Autarke Inselanlage oder netzgekoppelte Photovoltaikanlage – eine Entscheidungshilfe

Solarenergie ist Energie aus Sonnenstrahlen, die wir uns auf viele verschiedene Arten zunutze machen können. Besonders modern und gefragt sind aktuell Inselanlagen, wobei hier zwischen echten Inselanlagen und netzgekoppelten Anlagen unterschieden werden muss. Wesentliches Unterscheidungskriterium bei Inselanlagen ist das hohe Maß an Autarkie, die eine solche Anlage gewährleistet. Unabhängig von Versorgungswerken und öffentlichem Stromnetz kommt die Energie vom eigenen Dach, wird in häuslichen Akkus zwischengespeichert und selbst frei nach Bedarf verbraucht. Es bedarf bei einer Inselanlage keinerlei Verbindung zum öffentlichen Netz. Auf der anderen Seite erfolgt demnach auch keine Einspeisung in das öffentliche Stromnetz und auch die ansonsten erzielbare Einspeisevergütung fällt weg. Der von einer Inselanlage gewonnene Strom deckt nur den Eigenbedarf.

On-Grid oder Off-Grid – das ist hier die Frage

Photovoltaikanlagen werden „On-Grid“ oder „Off-Grid“ angeboten, was letztendlich nicht anderes heißt, als dass die Anlage entweder an das öffentliche Stromnetz angeschlossen wird oder eben nicht. Off-Grid-Photovoltaikanlagen werden nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden. Sie können in Form von Inselanlagen als autarke Systeme dienen, die unabhängig vom Stromnetz sind. Der über eine Inselanlage generierte Strom wird ausnahmslos zur Deckung des eigenen Bedarfs genutzt.

Inselanlagen sind also auch das Mittel der Wahl, wenn ein Anschluss an die öffentliche Stromversorgung nicht möglich oder sehr aufwendig ist. Dies kann beispielsweise auf Berghütten, an Wohnmobilen, auf Booten oder im Bereich von Wochenend- und Ferienhäusern der Fall sein. Der Wegfall einer entsprechenden Infrastruktur ist jedoch keine zwingende Voraussetzung für ein Off-Grid-System. Denn selbst das kleine Solarmodul am Fenster, das lediglich den Handy-Akku speist, müsste offiziell als Off-Grid-System betrachtet werden.

Aufbau einer Photovoltaik-Inselanlage

Wie jede Solaranlage basiert auch eine Inselanlage auf Solarmodulen, die die Sonnenstrahlen auffangen und in Strom umwandeln. Der so generierte Strom kann entweder als Gleichstrom oder als Wechselstrom genutzt werden. Um eine Inselanlage effizient nutzen zu können, muss ein Stromspeicher mit einer ausreichenden Kapazität integriert werden. Dann kann auch Strom verbraucht werden, wenn die Sonne nicht scheint. Geachtet werden sollte auf zyklenfeste und leistungsstarke Akkus mit einer Regelung, die Ladung und Entladung über ein Speichermodul steuert. Dadurch wird verhindert, dass sich Akkumulatoren überladen.

Soll die Inselanlage Wechselstrom produzieren, so muss noch ein Wechselrichter eingebaut werden. Durch den Wechselrichter wird gewährleistet, dass handelsübliche Geräte mit einer Spannung von 230 Volt genutzt werden können.

Nur Eigenbedarf oder Eigenbedarf und Einspeisung?

Bei Photovoltaikanlagen, die mit dem Stromnetz gekoppelt sind, wird der Strom anteilig in Eigenverbrauch und Einspeisung aufgeteilt. Wie hoch die jeweiligen Anteile ausfallen, gibt der Einspeise- und Bezugszähler im Hausanschlusskasten detailliert preis. Der nicht selbst genutzte Strom wird über den Netzanschluss dem öffentlichen Stromnetz zugeführt, wenn kein speicherfähiger Akku vorhanden ist. Nach dem EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) wird der in das Stromnetz eingespeiste Strom dann vergütet.

Da Inselanlagen nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden werden, besteht auch keine Möglichkeit der Einspeisung und Vergütung. Komplettsysteme werden durch den Wechselrichter so geregelt, dass die Inselanlage immer so viel Energie erzeugt, wie zum Eigenbedarf benötigt wird oder aber bis der Stromspeicher vollständig aufgeladen ist. 

