Solar-Balkonkraftwerk

Ein Solar-Balkonkraftwerk ist aufgrund der Energiewende in Deutschland sowie die noch sicherlich weiterhin andauernde Energiekrise in aller Munde. Selbst grünen Strom erzeugen, nachhaltig Stromkosten reduzieren und das mit relativ geringen Anschaffungskosten, das hört sich doch prima an.

Was ist ein Solar-Balkonkraftwerk, worin liegen die Unterschiede sowie Vor- und Nachteile zu einer „richtigen“ PV-Anlage und wie war das noch gleich mit dem korrekten Stromzähler und Mitteilungen an den Netzbetreiber sowie Registrierung ins Marktstammdatenregister bei der Bundesnetzagentur? Es gibt sicherlich zunächst viele offene Fragen zum Thema Balkonkraftwerk. Einige Punkte habe ich in dem vorherigen Beitrag angeschnitten, dennoch möchte ich mich in diesem Betrag mich hauptsächlich um das Thema Solar-Balkonkraftwerk fokussieren. Ich gebe Dir auch einige praktische und Spar-Tipps mit auf den Weg, Anlaufstellen zur Beschaffung und Information und noch weiteren, sonstigen Ratschläge, die ich auch erst vor Errichtung meines Solar-Balkonkraftwerk recherchieren musste.

Was ist ein Solar-Balkonkraftwerk?

Ein Solar-Balkonkraftwerk, kurz BKW, ist eine steckerfertige, kleinere PV-Anlage mit einer in Deutschland maximalen zulässigen Systemleistung von 600 Watt pro Zähler. Dieses System besteht aus einem Micro-Wechserichter (max. 600 Watt)*, auch Inverter genannt, ein oder mehrere Photovoltaik-Module sowie einen Stecker oder Kabel zum Verbinden an das eigene Hausnetz. Dieses kann einfach mit einem Schuko-Stecker erfolgen, aber auf die Vor- und Nachteile sowie Gefahren gehe ich später ein. Ein Balkon-Solarkraftwerk wird über das vereinfachte Anmeldeverfahren angemeldet, so dass die komplexeren Netzanschluss- und Inbetriebsetzungsanträge nicht erforderlich sind. Dafür erhalten Besitzer eines Balkonkraftwerks auch keine Vergütung, falls die Anlage mehr Strom liefert als tatsächlich benötigt wird und dieser ins öffentliche Stromnetz übergeben wird. In erster Linie soll der erzeugte Strom per Solar-Balkonanlage auch selbst genutzt werden. Solar-Balkonkraftwerke beinhalten keinen Akku, so dass bei schlechter Witterung oder in der Nacht kaum bis keinen Strom produziert wird.

Obwohl das Balkonkraftwerk den „Balkon“ im Namen trägt, muss dieses nicht unbedingt am Balkon befestigt werden. Freiflächen, Terrasse oder Dach eines Gartenhäusschen wären weitere Aufstellmöglichkeiten eines Solar-Balkonkraftwerks. Dafür gibt es auch die verschiedensten Montagematerialien für das Balkonkraftwerk. Es gibt entsprechende Klemmen für Brüstungen, Dachhaken für Betonziegel und Bitumenschindelplatten, Stockschrauben für Trapez- und Wellendächer und Aufständungen für Freiflächen.

Wie muss ein Solar-Balkonausgerichtet werden?

Den besten Ertrag gibt es, wenn das Solar-Balkonkraftwerk exakt südlich ausgerichtet wird. Oftmals kann dieses jedoch aus den örtlichen Gegebenheiten nicht umsetzbar sein, dennoch können die Module auch Richtung Osten oder Westen zeigen. Dann liegt der höchste Ertrag, jedoch nicht Vergleichbar mit der Südausrichtung, vor- bzw. nachmittags an. Entscheidend ist es ebenso, dass die PV-Module nicht verschattet werden. Dieses macht sich sehr auf den Ertrag negativ bemerkbar. Auch nicht zu vernachlässigen ist der vertikale Winkel zur Sonne hin, der im Jahresverlauf sich verändert. Welcher Winkel in welchem Monat optimal ist, dass kannst du im weiteren Verlauf des Beitrags in einer Tabelle erfahren.

