Mini Photovoltaikanlagen, sogenannte Balkonkraftwerke, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und viele Menschen denken über eine Anschaffung nach. Aus diesem Grund kommt vermehrt die Frage auf „Was bringt ein Balkonkraftwerk wirklich?“.
Eine Mini PV Anlage bringt einem Endverbraucher mehrere Mehrwerte. Um die Frage, was ein Balkonkraftwerk wirklich bringt, beantworten zu können, haben wir die Mehrwerte unterteilt. Die Unterteilung erfolgt in monetäre und nicht monetäre Mehrwerte.
Nicht monetäre Mehrwerte eines Balkonkraftwerks
Es drängt sich die Frage auf, wie viel Geld sich mit einem Balkonkraftwerk einsparen lässt. Dabei bringen Balkonkraftwerke weitere Mehrwerte mit sich, als nur das Einsparpotenzial.
Die Abbildung 1 zeigt die drei für uns wichtigsten Mehrwerte, die ein Balkonkraftwerk zu bieten hat.
Abbildung 1: Aufgeständerte Mini-Solaranlage (eigene Darstellung).
- Direkt nutzbar: Die vom Balkonkraftwerk produzierte Energie wird dort produziert, wo sie verbraucht wird. So entstehen keine Transportverluste, da der Strom nicht hunderte Kilometer durch das Stromnetz zum Endverbraucher fließt.
- Einfache Installation: Die Balkonkraftwerke lassen sich ohne Spezialwissen aufbauen und werden zumeist in eine haushaltsübliche Steckdose gesteckt. Sobald Sonnenlicht auf das Solarmodul trifft, wird Strom dem häuslichen Stromnetz zugeführt. Dieser Strom wird anschließend von Energieverbrauchern, wie Kühlschrank oder Radio, genutzt.
- Grüner Strom: Eine Steckersolaranlage bringt ein nachhaltiges Detail auf den Balkon, in den Garten oder auf das Dach. Wie lässt sich besser sicherstellen, dass nachhaltig produzierten Strom genutzt wird, als ihn selbst zu erzeugen. Mit der Nutzung einer Mini PV Anlage tragen sie zur Reduzierung der CO₂-Emissionen bei. Mit Ihrer Entscheidung, eine Steckersolaranlage zu kaufen, helfen Sie die Umwelt zu schonen.
Monetärer Mehrwert eines Balkonkraftwerks
Bei der Frage „Was bringt ein Balkonkraftwerk wirklich?“ denken viele Menschen zuerst an das Einsparpotenzial.
Wie viel Geld wirklich eingespart wird, hängt von drei Faktoren ab:
- Wie hoch ist der Strompreis?
- Wie viel Strom produziert das Balkonkraftwerk tatsächlich?
- Wie viel Strom wird direkt verbraucht?
Nehmen wir unser Baltic Sun 600 Plus Balkonkraftwerk als Beispiel. Das Baltic Sun 600 Plus besitzt 2 Solarmodule, die zusammen eine Leistung von 750 Wp (2 × 375 Wp) vorweisen. Bei einer idealen Ausrichtung und idealen Bedingungen lassen sich mit diesem Balkonkraftwerk bis zu 750 kWh im Jahr produzieren. Diese idealen Bedingungen herrschen allerdings nicht überall vor. Zur Orientierung lassen sich sogenannte Einstrahlungskarten (z. B. vom Deutschen Wetterdienst) heranziehen. Darauf lassen sich Näherungswert für die örtliche Strahlungsenergie ablesen. Die Werte können um bis zu +/- 15 Prozent schwanken und sollten nicht für eine Prognose verwendet werden. Der Wert dient eher der Orientierung.
Hinweis: Für den Ertrag eines Balkonkraftwerks ist nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung wichtig. Ebenso wichtig ist die indirekte Einstrahlung, die sogenannte diffuse Strahlung. In unseren Breitengraden stammt circa die Hälfte der Strahlungsenergie aus diffusem Licht.
Des Weiteren ist der Ertrag des Balkonkraftwerks durch die Leistung des Wechselrichters limitiert. Mit größeren und leistungsfähigeren PV-Modulen lässt sich generell mehr Ertrag generieren. Größere PV-Module werden bei einem Balkonkraftwerk eingesetzt, um die Leistung des Wechselrichters möglichst gut auszunutzen. Dieses Spiel hat aber seine Grenzen.
