Unser Balkonkraftwerk

Achtung: dieser Blogbeitrag enthält unbezahlte Werbung. Wir haben unser Balkonkraftwerk komplett selbst bezahlt.

Wir haben schon länger mit Photovoltaik auf dem Dach geliebäugelt. Bisher konnten wir uns nicht für eine „richtige“ Anlage entscheiden, aber jetzt haben wir uns für ein Balkonkraftwerk entschieden. Balkonkraftwerke bestehen typischerweise aus zwei PV-Modulen und einem Wechselrichter, der bis zu 800W ins Hausnetz einspeisen kann. Der Vorteil ist die einfache Installation, die in der Regel in Eigenregie erfolgt, und der geringe bürokratische Aufwand für die Anmeldung (sie muss nur online im Marktstammdatenregister angemeldet werden). Die Nachteile sind, dass man den überschüssigen Strom verschenkt, weil man für ein Balkonkraftwerk keine Einspeisevergütung bekommt, wie bei den „richtigen“ Anlagen, bei denen man z.B. 8 Cent pro kWh bekommt (Anlagen ab März 2024), und dass man nicht mehr als 800W einspeisen kann, im Gegensatz zu 4.000W und mehr bei den „richtigen“ Anlagen. Wenn man nur 200W verbraucht und 800W erzeugt, verschenkt man 600W, zumindest finanziell (man speist trotzdem ein, bekommt aber nichts dafür bezahlt). Trotzdem rechnen sich solche Balkonkraftwerke schon nach wenigen Jahren über die eingesparten Stromkosten, wobei die Amortisationszeit vom Strompreis abhängt.

Wir haben uns für eine Variante mit Speicher der Firma Ecoflow entschieden: Unsere Grundausstattung besteht aus einem 2 kWh-Speicher (Ecoflow Delta 2 Max), 2 Modulen mit je 480 kWp, Wechselrichter (Ecoflow PowerStream) und passenden Kabeln inklusive Flachbandkabel für die Fensterdurchführung. Zuerst muss die Befestigung der PV-Module geklärt werden, unsere sind immerhin jeweils ca. 1,90 x 1,10 m groß und wiegen ca. 20 kg. Deshalb kam das Paket auch per Spedition.

Es gibt Befestigungssätze für verschiedene Dächer für ca. 50-60 € pro Modul. Außerdem müssen die Kabel (MC4) verlegt werden. Dann kann es losgehen. Man verbindet die PV-Module mit dem Wechselrichter, den Wechselrichter mit dem Speicher und mit einer 220V-Steckdose, über die der erzeugte Strom ins Hausnetz eingespeist wird.

