Solar Balkonkraftwerk (noch ohne Speicherakku): Einspeisung der Grundlast

Vorgeschichte

Mal wieder ein völlig themenfremder Artikel, der überhaupt nichts mit dem Thema Van zu tun hat. Ehrlicherweise war die Grundidee aber sehr wohl auf den Bus bezogen. Ich hatte schon vor Jahren Experimente mit Solarpanelen auf dem Dach meiner VW-Busse veranstaltet und mir über den Zeitraum immer wieder diesbezüglich Teile angeschafft und Wissen angelesen.

Letztendlich ging das nie über das Teststadium hinaus, weil mir schlicht ein richtiger Einsatzzweck fehlte. Campen im Bus kommt im Moment nicht wirklich in Frage und für meine Kühlbox reicht mir die zweite Batterie.

Der Keller füllte sich also langsam mit allerhand Elekrozeugs und auch, wenn das meiste davon nicht schlecht wird, sollte es nun einem Einsatzzweck zugeführt werden. Ein Balkonkraftwerk sollte es werden. Erste Überlegungen gab es dazu auch schon im Jahr 2020, damals war der Strom aber noch billig, die Teile teuer und die Rechtslage unklar. Auf die Rechtslage will ich hier generell nicht eingehen, da mir das fundierte Wissen fehlt, lediglich der Hinweis: Ja, man sollte ein Balkonkraftwerk wohl beim Netzbetreiber und Marktstammdatenregister anmelden, ja, man sollte es sauber verkabeln und ja, bei 600W ist Schluss. In meinem Fall kommen wir aber nicht ansatzweise in die Nähe der 600W, weil hier platzmäßig bei einem Panel, also rund 300W Schluss ist (es sei denn, ich versperre den Kindern die Sicht aus ihren Fenstern und das durchzuboxen wird vermutlich schwer).

So, wir brauchen (im ersten Schritt ohne Akku):

• Einen Platz, an den die Solarzelle ran kommt
• Eine Solarzelle
• Eine Befestigung dafür
• Einen Mikrowechselrichter zur Einspeisung in das Hausnetz
• Kabel
• Ggf. einen Shelly oder eine Steckdose, die Strom messen kann, damit man auch sieht, ob sich das irgendwann lohnt

Das ganze gibt es sowohl für 300W als auch 600W in der Komplettes-Variante hier bspw. bei eBay oder wie dieses hier bei Amazon, man findet aber auch in den Kleinanzeigen etwas und kann sich da ggf. den Versand sparen, der bei der Größe der Paneele recht happig werden kann.

Der Aufbau

Ich hatte das Glück, dass ich vor dem Boom inkl. Lieferengpässen noch an ein 300W-Modul gekommen bin (etwas über 300W, ich weiß im Moment aber nicht genau, wie viel mehr), genauso wie an meinen Wechselrichter, den Hoymiles HM300 und an zwei Shelly 1PM. Zusammen lag ich bei 330 Euro inkl. Selbstabholung in der Nähe – damit war/bin ich zufrieden. 330 Euro geteilt durch 0,30 Euro pro kWh, was damals realistisch war, und wir landen bei 1.100 kWh, nach denen sich das Balkonkraftwerk rechnet. Bei angenommenen 200 kWh pro Jahr also etwa 5 Jahre. Lediglich eine Abdeckung für den offenen Betteri-Stecker musste ich mir noch besorgen und da ich für den Kauf und die Ausgabe von 5€ zu geizig war, wurde der 3D-Drucker angeworfen (auf dem Bild noch mein alter) und eine entsprechende Abdeckung in TPU gedruckt. Herzlichen Dank an den Designer der Vorlage, kitamo, für das Entwerfen und vor allem für das kostenlose Bereitstellen!