Im Internet steht oft die Behauptung, dass ein Balkonkraftwerk so viel kWh produziert, wie die PV Module Wp haben. Dies ist nicht immer der Fall. In dem Kapitel „Wie viel Wp sollte ein Balkonkraftwerk haben“ wird dieses Thema detailliert thematisiert. Diese Punkte sind wichtig, um bei der Frage „Was bringt ein Balkonkraftwerk wirklich?“ alle Grenzen zu berücksichtigen.
Für ein nachfolgendes Beispiel nehmen wir an, dass unser Balkonkraftwerk an einem Standort in Mitteldeutschland steht. Des Weiteren ist das Balkonkraftwerk sehr gut ausgerichtet. Zusätzlich berücksichtigen wir, für die Ermittlung des Ertrags, direkte und diffuse Sonneneinstrahlung.
Gehen wir einmal davon aus, dass wir 687 kWh in diesem Jahr mit unserem Balkonkraftwerk produzieren. Anschließend benötigen wir zur Ermittlung unseres jährlichen Einsparpotenzials noch unseren Strompreis. Bei einem angenommenen Preis von 38 Cent / kWh ergibt sich folgendes Einsparpotenzial.
687 kWh * 0,38 € / kWh = 261, - € Ersparnis pro Jahr
Abhängig vom Strompreis fällt die Ersparnis dementsprechend höher oder geringer aus. Je höher der Strompreis ist, desto höher ist das Einsparpotenzial, das mit dem Balkonkraftwerk generiert wird. Auf diese Weise profitieren Sie von steigenden Strompreisen. Steigt Ihr Strompreis zum Beispiel von den 38 Cent auf 40 Cent, so würde die Ersparnis pro Jahr um 14,- € auf 275,- € wachsen.
687 kWh * 0,40 € / kWh = 275, - € Ersparnis pro Jahr
Die Abbildung 2 zeigt noch auf, wie der Strompreis das Einsparpotenzial bedingt. Als Ergänzung: Bei einer Kalkulation über mehrere Jahre hinweg sollte auch der Strompreisanstieg berücksichtigt werden (z. B. 3 Prozent im Durchschnitt).
Abbildung 2: Preis/Ertrag-Übersicht (eigene Darstellung).
Ein weiterer Punkt, ist der Anteil am produzierten Strom, der direkt verbraucht wird. Auch wenn das Balkonkraftwerk 687 kWh im Jahr produziert, wird gegebenenfalls nicht immer alles direkt verbraucht. Der ungenutzte Strom wandert unvergütet in das öffentliche Stromnetz. Wenn 85 % des produzierten Stroms in unserem Beispiel genutzt werden, beträgt die jährliche Ersparnis durch ein Balkonkraftwerk noch 222,- €.
687 kWh * 85 % Eigenverbrauch * 0,38 € / kWh = 222, - € Ersparnis pro Jahr
Aus diesem Grund ist es vor dem Kauf eines Balkonkraftwerkes wichtig, den eigenen Stromverbrauch zu kennen. So lohnen sich größere Balkonkraftwerke (über 400 Wp) in Haushalten, wo tagsüber mehrere Grundverbraucher aktiv sind. Zum Beispiel Kühlschrank und zusätzlich eine Kühltruhe. Weitere Verbraucher können unter anderem ein Aquarium, ein Terrarium oder der Laptop im Home-Office sein.
So lässt sich im Kern festhalten, dass eine große beziehungsweise leistungsstarke Steckersolaranlage nicht automatisch auch die wirtschaftlichste Lösung darstellt. Die Entscheidung, welche Leistung die Sinnvollste ist, sollte stets anhand der eingangs genannten drei Fragen abgewogen werden.
Natürlich spielt hier auch die Überlegung „wie wird sich mein Stromverbrauch zukünftig verändern“ eine nicht zu vernachlässigende Rolle.
Balkonkraftwerk mit Speicher?
Schauen wir beiden Rechnungen an, so kommt die Frage auf, ob der Überschuss des Balkonkraftwerks nicht gespeichert werden kann. Auf diese Weise lässt sich der Strom auch zu einem späteren Zeitpunkt nutzen. Zum Beispiel bei Nacht, wenn das Balkonkraftwerk gerade keinen Strom produziert.
So ist gewiss, dass kein Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. All die erzeugte Energie wird effizient und lokal genutzt. Gerade bei einem Balkonkraftwerk erscheint dies praktisch, da die kleinen Speicher ohne Spezialwissen nachgerüstet werden können. Anders als bei großen Dach-Anlagen.