Wechselrichter und Speicher werden über Bluetooth in das WLAN eingebunden und sind dann über eine App erreichbar. Der Vorteil des Speichers ist, dass man überschüssigen Strom, den man gerade nicht verbraucht, zwischenspeichern kann. Und woher weiß man, wie viel das ist? Zuerst ermittelt man die sogenannte Grundlast des Hauses, entweder über einen modernen Stromzähler, an dem man ablesen kann, was gerade verbraucht wird, oder über Nacht, indem man den Verbrauch über die Stunden mittelt. In diesem Fall sollten nur die Geräte in Betrieb sein, die immer in Betrieb sind. Übliche Grundlasten sind 80 W oder 150 W. Diese Leistung wird ständig benötigt. Über intelligente Steckdosen, sogenannte Smart Plugs (auch von Ecoflow), die wie der Wechselrichter und der Speicher im WLAN hängen, kann die Information, wie viel Strom gerade zusätzlich benötigt wird, zumindest für diese Steckdosen dem Wechselrichter mitgeteilt werden und dieser kann dann zusätzlich zur definierten Grundlast entsprechend mehr ins Haus einspeisen und weniger oder gar nichts in den Speicher. Das führt dazu, dass man mehr Strom selbst verbraucht, weil man die Einspeisung näher an den tatsächlichen Verbrauch anpasst. Außerdem wird die Batterie geschont, da weniger Ladezyklen eine längere Lebensdauer bedeuten. Beim Delta 2 Max Speicher werden 80% der Kapazität nach 3.000 Ladezyklen versprochen (bei angenommenen max. 300 Ladezyklen pro Jahr wäre dies nach 10 Jahren erreicht). Ideal wäre es, genau so viel Strom einzuspeisen, wie man gerade verbraucht, denn dann erhöht sich der Eigenverbrauchsanteil und man verschenkt nichts. Wir haben z.B. Smart Plugs an Geschirrspüler, Waschmaschine, Trockner, Kühlschrank und Computer. Wenn am Computer gearbeitet wird, werden zusätzlich 120W eingespeist. Läuft die Waschmaschine oder der Trockner, die teilweise fast 2kW benötigen, wird so viel eingespeist, wie der Wechselrichter hergibt, also 800W. Abschließend sei noch erwähnt, dass es auch Möglichkeiten gibt, ohne Smart Plugs den tatsächlichen Verbrauch zu ermitteln, dazu ist aber mehr KnowHow nötig. Dies ermöglicht den Betrieb des Balkonkraftwerks „am Einspeisepunkt“ ohne Smart Plugs, da die Einspeisung an den Verbrauch des Hauses angepasst werden kann, der nun über den Sensor für das ganze Haus bekannt ist. Benötigt wird ein IR Sensor am Stromzähler oder Shelly 3EM im Sicherungskasten sowie iobroker auf einem ständig laufenden PC (Server) wie z.B. Raspberry Pi. Solange Ecoflow die direkte Einbindung von IR Sensor oder Shelly 3EM noch nicht unterstützt, kann man via iobroker die IR Sensor / Shelly Verbrauchsdaten auslesen und den Ecoflow Wechselrichter entsprechend steuern (es wird vermutet, dass Shelly bald unterstützt wird).

Ein weiterer Vorteil dieses Balkonkraftwerks ist, dass man den Strom auch bei Stromausfall nutzen kann, was bei normalen Balkonkraftwerken ohne Speicher nicht der Fall ist. Der Speicher bietet verschiedene Ausgänge (12V, USB, 230V), die man entsprechend nutzen kann. Man kann nicht die normalen Steckdosen im Haus benutzen, sondern muss dann mit Verlängerungskabeln arbeiten, z.B. jeweils zu den Kühlschränken. Am 230V Ausgang kann man bis zu 2.400W Leistung entnehmen, kurzzeitig sogar bis zu 3.100W. Damit kommt man ganz gut aus (ein Kühlschrank braucht typischerweise immer mal wieder ca. 30-50W). Das funktioniert natürlich nur, wenn genügend Solarenergie erzeugt wird.

Die Amortisationszeit verlängert sich durch den Speicher, da dieser nicht ganz billig ist (ca. 1.700€). Dafür hat der Speicher eine Funktion, die es ermöglicht, statt max. 800W Solarertrag (das ist das Maximum, was der Wechselrichter kann, auch wenn unsere beiden Module theoretisch 960W erzeugen könnten) insgesamt 1.800W zu erhalten (bis der Speicher voll ist). Das liegt daran, dass der Speicher mehrere Möglichkeiten zum Aufladen bietet, die gleichzeitig (!) genutzt werden können: 230V Stromnetz, 12V Zigarettenanzünder und es gibt 2 Eingänge für PV-Module! Und über diese beiden Eingänge kann man insgesamt bis zu 1.000W PV-Strom in den Speicher bekommen (an jedem Eingang max. 500W). Dazu braucht man natürlich zwei weitere Module und Kabel sowie zwei MC4 auf XT60i Adapter (XT60i für die PV Eingänge des Delta 2 Max Speichers). Es gibt z.B. sehr gute Module mit 420Wp für 100€ das Stück.

Mit dieser Anlage kann man also maximal 1.800W Strom erzeugen, bis der Speicher voll ist, danach wie gewohnt 800W. An sonnigen Tagen ist der Speicher natürlich schnell voll und man könnte mehr Strom erzeugen. Abhilfe kann ein größerer Speicher schaffen, bei Ecoflow kostet die zur Delta 2 Max passende Zusatzbatterie mit 2 kWh im Onlinehandel ca. 1.100€ und man kann leider nur eine Zusatzbatterie an die Ecoflow Delta 2 Max anschließen, wenn der Speicher gleichzeitig am PowerStream Micro Wechselrichter hängt (für eine Situation ohne Wechselrichter könnte man sogar zwei Zusatzbatterien anschließen). Mit 4 kWh Speicher dauert es dementsprechend etwas länger, bis der Speicher voll ist, aber an sonnigen Tagen ist er natürlich trotzdem früh voll (im März z.B. gegen 14 Uhr).