Vor- und Nachteile der Solar-Systeme

Die Photovoltaik-Inselanlage mit Stromspeicher hat den großen Vorteil, dass sie überall dort errichtet werden kann, wo ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz nicht möglich ist und dennoch ein Strombedarf besteht. Durch den Wegfall der Einspeisung müssen auch keine Pflichten aus den Steuergesetzen oder dem EEG wahrgenommen werden. Inselanlagen müssen demnach nicht in der Steuererklärung berücksichtigt werden und im Hinblick auf den produzierten Eigenverbrauch wird auch keine Umsatzsteuer fällig.

Auf der anderen Seite ist eine PV-Inselanlage inklusive Speicher in der Anschaffung teurer als eine vergleichbar große netzgebundene Photovoltaikanlage. Der Preisunterschied liegt im Stromspeicher und auch in der jeweiligen Kapazität. Und sollte die Stromerzeugung bzw. die gespeicherte Energie einmal nicht reichen, kann bei fehlender Infrastruktur keine Energie aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden.

PV-Inselanlage genau planen

Die Planung einer Inselanlage muss explizit den Tagesbedarf an Energie berücksichtigen. Zu diesem Zweck sollte die Leistung jedes einzelnen Geräts im Haushalt erfasst werden. Errechnet wird der Tagesbedarf durch Multiplikation der Leistungsaufnahme aller Geräte mit der durchschnittlichen Betriebsdauer in Stunden pro Tag. Im Anschluss daran werden die Summen aller Geräte addiert, was den individuellen Tagebedarf ergibt. Neben dem Tagesbedarf müssen auch Autonomietage berücksichtigt werden. Bei Autonomietagen handelt es sich um Tage ohne nennenswerte Sonnenstrahlung, was also durch den Speicher überbrückt werden muss. Hieraus lassen sich dann die erforderliche Kapazität des Akkus, die Leistung der Module in Watt sowie die Größe vom Laderegler errechnen. Darüber hinaus müssen Dach-Ausrichtung und Dach-Neigung bei geplanter Installation auf dem Dach, potenzielle Umwandlungsverluste sowie die geografische Lage mit in die Planungsarbeiten einkalkuliert werden. Die geografische Lage ist ausschlaggebend für die Globalstrahlung, woraus sich die Sonnenscheindauer im Jahr in Kilowattstunden pro Quadratmeter ableiten lässt.

Es ist sinnvoll, bei der Planung einer PV-Inselanlage immer vom ungünstigsten Monat im Jahr auszugehen. So können Versorgungsengpässe vermieden werden. Sollte die Personenanzahl im zu versorgenden Haushalt variieren, muss bei der Auslegung der Anlage von der höchsten Anzahl Personen ausgegangen werden.

Soll durch eine Inselanlage ein komplettes Gebäude autark mit Strom versorgt werden, muss darüber nachgedacht werden, die Photovoltaikanlage mit anderen Systemen für die Stromerzeugung zu kombinieren.

Kombinationsmöglichkeiten von PV-Inselanlagen

Ob durch eine Photovoltaik-Inselanlage ein vollständig autarker Strombezug realisieren lässt, ist also von vielen individuellen Faktoren abhängig. Je nach Ausgangslage und örtlichen Gegebenheiten kann es sinnvoller sein, statt eine besonders groß ausgelegte Anlage zu betreiben, eher auf ein Hybridsystem zu setzen. Eine adäquate Kombination wäre beispielsweise Solarthermie mit einem BHKW (Blockheizkraftwerk). BHKW werden mit Brennstoffen betrieben und können die Versorgung mit Strom an sonnenarmen Tagen überbrücken oder übernehmen und damit eine konstante Stromversorgung gewährleisten. Alternativ kann eine Inselanlage auch mit einer Wärmepumpe kombiniert werden, die die Temperaturen im Wasserspeicher erhöht und gleichzeitig auch für die Klimatisierung genutzt werden kann.

Auf die grüne Energie der Sonne muss und sollte trotzdem niemand verzichten.