Photovoltaik – Inselanlage & Insellösung

18. November 2020
Photovoltaik Inselanlagen sind Speziallösungen. Sie versorgen Orte mit Strom, die fernab der öffentlichen Versorgungsnetze liegen und ermöglichen die völlige Unabhängigkeit von öffentlichen Stromnetzen. Eigentümer von Wohnwagen, Berghütten und Hausbooten wissen die Technik zu schätzen. Da die Systeme autark arbeiten, ist es besonders wichtig, vor einer Installation die Größe und Leistungsfähigkeit der Anlage exakt zu ermitteln. Hier helfen Photovoltaik Fachbetriebe, die Sie in unserer umfangreichen Datenbank finden.
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com
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Die Photovoltaik Inselanlage im Überblick

Autarke Stromversorgung
Funktion und Komponenten
Leistungszahlen einer Inselanlage
Batteriespeicher
Stromwandler verpflichtend
Systemspannung der Inselanlage
Kosten der PV Anlage

Inselanlage Bildquelle: SMA Solar Technology AG

Autarke Stromversorgung mit Solarstrom

Eine Photovoltaik Inselanlage, auch Insellösung genannt, ist komplett unabhängig vom öffentlichen Stromnetz. Der erzeugte Strom wird nur für den eigenen Verbrauch genutzt. Vor allem für Wohnwagen, Boote, Schrebergärten, Berghütten, abgelegene Sommerhäuser, Notrufsäulen und andere Anlagen, die nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind, ist die Insellösung daher eine wirtschaftliche Lösung, durch die ein kostenintensiver Anschluss an das öffentliche Netz überflüssig wird.

Funktion und Komponenten

Die Funktionsweise entspricht der einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage nur ohne die Möglichkeit der Einspeisung. Der erzeugte Strom wird entweder sofort verwendet oder zwischengespeichert. Bei der Photovoltaik Inselanlage sind die einzelnen Solarmodule zusammengeschlossen, der produzierte Strom kann über einen Wechselrichter – oder auch als Gleichstrom - genutzt werden. Für Insellösungen empfiehlt sich ein Stromspeicher. So kann zu viel produzierter Strom für sonnenarme Zeiten oder für den Stromverbrauch in der Nacht gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden. Für Inselanlagen sind besonders leistungsfähige Speicher verfügbar, Ladung und Entladung steuert ein Laderegler. Dieser verhindert auch eine eventuelle Überladung der Akkus. Für Installation und Betrieb einer Photovoltaik Inselanlage sind folgende Komponenten erforderlich:

  • Solargenerator aus Solarmodulen mit den vorher kalkulierten Leistungszahlen
  • Generatoranschlusskasten (GAK) als Leitungszusammenführung und mit zusätzlichen Sicherungselementen als Überspannungsschutz
  • Wechselrichter zur Nutzung des Stroms für elektrische Geräte am Hausnetz
  • Stromspeicher zur Speicherung von überschüssig produziertem Strom für die spätere Nutzung
  • Laderegler zur Steuerung der Ladevorgänge und als Überladeschutz

Inselanlagen, die auch als Solar Home System oder Off-Grid-Anlage bezeichnet werden, müssen besonders genau bemessen sein. Denn es gibt keine Möglichkeit, fehlende Kapazitäten extern aufzustocken. Hier hilft der Solateur dabei, die optimalen Leistungsparameter zu wählen. Um die Stromproduktion zu vergrößern, können Solar-Inselanlagen auch mit Windkrafträdern oder einer Biogasanlage gekoppelt werden. Diese Hybridlösung mit zwei Energieversorgern bietet sich vor allem für Wohnhäuser an, die nicht ans Stromnetz angeschlossen sind.

Leistungszahlen einer Inselanlage exakt ermitteln

Vor der Installation einer Photovoltaik Inselanlage muss genau berechnet werden, wie viel Energie vom Verbraucher, zum Beispiel in der Berghütte, benötigt wird. Es kann nur so viel Energie genutzt werden, wie die Anlage auch erzeugt. Dementsprechend muss die Leistung der Photovoltaikanlage stimmen. Die Größe wird so gewählt, dass die erzeugte Energie der Solaranlage den Tagesbedarf des Verbrauchers zu jeder Betriebszeit deckt, egal ob im Sommer oder Winter.