Kann die Gesamtleistung der PV-Module größer als 600 Watt sein?

Ja, wenn der Eingang des 600 Watt-Wechselrichters gemäß Datenblatt mehr verträgt, dann können demnach auch die 600 Watt überschritten werden. Z. B. bei dem Wechselrichter Hoymiles HM-600* ist die max. Leistungsaufnahme 780 Watt. Ich persönlich würde auch mehr PV-Leistung anschließen, damit ich auch an bewölken Tagen nah an der maximal möglichen 600 Watt des Wechselrichters komme.

Macht ein Balkonkraftwerk mit nur 300 Watt Sinn?

Absolut, wenn z. B. nur begrenzter Platz zum Aufstellen besteht oder deine persönliche Grundlast tagsüber relativ gering ist. Das kann der Fall sein, wenn tagsüber niemand Zuhause bzw. alle Personen zur Arbeit gefahren sind und die Standardgeräte wie die Gefrier- und Kühlkombination und sonstige Geräte in Standby (z. B. digitale Uhr im Backofen) betrieben werden. Je nach Bedarf machen die größeren 600 Watt-Balkonkraftwerke keinen Sinn, da der überschüssige Strom nicht vergütet wird.

Für ein kleineres 300 Watt-Balkonkraftwerk wird demnach ein 300 Watt-Wechselrichter (z. B. Hoymiles HM-300*), Betteri-Enkappe*, Gummikabel Betteri auf Schuko-Stecker* und ein entsprechendes Solarmodul (gemäß Datenblatt bis max. 380 Wp) benötigt. Aktuell können die Komponenten exkl. Montagematerial schon für weniger als 500 EUR erworben werden.

Welche Anlage hast du?

Ich hatte konkrete Vorstellungen, welche Einzelteile ich für mein Solar-Balkonkraftwerk verbauen möchte. Klar war, dass ich etwas über die 600 Watt max. PV-Leistung gehen wollte und Full Black-Module verbauen wollte. Mein Solar-Balkonkraftwerk befindet sich nämlich nicht auf einem Balkon, sondern auf dem Terrassendach in südlicher Ausrichtung.

Insgesamt habe ich mit dem Erwerb in Einzelteilen im Gegensatz zu einem fertigen Balkonkraftwerk-Set ca. 40% gespart. Ich habe mich für den Micro-Wechselrichter Hoymiles HM-600* entschieden. Da es an diesem Wechselrichter möglich ist direkt zwei Module anzuschließen, habe ich mich für zwei Solar-Module (JA Solar JAM60S21-370/MR 370Wp Fullblack) mit je 370 Watt entschieden. Ich persönlich finde die „Fullblack“-Module schöner, da die einzelnen Zellen auf den schwarzen Platten weniger zu sehen sind. Wer auf diese Optik verzichten kann, kann dabei auch einige Euros bei der Auswahl von PV-Modulen sparen. Teurer wird es bei Glas-Glas-Module, die halbdurchlässig sind und etwas Licht durchlassen. Das macht ggf. bei Terrassendächer und Wintergärten Sinn.

Aktuell habe ich die steckerfertige PV-Anlage an einer gewöhnlichen Schuko-Steckdose angeschlossen. Später möchte ich die Schuko-Steckdose* gemäß der DIN-Norm DIN VDE V 0100-551 und DIN VDE V 0100-551-1 gegen eine spezielle Energiesteckvorrichtung auswechseln. In meinem Fall wird es eine Wieland-Einspeisesteckdose* werden. Zum Nachvollziehen der Erträge habe ich eine unkomplizierte Shelly Plug S* dazwischen gesteckt. Später, sobald die Wieland-Steckverbindung steht, werde ich einen Shelly 1PM* versteckt in einer Verteilerdose anschließen.

Was ist beim Stromzähler zu beachten? Muss er ausgetauscht werden?