Als Aufhängung konnte ich Reste eines Ikeabettes bzw. dessen Metallrahmens verwenden und musste außer ein paar Schrauben nichts neu kaufen. Wobei, stimmt nicht ganz, ich kaufte im ersten Schritt noch solches gelochtes Stahlblech, Flachstange genannt und noch vier Karabiner und ein Seil, mit deren Hilfe ich einen Seilzug basteln konnte und das Panel in den ersten Stock hochzog. Liest sich schnell, war aber durchaus spannend und langwierig :)

Zur Einspeisung hatte ich mir überlegt, nicht die vorhandene Außensteckdose zu verwenden. Auch wenn ich die Diskussion, ob man den Schukostecker direkt einstecken darf, natürlich verfolgt hatte und technisch keine Bedenken habe, entschied ich mich trotzdem dagegen, weil die Steckdose sehr gut zugänglich ist, die Umgebung auch mal feucht werden kann und genug Kinder rumspringen. Wenn ich es über die Steckdose machen würde, bliebe trotzdem immer im Hinterkopf, dass bei einem Defekt des Wechselrichters die Spannung vielleicht auch dann noch anliegt, wenn ein Kind draußen im Regen am Stecker zieht. Unwahrscheinlich, klar, ein besseres Gefühl ist es für mich trotzdem, das ganze außer Reichweite einer Kinderhand zu planen.

Die Überlegung war deshalb, die Konstruktion über die Außenlampe zu realisieren. Da die vorhandene Lampe allerdings nicht sonderlich smart war und das Balkonkraftwerk ja durchgehend einspeisen sollte – die Lampe also den lieben langen Tag leuchten würde, wurde sie durch eine mit Bewegungsmelder ersetzt. Der Fuß oder der Halter der Lampe bietet genügend Platz, um das Kabel von oben durch ein neu zu bohrendes Loch zu führen. Eine Messung zeigte 0,8W Standby-Verbrauch für Bewegungsmelder und integriertem Dämmerungssensor, wodurch verhindert wird, dass sie tagsüber leuchtet und nachts, wenn sich nichts bewegt. Hinter den Schalter der Lampe kam ein Shelly, womit es weiter smarter wurde: Zum Einen konnte die Lampe nun per Shelly-App, aber auch noch händisch per Schalter geschaltet werden. Zum Anderen wurde damit möglich, dem bald angeschlossenen Balkonkraftwerk mitzuteilen, wann Sonnenauf- und Untergang zu erwarten waren, d.h. der Standby-Verbrauch wurde durch automatisches Abschalten in der Nacht reduziert (wobei, wenn man ehrlich ist, ein Standby-Verbrauch jetzt tagsüber doppelt anfällt und nachts nur einmal, weil der Shelly ja auch etwas verbraucht). Wenn man doch mal nachts draußen Licht braucht, wird die Lampe einfach am Schalter eingeschaltet, wie das schon früher der Fall war. Einzig die Kontroll-Leuchte am Schalter zur Lampe funktioniert mit der Shelly-Verkabelung nicht mehr. Dazu bräuchte man einen Schalter, den man umbauen kann, jedoch ist mir das nicht so wichtig, als dass ich noch mal 30 Euro investieren würde und dann weitere 100 kWh bis zur Amortisation bräuchte. Die kommen schon durch die neue Lampe oben drauf.

So, jetzt fleissig die Ikea-Bettwinkel zerflext, in Dreieck-Form wieder zusammen und an das Panel geschraubt. Oben hatte ich mir aus einfachen Blechstreifen (vielleicht einen mm dick) große Haken gebogen und die ebenfalls an das Modul geschraubt. Das Gewicht des Moduls hing also im Wesentlichen an den vier oberen Haken und wurde unten durch zwei Winkel gestützt (auf dem Bild oben sieht es noch etwas anders aus, ich hatte ihm Nachgang die Anzahl der Halter oben verdoppelt). Versteift ist das ganze durch passend zugesägte Holzlatten, an denen auch der Wechselrichter verschraubt wurde. Das abgewinkelte Modul ist alles andere als ideal ausgerichtet und der Winkel ist auch viel zu steil, allerdings wollte ich nicht die ganze Optik des Hauses verschandeln. Im Nachhinein sollte sich herausstellen, dass der steile Winkel zwar im Sommer nicht die maximale Ausbeute verspricht, aber so auch im Winter die niedrig stehende Sonne einigermaßen gut eingefangen wird.