  • Zur Verbrauchsermittlung wird die Wattzahl der Geräte mit der wahrscheinlichen Betriebszeit in Stunden multipliziert. Sinnvoll ist eine Reserve von mindestens 10 %, um Strombedarfsspitzen zuverlässig abzudecken.Der Einbau von Energiespargeräten kann helfen, den Energieverbrauch und damit die Anschaffungskosten einer Insellösung zu senken.
  • Der Berechnung des Tagesertrags der Module erfolgt nach den Standortparametern wie Ausrichtung, Dachneigung und Maximalleistung der Anlage. Als Faustformel dient folgende Rechnung: mittlere Globalstrahlung am Standort (kWh/ m²/ Tag) x Nennleistung der Module. Ebenfalls sollten Leistungsverluste durch Kabel bei der Stromumwandlung und Speicherung mit einberechnet werden.
  • Die Kapazität des Stromspeichers ist in der Regel so bemessen, dass voll aufgeladene Akkus den Stromverbrauch von zwei bis drei Tagen decken können. Welche Batteriekapazität nötig ist, ergibt sich aus dem Verbrauch x voraussichtlicher Überbrückungstage. Besonders für PV Insellösungen sind leistungsstarke Speicher wichtig.

Fallback Lösung für den Notfall

Um für den Notfall gerüstet zu sein, empfiehlt sich ein Dieselgenerator (AC-/ DC-Mischsystem), der einspringt, wenn die PV-Anlage über längere Zeit nicht ausreichend Strom für den täglichen Bedarf produziert.

Der Batteriespeicher

Insbesondere für den Betrieb mit Photovoltaik Inselanlagen ist ein leistungsfähiger Stromspeicher erforderlich. In der Regel werden Bleiakkumulatoren genutzt, die die entsprechende Langlebigkeit und Robustheit mitbringen sowie eine hohe Zyklusfestigkeit aufweisen und sehr häufig ge- und entladen werden können. Solarstromspeicher sind – anders als zum Beispiel Autobatterien – nicht auf eine hohe Stromabgabe, sondern auf die Leistungsfähigkeit optimiert. Im Vergleich zum Lithium-Ionen-Akku können Blei Akkus einfach recycelt werden.

Um den Speicher zu schonen und eine möglichst lange Lebensdauer zu erzielen, dürfen Blei Akkus nur bis auf etwa 55 % entladen werden. Dies ist bei der Bemessung zu berücksichtigen. Weiterhin entladen sich diese Speicher vergleichsweise schnell – bei entsprechenden Umweltbedingungen bis zu 30 % pro Monat. Die Akkus müssen in gut belüfteten Räumen aufgestellt werden, da es beim Laden zu Gasentwicklung kommt.

Stromwandler sind bei Insellösungen Pflicht

Die Insellösung erzeugt Gleichstrom, den alle Geräte, die mit Batterie betrieben werden, nutzen können. Alle üblichen elektrischen Haushaltsgeräte laufen jedoch mit Wechselstrom. Wenn diese mit Hilfe der Photovoltaikanlage betrieben werden sollen, muss ein so genannter "Inselwechselrichter" eingebaut werden. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um.

Inselanlagen nach Systemspannung

PV Inselanlagen können hinsichtlich der Systemspannung in drei Kategorien gegliedert werden:

  • Anlagen mit DC-Kopplung verbinden alle Verbraucher und Stromerzeuger auf der Batteriespannungsebene. Soll der erzeugte Strom primär für die Beleuchtung verwendet werden, bietet sich ein Gleichspannungssystem mit 12 Volt an. Mit einem zusätzlichen Wechselrichter können auch im DC-System Gleichstromverbraucher genutzt werden. Die Einbindung des Solargenerators erfolgt über spezielle DC/ DC-Laderegler.
  • Als Hybridlösung eignen sich DC-/ AC-Mischsysteme, wenn Gleichstromverbraucher mit einem Wechselstromerzeugern gekoppelt werden sollen, wie es zum Beispiel auf abgelegenen Bauernhöfen der Fall sein kann. Gleichzeitig für der Batteriespeicher über einen Dieselgenerator oder ein anderes Verbrennungsaggregat geladen. Diese Systeme sind für höheren Energiebedarf empfehlenswert.
  • Mit einer AC-Kopplung, die alle Gleichstromverbraucher und -erzeugerverbindet, können Inselanlagen durch zusätzliche Stromerzeuger modular aufgebaut und erweitert werden. Mit einer AC-gekoppelten Anlage erhöht sich die Leistung maßgeblich und der Anschluss aller elektrischer Verbraucher ist möglich.

Der Fachmann vor Ort hilft bei der Ermittlung des Energiebedarfs und der geplanten jährlichen Nutzungsdauer, berät über die notwendige Leistung der Anlage und das für den Standort und den Einsatzbereich optimale System. Außerdem hilft er bei der Auswahl des optimalen Standortes des Photovoltaik Inselsystems.

Wird eine PV-Inselanlage durch die KfW gefördert?

Leider sind Photovoltaik Insellösungen von einer Förderung der KfW ausgeschlossen.

Worauf muss ich bei einer Photovoltaik Insellösung besonders achten?