Auch wenn dieser Gedanke generell logisch und richtig erscheint, gibt es bei der Speicherung Nachteile. Vor allem, wenn nur geringe Mengen an Strom gespeichert werden. Der größte Nachteil, den die Anschaffung eines Speichers mit sich bringt, ist der derzeit hohe Preis. Die Speicher, die für ein Balkonkraftwerk einfach nachgerüstet werden können, liegen im Preis weit über 1.000, - €. Auch bei günstigen Modellen.
So sind die Kosten für den Speicher höher als für das Balkonkraftwerk.
Gucken wir auf unser Rechenbeispiel.
Wir haben angenommen, dass wir 85 % des produzierten Stroms selbst nutzen. Das bedeutet, dass potenziell 15 % gespeichert werden.
687 kWh * 15 % ungenutzter Strom * 0,38 € / kWh = 39,16 € Ersparnis pro Jahr
In diesem Fall würden wir den Strom mit einem Wert von 39,16 € nicht unvergütet in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Stattdessen speichern wir den Strom und verbrauchen ihn zu einem späteren Zeitpunkt selbst. Damit sich der Kauf eines Speichers mit einem Einkaufswert von 1.000, - € lohnen würde, müsste dieses Szenario über 25 Jahre andauern. Anders als bei Steckersolaranlagen mit 10 - 20 Jahren, beträgt die Garantiezeit für Speicher häufig 5 - 10 Jahre. Daher sollte sich die Anschaffung eines Speichers, bei so kleinen Anlagen, gut überlegt werden.
Zusätzlich ist zu beachten, dass die Speicher keinen Wirkungsgrad von 100 % haben. Mit anderen Worten, der Speicher gibt aufgrund von Leistungsverlusten weniger Strom ab, als ihm das Balkonkraftwerk zuführt. Wie hoch der Wirkungsgrad des Speichers ist, hängt vom jeweiligen Speicher beziehungsweise Speicherhersteller ab.
Wie auch bei den Mini PV Anlagen, gibt es hier gravierende Unterschiede in der Qualität.
Wie viel Wp sollte ein Balkonkraftwerk haben?
Wie im Kapitel „Monetärer Mehrwert eines Balkonkraftwerks“ beschrieben, ist der Ertrag eines Balkonkraftwerks durch den Wechselrichter limitiert. Trotzdem ist es sinnvoll, PV-Module zu nutzen, deren Wp die Leistung des Wechselrichters überschreiten.
Wir erklären, warum das so ist.
Der Maximalertrag eines Balkonkraftwerks ist nur so groß, wie der Maximalertrag des Wechselrichters. Selbst dann, wenn die PV-Module theoretisch mehr Ertrag erbringen können.
Die Abbildung 3 zeigt den Ertrag, den ein Balkonkraftwerk mit einem 600 Watt Wechselrichter im Idealfall erreicht. Dabei wird ein Zeitraum von einem Tag betrachtet. Morgens und Abend scheint die Sonne schwächer, weswegen der Ertrag des Balkonkraftwerks erst steigt und wieder sinkt. Nachts wird kein Strom produziert. Alle Grafiken zeigen eine schematische Darstellung, die zum Verständnis über die Funktionsweise eines Balkonkraftwerks helfen sollen. Einflüsse von Temperatur, Witterung und ähnlichem werden für diese Veranschaulichung nicht berücksichtigt.
Abbildung 3: eigene Darstellung.
Nehmen wir an, wir haben ein Balkonkraftwerk mit 2 PV-Modulen und einer PV-Leistung von 600 Wp (Balkonkraftwerk 1). Die Module erreichen ihren Maximalwert nur selten und bei idealen Bedingungen. Die Abbildung 4 zeigt, wie viel Ertrag unser Balkonkraftwerk 1 erzielt.
Abbildung 4: Leistung 'Balkonkraftwerk 1' (eigene Darstellung).
Wie zusehen, ist die Fläche des Ertrags der PV-Module kleiner als das Maximalpotenzial des Wechselrichters. Damit ist der Ertrag durch die PV-Module geringer, als das maximale Potenzial des Wechselrichters.
Zum Vergleich nehmen wir ein Balkonkraftwerk mit einer PV-Leistung von 750 Wp, wie z. B. unser Baltic Sun 600 Plus (Balkonkraftwerk 2). Wie auf der Abbildung 5 zu sehen, erreicht das Balkonkraftwerk 2 eine Leistung, die die Leistung des Wechselrichters übersteigt.