Das Modul hing nun also sicher, das Kabel wurde innerhalb des Lampengehäuses mit der Stromleitung verbunden und per Shelly-App wurde die Verbindung scharfgeschalten. Natürlich war es in Wirklichkeit nicht so einfach und schnell. Auch die Reihenfolge der Bilder stimmt nicht, da zwischendrin einiges an Zeit verstrich. Ich hatte zuerst provisorisch verkabelt, um überhaupt mal zu sehen, ob der Wechselrichter mit dem Einspeisen beginnt. Dazu stand das Solarmodul noch an der Wand gelehnt. Erst danach wurde sauber verkabelt und die Solarzelle mit der Halterung ans Geländer gehängt. Die Winkel kamen erst im dritten Schritt, im zweiten irgendwann zwischendrin der Shelly. Vorher hatte ich testweise per Lampenschalter die Einspeisung gesteuert.

Als dann alles soweit erledigt war, musste ich mich irgendwann nicht mehr darum kümmern, sondern erfreute mich nur noch regelmäßig beim Anblick der Shelly-App. Die Grundlast war tagsüber an sonnigen Tagen oft fast ganz gedeckt.

Grundlast

Apropos Grundlast. Wenn man das BKW beim Netzbetreiber anmeldet, kann man auf dem Formular bei meinem Beispiel einen Haken setzen, dass man entweder einen Zähler mit Rücklaufsperre hat (man also zwar vielleicht mehr Strom einspeist, als man verwendet, den dann aber verschenkt) oder sicherstellt, dass man eben keinen Strom einspeist. Um den Peak von 300W sicher nicht einzuspeisen, braucht man also eine ständige Last von mindestens 300W oder man bastelt sich mit zwei Shellys eine sogenannte Szene, die dann sinngemäß folgendes macht: Schalte das BKW erst dann frei, wenn die Last am zweiten Shelly über 300W ausmacht. Oder: Sobald das BKW über X Watt einspeist, schalte einen Verbraucher am zweiten Shelly ein, der den Strom verbrauchen kann.

Zur Grundlastermittlung kann man entweder ein Messgerät verwenden, dass zentral im Verteilerkasten misst oder, wenn man das wie ich nicht hat, sich ein altes Handy mit Timelapse-Funkion nehmen, dieses so vor den Stromzähler packen, so dass es vom Zählerstand ein scharfes Foto hinbekommt und anschließend mittels TimeLapse viele Fotos über den Tag, besser über mehrere Tage hinweg zu machen. Ich hatte mir der Einfachheit halber noch einen alten Digitalwecker neben den Zähler befestigt, der ebenfalls auf das Foto passte. Und ans Handy muss fast zwingend eine große Powerbank oder ein Netzteil angeschlossen werden. Am Schluss hat man also einen Haufen Bilder mit Zählerstand und Uhrzeit. Dann scrollt man da durch und schreibt sich alle paar Minuten oder mindestens jede Stunde, den Wert heraus. Wenn als einfaches Beispiel der Zählerstand sich im Schnitt in einer Stunde mindestens um 0,3kWh erhöht, hat man die Grundlast mit 300W beziffert. Es bietet sich an, dazu die Stunden nachts zu nehmen, wenn da nicht gerade ein Nachtspeicherofen betankt wird oder ein größerer Verbraucher wie Waschmaschine oder Trockner läuft. In meinem Fall laufen dauerhaft Kühlschrank, Router, diverse Repeater und Switches, ein paar wenige Standby-Verbraucher wie Mikrowellenuhr, Türklingeltrafo, Ladestationen von Staubsaugern und Telefonen, sowie die Umwälzpumpe der Warmwasserversorgung inkl. Heizung.

Als Tipp, das ganze einfacher abzukürzen. Wenn man im Jahr unter 2.680kWh auf der Stromrechnung hat, liegt man sehr sicher auch unter 300W Dauerlast und man dürfte auf dem o.g. Formular das Häkchen nicht setzen. 300W * 24h * 365 Tage ergeben diese stark 2,6MWh und die Wahrscheinlichkeit, dass man neben der Grundlast auch mal einen zusätzlichen Verbraucher laufen hat, ist doch recht hoch. Das ändert sich noch mal, wenn man davon ausgeht, dass die 300W nur während des Tageslichts und da auch nur unter recht idealen Bedingungen relevant sind und man natürlich argumentieren könnte, dass tagsüber immer mindestens 300 Watt verbraucht. So oder so bringt ein Messen mehr Sicherheit.