Der Stromzähler ist Sache eures Messstellenbetreibers z. B. Westnetz, Stadtwerke etc. und kann ebenfalls schnell per Suchmaschine oder meistens mit einem Blick auf die letzte Stromabrechnung ermittelt werden. Die Voraussetzung ist ein moderner, digitaler Stromzähler bzw. ein intelligentes Messsystem, die beide Energierichtungen (Strom beziehen und einspeisen) erfassen kann und eine Rücklaufsperre beinhalten. Also die alten, analogen Stromzähler mit Drehscheibe (Ferarris-Stromzähler) sind für das Vorhaben Balkonkraftwerk nicht geeignet und muss zuvor nach Vereinbarung vom Messstellenbetreiber gegen eine moderne Messeinheit ausgetauscht werden. Dieses muss sowieso laut Gesetz bis spätestens 2032 in allen Haushalten erfolgen. Im Zweifel, ob dein Zähler geeignet ist, reicht eine kurze Nachfrage per E-Mail aus, was ich auch gemacht habe. Bei mir wurde in diesem Sommer die mMe 4.0 / ED300L des Herstellers EMH metering eingebaut und ist laut Messstellenbetreiber für den Betrieb eines Solar-Balkonkraftwerks geeignet.

Was ist beim Wechselrichter zu beachten?

Für ein Balkonkraftwerk sollte die Ausgangsleistung nicht die 600 Watt in Deutschland überschreiten. Ein Wechselrichter sollte unbedingt mit einem NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz) ausgestattet sein. Ein entsprechendes NA-Schutz- und Einheiten-Zertifikat sollte in jedem Fall vorliegen, da es auch nachträglich eurem Netzbetreiber zur Vorlage verlangt werden kann.

Nachträglich können diese Zertifikate von einigen Anbieter auch aus dem Internet entnommen werden.

• NA-Schutz-Zertifikat von Hoymiles
• Einheiten-Zertifikat von Hoymiles
• NA-Schutz-Zertifikat für Growatt
• Einheiten-Zertifikat für Growatt
• NA-Schutz-Zertifikat für Deye
• Einheiten-Zertifikat für Deye
• NA-Schutz-Zertifikat für Bosswerk
• Einheiten-Zertifikat für Bosswerk

Also wenn auf die bekannten und gängigen Wechselrichtermodelle zurückgegriffen wird, gibt es auch keine Probleme. Diese sind Hoymiles HM-600, Hoymiles HM-300*, Growatt 600 TL-X, Deye SUN600 u.v.m.

Ebenfalls ist darauf zu achten, dass eine Endkappe dabei oder noch zu bestellen ist. Außerdem muss je nach Anschluss ein Kabel von Betteri BC01 auf den entsprechenden Anschlussstecker (Wieland, Schuko oder Direktverdrahtung) dazu bestellt werden.

Schuko- oder Wielandstecker?

Norm ist nicht Gesetz, jedoch möchte ich mich an die Norm aus unterschiedlichen Gründen halten. Das ist nur meine persönliche Meinung und möchte keine Empfehlung oder auch keinen rechtsverbindlichen Rat geben.

Sicherheit und Gefahr minimieren

Eine Solaranlage liefert wie eine Batterie durchgehend Energie. D. h. sobald der Schukostecker gezogen wird, liegt eigentlich Strom am Stecker weiterhin an. Eine falsche Bewegung und man kommt schnell mit den Händen an den Stecker heran. ABER! Zulässig sind Wechselrichter mit einem NA-Schutz, der dazu dient den Strom in Bruchteilen einer Sekunde abzuschalten, sofern er sich nicht mehr mit dem 50Hz-Hausnetz synchronisieren kann. Demnach sollte durch den NA-Schutz kein Strom am Schukostecker vorliegen. Die Garantie, dass dieser NA-Schutz auch mal fehlerhaft sein könnte, habe ich nicht und deswegen werde ich den Schukoanschuss gegen einen Wieland-Stecker wechseln. Bei dem Wieland-Stecker sind die Kontakte innenliegend und somit besteht ein Schutz vor ungewollten Kontakt mit den Kontakten.

