Mit KI erstellt · 08. März 2024 um 06:52 AM, basierend auf DALL·E 3

Es gibt verschiedene Möglichkeiten um mit Hilfe der Sonne und dem Wind den Strom zu erzeugen und im eigenen Haus nutzbar zu machen!

Man kann:

• • den Strom direkt in das Hausnetz einspeisen – Hausnetzeinspeisung
    Diese dient als grüne Stromquelle, die den Strombedarf vom öffentlichen Stromnetz stark verringert!

  • den Strom in Batterien speichern, so daß er auch in sonnen- und windarmen Zeiten oder in der Nacht verfügbar ist – Inselanlage, die auch als
    Notstromversorgung dienen kann

  • die Hausnetzeinspeisung und Inselanlage miteinander kombinieren

Für die nachfolgend vorgestellten Solarstrom- und Windstromanlagen gelten die handelsüblichen Leistungs- und Produktgarantien bei den Solarmodulen und 2 Jahre Herstellergarantie bei dem Wechselrichter.

Ein paar Fakten zur Wirtschaftlichkeit der hier vorgestellten Solarstrom- und Windstromanlagen:

• • bei besten Bedingungen (sonniger Hochsommertag) erzeugen 500W-Solarmodule circa 2,5 bis 3 kWh
  • bei einer Windgeschwindigkeit von 11 m/s (kleine Bäume schwanken) liefert der Windgenerator seine max. elektrische Leistung von 400 W, weht dieser Wind 6 Stunden lang, dann liefert das Windrad 2400 Wattstunden
  • laut Erfahrungswerten von Experten, liefert die 500 W-Solaranlage 400 bis 500 kWh im Jahr und die 400 W-Windanlage, je nach Windverhältnissen, 400 bis 800 kWh im Jahr – zum Vergleich eine sparsame Kleinfamilie braucht ca. 1800 kWh im Jahr, eine 1000 W-Solaranlage liefert 800 bis 1000 kWh im Jahr
  • mit einer 500W-Solaranlage lassen sich zwischen 100 € und 125 € Stromkosten sparen, daß bedeutet die Anlage amortisiert sich bereits nach ca. 10 Jahren, größere Anlagen amortisieren sich noch schneller, weil die Anschaffungskosten, im Verhältnis geringer sind
  • mit der Windanlage lassen sich, je nach Windverhältnissen, zwischen 100 € und 200 € Stromkosten sparen, daß bedeutet die Anlage amortisiert sich nach weniger als 3 Jahren

In der Regel werden die Anlagen nur als Solarstromanlage ausgeliefert, da sich eine Windstromanlage erst in Gegenden ab mittleren Windgeschwindigkeiten von 5 m/s lohnt (dies gilt z. B. für Emden, an der Nordseeküste).

Die Hausnetzeinspeisung

ermöglicht es den Solar– und Windstrom direkt für den Betrieb des Kühlschranks oder des Wasserkochers zu nutzen. Der Strom muß also nicht zwingend zum E-Werk rückgespeist oder in einem Akku zwischengespeichert werden. 

Da der Strom immer den Weg des geringsten Widerstands nimmt, ziehen sich die im Hausnetz aktiven elektrischen Geräte den Strom, den sie brauchen und der am leichtesten verfügbar ist. Das ist natürlich der Solarstrom. Ist nicht genügend Solarstrom verfügbar, so holen sich die Geräte den benötigten Reststrom aus dem öffentlichen Stromnetz. 

Dauernde Stromverbraucher sind z. B. der Kühlschrank, der Gefrierschrank oder die elektronische Heizungsregelung. Auf diese sollte die Anlage ausgelegt werden.  

Der Tagesbedarf einer sparsamen Kleinfamilie (Vater, Mutter, 1 Kind) liegt bei etwa 4,5 kWh. Für den Eigenbedarf dieser Kleinfamilie reichen 1500 Watt. Das sind z. B. 6 Module mit jeweils 250 Watt. Diese erzeugen an einem sonnigen Hochsommertag ca. 6 kWh. So eine kleine Solaranlage gibt es als Komplettpaket bereits für 2600 €.

Was passiert, wenn die Solaranlage mehr Strom erzeugt, als im Hausnetz verbraucht wird? Ist der Strombedarf der im Hausnetz aktiven Verbraucher geringer, als der von den Solarmodulen gelieferte Strom, dann wird dieser überschüssige Strom automatisch in das öffentliche Netz zurückgespeist. Der Strom fließt jetzt in umgekehrter Richtung über den Hauptstromzähler, der dann rückwärts laufen würde. Deshalb ist im Stromzähler eine Rücklaufsperre eingebaut. 