Abbildung 5: Leistung 'Balkonkraftwerk 2' (eigene Darstellung).
Der hellgelb markierte Teil ist der Leistungsbereich des Balkonkraftwerks, der über die Leistung des Wechselrichters hinaus geht. Dieser Bereich wird nicht genutzt. Trotzdem füllt das Balkonkraftwerk 2, mit 750 Wp PV-Leistung, die Fläche der maximalen Leistung des Wechselrichters deutlich besser aus. Das Balkonkraftwerk 1 ist dementsprechend weniger effektiv (Vergleich der blauen, nicht bedeckten Flächen beider Abbildungen).
Nehmen wir zuletzt ein Balkonkraftwerk mit 800 Wp (Balkonkraftwerk 3). Wie auf der Abbildung 6 zu sehen, ist der hellgelbe, nicht nutzbare Bereich relativ stark angestiegen. Der ausgenutzte Idealbereich des Wechselrichters, also der tatsächliche Ertrag des Balkonkraftwerks, hingehen nur wenig. Mit anderen Worten sind wir nur unwesentlich näher an den Maximalbereich des Wechselrichters gekommen. Dabei hat das Balkonkraftwerk 3 genau 50 Wp mehr Leistung als das Balkonkraftwerk 2.
Abbildung 6: Leistung 'Balkonkraftwerk 3' (eigene Darstellung).
Das Beispiel zeigt, dass steigende Wp zahlen nicht im gleichen Maße mehr Ertrag bringen. Man spricht hierbei von sinkendem Grenznutzen.
Beispiel:
Beim Wechsel von
Balkonkraftwerk 1 auf Balkonkraftwerk 2 wurden 0,5 kWh je weiteres Wp erreicht,
beim Wechsel von
Balkonkraftwerk 2 auf Balkonkraftwerk 3 nur noch 0,2 kWh je weiteres Wp.
Trotzdem steigt der Ertrag eines Balkonkraftwerkes mit größeren Modulen, was erstmal gut ist. Generell empfehlen wir, ein Balkonkraftwerk mit PV-Modulen auszustatten, deren Wp größer als die Nennleistung des Wechselrichters ist. Allerdings bringen größere Balkonkraftwerke beziehungsweise größere PV-Module auch Nachteile mit sich.
Diese können unter anderem sein:
- Durch größere Fläche meist auch höheres Gewicht.
- Schwerer zu händeln und zu transportieren als kleinere PV-Module.
- Aufgrund der Größe mehrheitlich teurere Montagesysteme nötig.
- Durch die Größe der Module meist anfälliger für Schnee- und Windlast.
Achten Sie also unbedingt darauf, dass Ihre Montagesysteme auch für größere Module geeignet und ausreichend stabil sind. Des Weiteren ist die Handhabung von großflächigen Modulen für den normalen Verbraucher, ohne entsprechendes Equipment, umständlicher. Zum Beispiel das Balkonkraftwerk in eine Wohnung im 3. Stock zu transportieren.
Je größer die Wp der PV-Module des Balkonkraftwerks werden, desto weniger Mehrertrag wird anteilig generiert. Anders gesagt, die letzten Flächenstücke des Idealbereichs unseres Wechselrichters werden durch Einsatz von deutlich größeren PV-Modulen gefüllt. Dies ist überwiegend mit höheren Anschaffungskosten verbunden und geht auch zulasten der Handhabung.
Ab einer gewissen Wp Zahl ist der maximale Ertragsbereich des Wechselrichters in unserem Beispiel ausgereizt. Das bedeutet, dass mit noch größeren PV-Modulen kein Mehrertrag mehr generiert wird. Bei der Wahl seines Balkonkraftwerkes ist daher nicht ausschließlich die PV-Leistung zu beachten, sondern das Gesamt-System, insbesondere der Wechselrichter.
Die Quellen zum Artikel:
https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/balkonkraftwerk-wann-es-sich-lohnt-und-was-sie-dringend-beachten-muessen/
https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/mini-solaranlage-was-spart-ein-balkonkraftwerk-im-jahr-an-stromkosten-/28670902.html
https://www.cleanthinking.de/balkonkraftwerk-vorteile-und-nachteile-solar/
https://www.energieheld.de/blog/energie/balkonkraftwerk-energie-einsparen
Dies ist ein Beitrag von Markus S. zum Thema Balkonkraftwerke.
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