Auch wenn eine andere Person den Stecker zieht, es geschieht dabei ein Unfall und er Fall landet vor Gericht oder ist ein Versicherungsfall, dann könnte bei der Urteilsfindung zu Gunsten der Norm entschieden bzw. abgewogen werden.

Solar-Balkonkraftwerk im Komplettset oder einzelne Komponente kaufen?

Drei wesentliche Faktoren spielen dabei eine Rolle, Geldbeutel, Zeit und Vorkenntnisse im Bereich Markt und Elektrotechnik. Wer es bequem mag und sich nicht tiefer informieren möchte, der kann durchaus zu einem fertigen Set greifen. Nachteilig ist dagegen ein Aufpreis von bis zu 40% und oftmals sind es nicht die besten Produkte, die im Set enthalten sind. Wie bereits oben beschrieben wollte ich auch unbedingt Fullblack-Module des Herstellers Jinkosolar oder JA Solar. Letztendlich wurde ich auf ein Angebot von Westmünsterland-Solar aufmerksam und habe die zwei Module direkt mit einem Opel Vivaro im Lager in Rhede bei Borken abgeholt. Das hat halt wieder Zeit gekostet, aber habe mich auch gerne damit auseinandergesetzt. Was im Set ebenfalls entfällt ist das Suchen und der Preisvergleich im Internet. Es hat etwas gedauert, konnte jedoch den Hoymiles HM-600-Wechselrichter aus Österreich für unter 300 EUR bestellen.

Letztendlich ist es deine Entscheidung. 🙂

Förderung durch deine Stadt bzw. Gemeinde

In einigen Städten und Gemeinde gibt es auch evt. Förderungen, die z. B. das erste Modul euch finanzieren. Informiert euch am besten auf der Internetseite eurer Verwaltung oder greift direkt zum Hörer und fragt nach. Einige Verwaltungen haben bereits Klimamanager, die es am besten wissen sollten.

Anlaufstellen

• Einzelne PV-Module (WML-Solar, photovoltaik4all.de)
• Wechselrichter Hoymiles HM-600 (e4mobility.de)
• Aluprofile und Profilverbinder (myaluprofil.de)
• Dachhaken, Hammerkopfschrauben (wolf-online-shop.de)
• End- und Mittelklemmen, Nut8 M8-Nutensteine (eBay-Verkäufer power4heating, weloe // Modulhöhe beachten)
• Amazon (weiteres Zubehör u.a. Nut8 M8-Nutensteine, Shelly Plug S* / Shelly 1PM*)

Vereinfachte Anmeldung beim Netzbetreiber

Leider kenne ich deinen Wohnort und somit Netzbetreiber nicht, aber das kannst du zügig mit Hilfe einer Suchmaschine ermitteln oder du schaust einfach in der letzten Stromrechnung nach. Oftmals gibt es auf deren Internetseite ein vereinfachtes Anmeldeformular (siehe Beispiel der Stadtwerke Lünen), dieses du ausgefüllt an den zuständigen Netzbetreiber zusendest. Einige, wie u. a. Westnetz, bieten auch die Möglichkeit der Online-Anmeldung an. Es ist wirklich nicht kompliziert, da oftmals nur deine persönlichen Daten als Anlagenbetreiber, Kontaktinformationen sowie Zählernummer erhoben werden.

Anmeldung und Registrierung ins Marktstammdatenregister bei der Bundesnetzagentur

Als letzten, obligatorischen Schritt musst du dich noch im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur als Benutzer registrieren, dich als Marktakteur anmelden und dein neues Balkonkraftwerk als neue Einheit anmelden. Dieses kann auf der Internetseite https://www.marktstammdatenregister.de/MaStR innerhalb von 15 Minuten durchgeführt werden.

