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Seinen eigenen Strom erzeugen – welcher Hausbesitzer träumt nicht davon? Mit einer Solaranlage als sogenannte Inselanlage gelingt dies. Sie ist unabhängig von den bestehenden Stromnetzen, somit nutzt ausschließlich der Betreiber den damit erzeugten Strom für seine Zwecke.
Was bei der Planung, der Anschaffung und dem Aufbau einer solchen Anlage zu beachten ist, erklärt unser Ratgeber.
Was ist eine Inselanlage?
Grundsätzlich ist eine Inselanlage eine Anlage zur Erzeugung von Strom mittels Photovoltaik. Hierunter versteht man die Technik, mit der man Lichtenergie direkt in elektrische Energie umwandeln kann. Dieser physikalische Effekt wurde 1839 durch den französischen Physiker Becquerel entdeckt.
Zur Energiewandlung werden Solarzellen verwendet – heutzutage setzt man für den Aufbau einer PV-Inselanlage überwiegend Zellen aus kristallinem Silizium ein. PV-Inselanlagen werden in der Regel dort eingesetzt, wo keine Möglichkeit besteht, auf das öffentliche Stromnetz zuzugreifen oder die Nutzung dessen mit wesentlich höheren Kosten verbunden wäre.
Daher findet man PV-Inselanlagen häufig beispielsweise auf Berghütten, Booten, Autobahnbeleuchtungen oder in Überwachungsanlagen. Aber auch für normale Privathaushalte sind die durchaus geeignet.
Arten der PV-Inselanlage
Es gibt verschiedene Arten der PV-Inselanlage – zum Beispiel ein sogenanntes SHS (Solar Home System). Hiermit bezeichnet man eine PV-Inselanlage, die lediglich zur Versorgung von simplen Hütten mit Licht dient. Anwendung findet diese Art von Photovoltaikanlagen aber auch beim Aufladen von Mobiltelefonen oder zum Betreiben von kleinen Fernsehgeräten bzw. Radios.
Eine weitere Art der PV-Inselanlage ist die solare Pumpenanlage. Hierunter versteht man überwiegend direkt betriebene Solaranlagen, die ohne eine Batterie auskommen. Die Speicherung der Energie erfolgt durch einen Wasserhochtank, der die Versorgung auch bei schlechtem Wetter und in der Nacht sichert. Ein Vorteil dieser Anlage ist die extreme Langlebigkeit, welche sich im Durchschnitt auf über 20 Jahre beläuft.
Um die Versorgung kleiner Dörfer, Schulen oder Krankenstationen sicherzustellen, werden größere PV-Inselanlagen auf der Basis von Hybrid bzw. Minigrid eingesetzt. Typisches Merkmal einer Hybridanlage ist das Bestehen von mehr als einer Energiequelle (Sonne, Wasser, Wind usw.). Die Zwischenspeicherung übernehmen Akkus, für eine mittelfristige Speicherung bestünde die Möglichkeit des Einsatzes einer Redox-Flow-Zelle oder die Verwendung von Wasserstoff.
Vorteile und Herausforderungen einer Inselanlage
Zum Zwischenspeichern der überschüssigen Energie werden bei der PV-Inselanlage Solar-Akkus eingesetzt. Diese Laden sich bei Sonne auf, nachts oder bei bewölktem Himmel entladen sie sich. Vorteil der PV-Inselanlage ist die Versorgung bei geringem Platzbedarf und ohne größere Eingriffe in der Umgebung.
Die Akkus stellen aber auch gleichzeitig die Herausforderung einer solchen Anlage dar, da die Lebensdauer der Solarbatterie begrenzt und der Wartungsaufwand relativ hoch ist. Zusätzlich entladen sich Solarbatterien selbstständig, wenn sie nicht benötigt werden. Dies führt zu entsprechenden Energieverlusten in der PV-Inselanlage. Dies wird sich aber in den kommenden Jahren ändern, da die Forschung und Entwicklung für PV-Inselanlagen und Solarstromspeicher derzeit stark forciert wird.
Komponenten einer Inselanlage
Solarmodule
Die Herzstücker einer jeden PV-Anlage sind natürlich die Solarmodule (z. B. von Trina Solar), welche in der Regel auf dem Dach eines Gebäudes installiert werden und für das Einfangen des Sonnenlichts zuständig sind.
Laderegler / Wechselrichter
Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten der elektrischen Kopplung einer PV-Anlage. Zum einen kann die Kopplung auf der Gleichstromseite, in die alle Erzeuger ihre Energie liefern, erfolgen. Die PV-Inselanlage erledigt dies mit Hilfe eines Ladereglers. Die Bereitstellung des Wechselstroms bei der PV-Inselanlage erfolgt durch einen Inselwechselrichter.
Als zweite Möglichkeit kann die Kopplung auf der Wechselstromseite erfolgen. Bei dieser Möglichkeit wird die Verwaltung bezüglich der Ladung der Akkus von nur einem Ladegerät übernommen. Es wird von jedem Energieerzeuger der PV-Inselanlage Wechselstrom geliefert, der entweder sofort verbraucht oder zwischengespeichert wird.
Batterie
Die Batterie in der PV-Inselanlage sorgt dafür, dass der erzeugte Strom gespeichert werden kann. Mehr zu den einzelnen Typen gleich.
Kabel und Montagematerial
Um die Anlage montieren zu können, benötigt es entsprechendes Montagematerial und natürlich die Kabel zur Verbindung der einzelnen Elemente. Diese Komponenten werden in der Regel vom Hersteller mitgeliefert.
Batterietypen für Inselanlagen
Bei der Verwendung von Akkumulatoren zur Speicherung von Energie in PV-Inselanlagen sollte auf einen Typ mit hoher Zyklenfestigkeit (Ladung und Entladung) geachtet werden. Zudem ist bei diesem Verfahren ein Laderegler notwendig, welcher den Akku vor Tiefentladung und Überladung schützt. Zum Betrieb von Wechselstromverbrauchern wie einem Fernseher wandelt ein Insel-Wechselrichter die Spannung des Akkumulators in Wechselspannung um.
Diese Insel-Wechselrichter gehören zur Gruppierung der netzbildenden Anlagen – das heißt, sie erzeugen eigenständig Netzspannungen und stellen die Wirkleistung und Blindleistung zur Verfügung. Sie können jedoch nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden werden.
Planung der Anlage
Die richtige Auslegung und Dimensionierung von Solaranlagen-Akkus zum Speichern von Strom ist der erste Schritt in der Planung, hier sollten Sie sich von Fachleuten beraten lassen. Das gilt auch bei der Wahl der PV-Versicherung und besonders für die PV-Finanzierung.
Um mit einer optimalen Größe und einem optimalen Kosten-/ Nutzenverhältnis zu arbeiten, sind einige Faktoren wichtig. Vor allem der Stromverbrauch pro Jahr und die persönlich üblichen Tageszeiten des Stromverbrauchs sind ausschlaggebend. Kennt man diese Zahlen, kann mit der Planung der Module fortgefahren werden.
Fazit
Eine PV-Inselanlage eignet besonders für Objekte, bei denen ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz nicht möglich ist. Die Anlage ist deutlich komplizierter als eine herkömmliche PV-Anlage und sollte daher sorgfältig geplant und installiert werden.
Foto: © Achim Wagner / stock adobe