Wem diese Konfiguration mit 2 x 480 Wp und 2 x 420 Wp = 1.800 Wp PV-Modulen und 4 kWh Speicher noch nicht ausreicht, der kann weitere PV-Module installieren und diese parallel anschließen (mit MC4 y-Steckern), um den Ertrag zu erhöhen: Verdoppelung, wenn zu wenig Licht für die volle Leistung der PV-Module vorhanden ist (sobald weniger als 50% der maximalen Leistung erbracht wird, verdoppelt sich der Ertrag, bei mehr als 50% entsprechend weniger).

Bei den Modulen ist darauf zu achten, dass die Spezifikationen, insbesondere die „Voc“, mit denen des PV-Eingangs übereinstimmen (inkl. einer empfohlenen „Sicherheitsmarge“ von 20-25%). Liegt die max. Leistung der Module unter der max. möglichen Wattleistung des Eingangs, wie hier mit 420 Wp für den Ecoflow Delta 2 Max mit 500W max. Eingangsleistung dargestellt, so führt dies auch dazu, dass bei voller Sonne die 500W voll ausgenutzt werden. Das funktioniert so, dass theoretisch der doppelte Strom fließen könnte, man kann also die zwei parallel geschalteten 420Wp Module als ein 840Wp Modul betrachten. Es besteht keine Gefahr, dass zu viel Strom fließt, der Wechselrichter bzw. der Delta 2 Max nimmt nur so viel, wie er maximal aufnehmen kann. Sobald also ein einzelnes Modul z.B. nur 250W produziert (was in Deutschland häufiger der Fall ist und natürlich auch an sonnigen Tagen morgens und nachmittags), sind durch das zusätzliche parallele Modul eben 500W PV Ertrag möglich. Ob sich das lohnt, hängt davon ab, wie viel Mehrertrag man durch die Installation von 4 weiteren Modulen erzielt. Die Kosten belaufen sich derzeit auf ca. 550€ (4 Module à 100€ + Kabel + Befestigungsmaterial). Diese Kosten amortisieren sich nach 1.833 kWh erzeugtem Strom bei derzeit 30 Cent / kWh Stromkosten. Umgelegt auf 10 Jahre wären das 183 kWh pro Jahr, die man mit diesen Modulen zusätzlich erzeugen müsste, damit sich das nach 10 Jahren amortisiert hat (ohne Zinseszinsrechnung). Ich bin mir sehr sicher, dass dies der Fall sein wird, denn an bewölkten Tagen habe ich mit diesem Setup dennoch 4-5 kWh Ertrag, ohne jemals die maximale Eingangsleistung erreicht zu haben, d.h. hier hätte ich ohne die Parallelmodule nur die Hälfte gehabt. Bei 72 solcher Tage sind die 183 kWh bereits erreicht!

Unser Balkonkraftwerk im Überblick:

• Ecoflow PowerStream Microwechselrichter 800W
  • PV Eingang 1: 2 Module à 480Wp parallel
  • PV Eingang 2: 2 Module à 420Wp parallel
• Ecoflow Delta 2 Max Speicher 2kWh mit 1 Erweiterungsakku 2kWh ergibt insgesamt 4 kWh Speicherkapazität mit max. 1.000W Einspeisung über PV-Module
  • PV Eingang 1: 2 Module à 420 Wp parallel
  • PV Eingang 2: 2 Module à 420 Wp parallel
• Leistung der installierten PV-Module 3.480 Wp ( 2*480+6*420)
• Max. möglicher PV Ertrag: 1.800W (Bruttoleistung)
• Max. mögliche Einspeisung: 800W
• SmartPlugs: 6
• Gesamtkosten ca. 5.300 €