In 6 Schritten zum Balkonkraftwerk

1. Informieren/Nachfragen beim Messstellenbetreiber (Stadtwerke, Westnetz usw.), ob der Zähler für ein Balkonkraftwerk geeignet ist und ggf. Aufstellerlaubnis bei deinem Vermieter einholen
2. Grundlast ermitteln // welche Leistung soll mein Balkonkraftwerk max. liefern?
3. Preise vergleichen und Balkonkraftwerk in Einzelteilen oder als Set in der gewünschten Größe kaufen
4. Anmeldung beim Netzbetreiber durchführen
5. Montage und Inbetriebnahme
6. Registriervorgang auf der Internetseite des Marktstammregisters

Welcher Winkel für Solaranlagen ist optimal?

Der Winkel zur Sonne ist je nach Jahreszeit sehr unterschiedlich. Für Mitteldeutschland, zum Beispiel für die Region Dortmund wären 41,7° Grad optimal, sofern der Winkel sich nicht nachträglich und einfach anpassen lässt. Sollte der Winkel deiner PV-Anlage anpassbar sein, so kannst du dich an die folgende Monatsdarstellung halten.

• Januar – 75°
• Februar – 66°
• März – 54°
• April – 38°
• Mai – 23°
• Juni – 17°
• Juli – 20°
• August – 32°
• September – 47°
• Oktober – 62°
• November – 72°
• Dezember – 77°

Quelle: Optimal Tilt Angle (free) – Android-App

Weitere Tools sind sonnenverlauf.de und die PVG Tools der Europäischen Komission.

Energieüberschuss mit Shelly nutzen

Manchmal, vor allem im Sommer, kann es durchaus vorkommen, dass mehr Energie erzeugt wird als die durchschnittliche Grundlast. Da für Balkonkraftwerke der überschüssige Strom in das öffentliche Netz ohne Vergütung eingespeist wird oder einfacher ausgedrückt, dass du Strom verschenkst, kann in diesem Fall gezielt weitere Verbraucher wie z. B. Ladegeräte für E-Bikes und sonstige Akkus oder eine Poolpumpe eingeschaltet werden.

Diesen Anwendungsfall kann ohne großen (finanziellen) Aufwand mit zwei Shelly Plug S* bewerkstelligt werden. Shelly Plug S* sind smarte Stecker für die Steckdosen die sehr einfach in dein Heimnetzwerk (WLAN) integrierbar sind. Der eine Shelly Plug S wird am Solar-Balkonkraftwerk zwischengesteckt, der andere direkt am Verbraucher. Nun kann am Smartphone eine Szene eingerichtet werden, die z. B. den Shelly Plug S am Verbraucher einschaltet, sobald am ersten Shelly Plug S über 500 Watt gemessen wird. Eine zweite Szene kann den Shelly Plug S wieder ausschalten, sobald sich die Leistung bspw. unter 480 Watt befindet. Wenn das Balkonkraftwerk ohne Stecker verdrahtet wird, dann kann stattdessen ein Shelly 1PM* angeschlossen werden.

Solar-Balkonkraftwerk erweitern und optimieren

Ich habe nochmal ca. 150 Euro in das Optimieren meines Balkonkraftwerks investiert, um eine motorisierte, automatisierbare Winkelanpassung selber zu bauen. Dabei sorgen drei Linearantriebe* für die entsprechende Muskelkraft für das Aufstellen und Absenken der beiden Solarmodule. Die Mechatronik ist smart und in meiner Home Automatisierung integriert, so dass ich die Motoren per Smartphone in der Shelly App oder per Sprachassistenten, Alexa und Google, ansteuern kann.

Untergebracht ist die gesamte Steuertechnik in einer 10x10cm großen Stromverteilerbox für den Aussen-Bereich . Auf dem Deckel habe ich mit einem Dremel* ein Rechteck ausgefräst, um dort für die lokale Ansteuerung der Solarmodule einen Wippschalter* zu platziert. Insgesamt sind in der Verteilerbox drei Shellys beherbergt, ein Shelly Plus 1* für das Auffahren der Module, ein Shelly 1* für das Herunterfahren sowie ein weiterer Shelly 1* für die Ansteuerung des optionalen Regensensors*. Da die Shellys miteinander interagieren können, so habe ich z. B. vorgegeben, dass die Solarmodule wieder herunterfahren, sobald es regnet. Das gesamte System ist auch mit dem Einsatz von nur Shelly 1* möglich, allerdings kann ich mit dem Shelly Plus 1* Skripte hinzufügen und habe mir dadurch die Möglichkeit jetzt schon erfüllt. Was allerdings noch sehr wichtig ist, ist die Verwendung eines kleinen Schaltrelais* und wird zwischen den Motor(en) und den zwei Shellys für die Ansteuerung angeschlossen.