Die Rückspeisung muss beim Netzbetreiber angemeldet werden und der Wechselrichter muss direkt mit einem Zweirichtungszähler (Dreiphasen-Ferraris-Zähler) verbunden werden. Dieser Zähler, der vom Netzbetreiber gekauft werden muss, mißt und protokolliert sowohl den vom E-Werk benötigten Strom, als auch den überschüssigen Solarstrom, der zum E-Werk rückgespeist wird. Außerdem sollte ein zusätzlicher Zähler für den Eigenverbrauch installiert werden. Das alles muss von einem Elektriker gemacht werden. 

Damit die am Hausnetz angeschlossenen, elektrischen Geräte betrieben werden können, muss der Solar-Gleichstrom in einen entsprechenden Wechselstrom gewandelt werden. Der Wechselrichter muss diesen Wechselstrom mit dem Netzstrom synchronisieren. Dabei müssen entsprechende vom Netzbetreiber vorgegebenen Sicherheitsstandards eingehalten werden. Diese sind in der VDE-AR-N 4105 genauer beschrieben. So muß der Wechselrichter beispielsweise bestimmte Grenzen einhalten, was Frequenz und Amplitude betrifft. Wenn die Schwankungen zu groß werden oder die Netzspannung ausfällt, dann schaltet sich der Wechselrichter ab.

Wäre der Strombedarf immer höher als der Strom den die Solarmodule liefern, dann könnte man theoretisch die Solarmodule bzw. den Wechselrichter direkt an die nächste Steckdose im Hausnetz anschließen. In der Regel ist das aber nicht der Fall, so daß ein rückspeisungsfähiger Stromzähler erforderlich ist. Nicht zuletzt sind die einzelnen Stromkreise im Hausnetz für bestimmte Grenzströme ausgelegt (meist 16 A, bei höheren Strömen löst der Sicherungsautomat aus). 

Angenommen es sind folgende Dauerverbraucher am Hausnetz angeschlossen: Ein energiesparender Kühlschrank mit kleinem Gefrierfach: 150 W | eine sparsamer Gefrierschrank 140 W | ein Internet-Router: 10 W | zwei Schnurlos-Telefone: 1 W; Der Gesamtleistungsbedarf der Geräte wäre 301 W.

Eine 500 Watt-PV-Anlage wäre also ausreichend um während der Sonnenstunden von April bis einschließlich Oktober die Leistung für die Dauerverbraucher zu erzeugen.
Schon diese kleine Anlage würde während der Hochsommer-Monate mehr Leistung liefern, als die im Hausnetz angeschlossene Grundlast verbraucht. Damit wäre ein Zweirichtungszähler erforderlich.

Eine Alternative zum Zweirichtungszähler, wäre eine Schaltung, die den überschüssigen Solarstrom in einem Akku zwischenspeichert und ihn somit zeitunabhängig verfügbar macht. Die im nächsten Abschnitt „Inselanlage“ vorgestellten Beispiele zeigen, wie solche Lösungen aufgebaut werden. Diese Lösungen können auch als Notstromversorgung dienen.

Die Inselanlage (Notstromversorgung)

Mit einer Notstromversorgung können die besonders wichtigen elektrischen Geräte (Lampen, Wasserkocher, Kühlschrank, …), auch ohne das öffentliche Stromnetz betrieben werden. So ein Notfall wäre z. B., wenn das öffentliche Stromnetz für längere Zeit ausfällt.

Grundsätzlich können Sie eine Inselanlage überall dort anwenden, wo kein öffentliches Stromnetz zur Verfügung steht.

Die Inselanlagen sind geeignet für:

• • Outdoor-Anwender (z. B. Hausboot, Berghütte, Fischerhütte)
  • wachsame Menschen, die sich eine kleine Notstromversorgung aufbauen möchten, die den schlechten Zustand unserer Stromnetze kennen und deshalb wissen, daß wir in Zukunft häufiger mit Stromausfällen rechnen müssen
  • Menschen, die viel unterwegs sind und deshalb eine autarke Stromversorgung brauchen (z. B. Verkaufsstand, Verkaufswagen, Wohnmobil, Segelyacht, Motorrad- und Fahrradfahrer auf Tour)

Die Kombination aus Stromspeicher und Hausnetzeinspeisung (AllinOne-PV-Anlage)

Mit Hilfe einer entsprechenden Umschalt-Elektronik wird der Solarstrom so gut es geht in das Hausnetz eingespeist, falls mehr Solarstrom erzeugt, als benötigt wird, so wird dieser in Batterien gespeichert.  So kann man den Solarstrom weitestgehend vor Ort verbrauchen und schafft sich damit ein Stück Unabhängigkeit von der Strompreisgestaltung der Energieversorger und kann den weiter steigenden Strompreisen gelassener entgegen sehen.

Selbst ein Balkonkraftwerk mit Stromspeicher bauen …

Mit Hilfe meiner Bücher bzw. Foto-Bauanleitungen.

In diesen Büchern zeige ich Schritt für Schritt wie man ein Balkonkraftwerk mit Stromspeicher dimensionieren und bauen kann.