Die Kosten von 5.300 € amortisieren sich bei 30 Cent / kWh Stromkosten nach 17.700 kWh Eigenverbrauch. Es bleibt abzuwarten, wie viel wir pro Jahr an kWh einsparen. Wenn es nur 1.000 kWh wären, bräuchten wir 17,7 Jahre. Im Moment gehe ich davon aus, dass sich der Anschaffungspreis nach ca. 10 Jahren oder früher amortisiert hat. Wir haben den teuren Speicher vor allem deshalb gekauft, weil wir ihn im Sommerurlaub (Oranginatouren) im Wohnwagen nutzen wollen. Wenn man dann, anstatt die vollen Kosten zu bezahlen, durch den Einsatz in einem Balkonkraftwerk entweder eine volle Amortisation oder zumindest deutlich reduzierte Kosten erreichen kann, dann ist das doch eine tolle Sache!

Zum Schluss die Frage: Ist das erlaubt? Seitdem das Solarpaket 1 am 16.05.2024 in Kraft trat, sind max. 800W Wechselrichterleistung mit max. 2000 Wp installierter Modulleistung erlaubt, zuvor waren 600W ohne Beschränkung der Modulleistung erlaubt. Es gibt auch einen technischen Grund für die Beschränkung, der mit der Sicherheit der Leitung zu tun hat: Bei Volllast der Leitung und zusätzlich 800W PV-Einspeisung und Fehlerfall eines Verbrauchers kann zu viel Wärme entstehen und der Leitungsschutzschalter (die „Sicherung“) löst nicht aus, weil er nur den Strom „sieht“, der aus dem Netz bezogen wird, nicht aber den, der vom Balkonkraftwerk direkt zum Verbraucher fließt. Am sichersten ist es, für das Balkonkraftwerk eine Stromleitung zu verwenden, an die keine anderen Verbraucher angeschlossen werden (können). Bei unserem Setup hängen am Wechselrichter 1.800W, die anderen 1.640W hängen an der Delta 2 Max. Ob hier nun die 1.800Wp relevant sind oder doch die 3.480 Wp müssen wir noch klären, wir hatten unsere Module vor dem Inkrafttreten des Solarpaket 1 installiert.

Wer das alles in dieser oder ähnlicher Form nachbauen möchte, sollte sich auf jeden Fall informieren. Sehr empfehlenswert für aktuelle Informationen und Hilfe ist die Ecoflow Deutschland Facebook Gruppe sowie die Seite AG Balkonkraftwerk. Sehr informative YouTube Videos zu diesem Thema gibt es von Andreas Schmitz (@Akkudoktor).

Hier noch ein paar Details, die ich gerne vorher gewusst hätte:

• Toll ist, dass man die Zusatzbatterie auch direkt an den Wechselrichter anschließen und als Speicher nutzen kann (allerdings hat dieser keine weiteren Ein- und Ausgänge), d.h. man kann entweder ein günstigeres Balkonkraftwerk mit 2 kWh Speicher bekommen, wenn man auf die Ein-/Ausgänge verzichten will (halte ich aber für wenig sinnvoll), oder man kann, wenn man wie wir den Speicher mit in den Urlaub nimmt, trotzdem ein Balkonkraftwerk mit 2 kWh Speicher zu Hause betreiben.
• Bei 800W Eingang am Wechselrichter können max. 600W über das Kabel in die Batterie fließen (Begrenzung des Kabels), daher ist es überlegenswert, den Haushaltsbedarf bei voller Sonne auf mindestens 200W einzustellen, denn wenn man z.B. nur 100W einstellen würde und gerade kein Strom an den Smart Plugs benötigt wird, würden nur 700W aus den PV-Modulen entnommen werden, weil Batterie 600W + Haus 100W = 700W, statt der maximal möglichen 800W.
• Wenn der Speicher leer war oder die untere Ladegrenze erreicht hat, wird der Speicher zuerst um 5 Prozentpunkte geladen, bevor er wieder für die Einspeisung verwendet wird (um den Speicher zu schonen).
• War der Speicher zu 100% voll, wird erst ab ca. 97,5% wieder über die PV-Eingänge geladen.
• Es wird empfohlen, die Zuleitungen zu den PV-Modulen mit Sicherungen und Erdung abzusichern, das schützt z.B. vor Schäden bei Blitzschlag. Dies habe ich (noch) nicht gemacht.

Alle Preisangaben sind Stand März 2024.

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