversorgung und Energiespeicherung

Deutsche Energieversorgung Leipzig (Sachsen) Anbieter eines Bleisäure-Akkus
efectoX Palma de Mallorca (Balearen)

Anbieter kompletter Photovoltaik-Batteriespeichersysteme

Exide Milton (Georgia)

weltgrößter Hersteller und Recylcer von Blei-Säure-Batterien

Deutschland Landesflagge Hoppecke Brilon (NRW)

Anbieter von Solar-Akkus aus Bleisäure und Lithium-Ionen und passendem Zubehör

Deutschland Landesflagge IBC Solar Bad Staffelstein (Bayern)

Bleiakkus und Lithium-Solar-Batterien

Deutschland Landesflagge Moll Batterien Bad Staffelstein (Bayern)

Hersteller von Photovoltaik-Batterien für alle Solaranwendungen

Saft S.A. Bagnolet (Bobigny)

Hersteller von Solar-Lithium-Ionen-Batterien

weltweit führender Hersteller von Nickel-Cadmium-Batterien

Deutschland Landesflagge Voltwerk Hamburg (Hamburg)

Solarspeicher-Lösungen aus dem Hause Bosch

Deutschland Landesflagge Varta Hannover (Niedersachsen)

Energiespeicher die als Solar-Batterie verwendet werden können

Contact Person Autor des Artikels: Jascha Schmitz - Redakteur der Umweltportale: Solaranlagen-portal.de | Ihr-BHKW.de | Ihre-Waermepumpe.de | klaeranlagen-vergleich.de