Um abzusichern, dass jederzeit ausreichend Strom zur Verfügung steht, sollte der Energiebedarf so weit wie möglich reduziert werden, zum Beispiel durch den Einsatz von energieeffizienten Verbrauchern. Energieintensive Vorgänge sollten idealerweise tagsüber durchgeführt werden, Elektrogeräte sollten bei Nichtgebrauch nicht im Stand-by laufen.

Welche Heizungsanlage eignet sich in Verbindung mit einer PV Inselanlage?

Grundsätzlich können alle Arten der Heizungsanlage auch mit einer Inselanlage betrieben werden. Vorteilhaft sind Systeme mit möglichst geringem Strombedarf wie zum Beispiel Wärmepumpen oder Brennwertheizungen mit hocheffizienter Heizungspumpe.

Erfahrungen & Fragen zum Thema Photovoltaik Inselanlage

Photovoltaikanlage für Sommernutzung von Kühlschrank und Wasserboiler im Gartenhaus

Photovoltaik-Anlage fürs Gartenhaus/Kühlschrank: Was für eine Solaranlage benötige ich mindestens, wenn ich einen Kühlschrank und evtl. einen kleinen Wasserboiler (zum Geschirr waschen) ausschließlich in der Sommerzeit betreiben will? Auf dem Gartenhaus haben wir an einer ca. 3 qm großen Fläche von Sonnenaufgang bis ca. 15 Uhr Sonne.
Antwort von Waller Energieberatung

Die Frage ist bereits ausreichend beantwortet.

Solaranlage für Aufbau in Afrika gesucht

ich habe eine Anfrage für zwei Solar-Anlagen für Afrika, Sierra Leone. 1. Solaranlage für 3 KW mit Wechselrichter für Eigenverbrauch. mit Wechselrichter und Verkabelungsmaterial und Montagematerial. 2. Solaranlage für 10 KW mit Wechselrichter für Eigenverbrauch. mit Wechselrichter und Verkabelungsmaterial und Montagematerial. Es sind beides stand alone Anlagen ohne Netzbezug. Die Anlage wird anfangs 2018 installiert. Können Sie uns das Material für solche Anlagen anbieten? Was für Kosten würden entstehen?
Antwort von Solar und Energiespeicher Prezzo

Das Material müsste direkt nach Afrika verschickt werden. Das Material kann angeboten werden - melden Sie sich gerne bei mir.

PV-Inselanlage für Mehrfamilienhaus mit 52 Parteien sinnvoll?

Wir leben als Eigentümer in einem Mehrfamilienhaus mit 52 Parteien. Im Zuge der Energiewende möchten wir bei einer Eigentümerversammlung vorschlagen eine PV Anlage zu installieren. Da sich die Einspeisung auf Grund der EEG Umlage für uns nicht rechnen wird, fragen wir uns, ob sich eine Insellösung für die aus 8 Häusern bestehende Gemeinschaft anbieten könnte. Existieren bereits Lösungen?
Antwort von Waller Energieberatung

Generell finanziert sich jede PV- Anlage aufgrund der Eigennutzung der Energie.
Die Rentabilität wird in der Regel in 10- 12 Jahren erreicht.
Die EEG- Umlage spielt dabei nur eine untergeordnete Rolle.
Dagegen macht es keinen Sinn, in unserer Gegend eine Energieautarkie erreichen zu wollen. Dies wäre technisch zwar machbar,
aber mit Stromausfällen von ca.15 min/a, nicht sinnvoll.
Anders bei Gebäuden, die sehr abseits liegen, und somit öfters von Stromausfällen betroffen sind.

Wie funktioniert eine PV Insellösung?

Kann mir ein Experte den Aufbau und die Funktionsweise einer Insellösung erklären?
Antwort von A24 Energie - Effiziente Systemtechnik

Gern kann ich Ihnen das Thema Insellösung und den Aufbau einer solchen Anlage näher bringen, entscheidend für die Ausführung, wäre den Zweck der Anlage zu kennen. (Boot, Haus etc.) Wir bieten Ihnen ein kostenfreies Beratungsgespräch an.

Inselanlage auf eigenem Grundstück - keine Einspeisung, kein Vertrag, nur Eigenbedarf - geht das?

Ich möchte eine Photovoltaikanlage im privaten Grundstück installieren. Aber nur zum Eigenbedarf , ohne Netzeinspeisung u. Vertrag mit einem Versorger. Wie geht das ?
Antwort von Einbecker Energie Beratung Zentrum

Na klar geht das ... Das ist meiner Meinung die Energieversorgung 4.0 (gerade wenn die Elektromobilität kommt) ohne bürokratische Hürden usw.. Mit genug Dachfläche ist es manchmal sogar möglich komplett auf Strom vom Netzbetreiber zu verzichten. Viel Solarfläche und Speicher .. ..Einfach Inselwechselrichter Solarmodule und Batteriespeicher .....Gern können Sie mich per Mail kontaktieren

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