Das Balkonkraftwerk deckt nun schon eine Weile unsere Grundlast zumindest teilweise. Ehrlicherweise kommt man mit 300W Peak nicht sehr weit, allerdings halten sich die Kosten auch im Rahmen und wenn ich mir die Statistiken in der Shelly-App anschaue, wurden im schlechtesten Wintermonat zwar nur 10, in den Sommermonaten aber regelmäßig über 40kWh produziert und selbst verbraucht. Im Monatsmittel komme ich auf etwa 30 kWh, also (bei den angenommenen 30ct pro kWh) auf ganz grob 100 Euro im Jahr und das finde ich durchaus ordentlich. Es hat außerdem den Nebeneffekt, dass man sich mit dem Thema im kleinen Rahmen beschäftigen kann und ich merke auch deutlich, dass die Kinder auch verinnerlichen, dass der Strom nicht einfach so aus der Steckdose kommt, sondern der auch irgendwo produziert und bezahlt werden will. Das Thema schreit nach Erweiterung – da ein zweites Modul leider erst mal keinen Platz findet, wird es vielleicht in Richtung Akku gehen, also dass das Modul zuerst in den Akku einspeist (dann mit Peak 375W) und von dort der Wechselrichter bedient wird. Mein aktueller Stand ist hier aber, dass es nicht erlaubt ist. Eventuell wird es dann zusätzlich eine kleine Inselanlage geben, die dann diverse Akku-Geräte laden darf.

Ganz aktuell habe ich dieses kleine Komplett-Set gekauft und bin noch am Überlegen, wie ich das nutze. Ich habe bereits eine Mini-Inselanlage auf dem Gartenhaus und eine auf der Garage (die leider sonst keinen Stromanschluss hat). Beide Inselanlagen bestehen aus alten Autobatterien und je einem alten 50W-Modul. Beide sind im Prinzip nur für Licht in Form einer E27-LED-Birne und das Laden von Powerbanks bzw. des E-Bike-Akkus da. In der Garage hängt gelegentlich noch ein Erhaltungsladegerät für die Motorradbatterie dran, das war es dann aber schon.

Durch den LifePo4-Akku ist es etwas teurer, ich spiele da aber auch mit dem Gedanken, das irgendwann im Bus einzusetzen und meine Kompressorkühlbox autark zu machen. Wenn man es genau nimmt, könnte die kleine 50Ah-Batterie auch die Zweitbatterie im Bus ersetzen, das muss ich mir aber noch mal durch den Kopf gehen lassen.

Dometic CoolFreeze CFX 35 im VW Bus Multivan T5 oder T6

Vorerst habe ich das Set in eine Kiste eingebaut und kann damit – theoretisch – den Kühlschrank mal einen Tag betreiben oder ein paar Stunden fernsehen oder alle Smartdevices im Haus ein paar Mal durchladen. Das rechnet sich also aktuell überhaupt nicht und ist als Stromausfallvorsorge aufgrund der geringen Dimensionierung auch nicht wirklich geeignet, es ist aber eine nette Spielerei, wenn man – wie ich – im Moment nicht bereit ist, mehrere tausend Euro für die Luxusklasse auszugeben ;)

Mal schauen, wie es weitergeht!

Eins noch: WIE IMMER! Ich bin kein gelernter Elektriker und habe zwar sorgfältig recherchiert und alles nach bestem Wissen und Gewissen gemacht, übernehme aber keinerlei Verantwortung, wenn ihr das nachmachen wollt. Der Leitsatz „Strom macht klein, schwarz und hässlich!“ gilt auch hier und ihr solltet so etwas immer von Fachpersonal machen lassen, mindestens aber die Leitungslängen und -durchmesser im Blick haben, ganz zu schweigen von Akkus. Ihr wärt nicht die ersten, denen das Haus abbrennt, weil sie sich aus alten E-Bike-Akkus einen Solarspeicher bauen wollten!