Ich habe diese Shellys auch in der Shelly Cloud hinzufügen, damit ich auch von Unterwegs, im Büro oder im Urlaub den Winkel der PV-Module einstellen kann.

Täglich den Winkel zur Sonne anpassen

Seit diesem Monat habe ich auf einem Raspberry Pi 4 Home Assistant eingerichtet. Home Assistant ist eine Smart Home Plattform mit der ich herstellerübergreifend Smart Home-Geräte miteinander kombinieren kann und erweiterte Automatisierungen erstellen kann. Eine davon betrifft das Solar-Balkonkraftwerk.

Ich bin gelernter Anwendungsentwickler und vielleicht liegt es in der Natur, dass ich immer weiter Dinge ausprobiere, neue Lösungswege finde und optimiere. Mit Home Assistant hinterlege ich täglich die Uhrzeit, an dem die Sonne ihren Höchststand hat, denn dieses weicht stetig von Punkt 12 Uhr ab. In meiner Region rund um Dortmund sind es frühestens 12:13 Uhr und spätestens 13:36 Uhr. Ebenso speichere ich mir einen weiteren Parameter ab, der zu der o.g. ermittelten Uhrzeit den Sonnenwinkel (Elevation) ermittelt. Welchen Winkel dann die Solarpanelle des Solar-Balkonkraftwerks haben müssen, ist mit 90° – Sonnenwinkel rasch ermittelt.

Bis hierhin funktioniert das tadellos, denn die Werte werden so in Home Assistant automatisch und täglich-frisch hinterlegt. Ein kleiner Makel gibt es, denn der Winkel der Solarmodule muss schon zu Sonnenaufgang gestellt werden, denn die aktuellen Tageswerte stehen erst zum Sonnenhöchststand zur Verfügung.

Deshalb wird der Winkel basierend auf die Werte des Vortags gestellt. Allerdings kann diese Abweichung getrost vernachlässigt werden. Sobald ich wieder etwas Zeit habe, finalisiere ich auch die letzte Etappe. Ich muss zunächst mit einem Winkelmesser den minimalen sowie maximalen Aufstellwinkel ermitteln. Ebenfalls muss ich die Gesamtzeit zum Ausfahren messen und mit dem klassischen Dreisatz feststellen, wie viel Grad pro Sekunde erreicht werden. Dann kann ich es in einer Automatisierung, die nach Sonnenaufgang angesteuert wird, hinterlegen, wie lange der Motor für die Aufstellung der Solarmodule mit dem entsprechenden Winkel eingeschaltet werden soll. Vorausgesetzt ist, dass der Regensensor kein Regen meldet und die Windgeschwindigkeit unter 50 Km/h beträgt. Schließlich ist es ja auch kein Segelboot auf dem Terrassendach. 🙂

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• Shelly Plus 1
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• DC-Netzteil 12V 10A
• 3x Linarmotoren

Hinweis: Ich übernehme keine Haftung über eine unzureichende oder fehlerhaften Montage, Unfälle und Schäden. Bitte achtet unbedingt an eure Sicherheit und lässt im Zweifel einen Fachmann die Arbeiten ausüben. Vorallem bei Arbeiten an elektronischen Systemen kann Lebensgefahr bestehen!

Dieser Beitrag beinhaltet Affiliate Links direkt zu den Produkten auf Amazon. Werbung besteht nur im Rahmen von Marken-/Produktnennung und habe die o. g. Produkte selber käuflich erworben.

Dieser Beitrag wurde erstellt am 27. Dezember 2022 von Christian Schwarz (chriz)