Mini-PV-Anlagen werden auch "Stecker-Solar-Gerät", "Balkon-Solarmodul" "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlage oder "Guerilla-PV-Anlage" genannt. Sie speisen den Strom direkt ins Stromnetz des Hauses bzw. der Wohnung ein, wo er dann von den angeschlossenen und eingeschalteten Elektrogeräten verbraucht wird. Wichtig ist, dass der vorhandene Stromzähler (Bezugszähler) nicht rückwärts laufen darf, falls der Eigenverbrauch zu gering ist.
Obwohl die Hersteller damit werben, dass jeder seinen eigenen Strom erzeugen kann, warnt der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) vor den Risiken. Hier hat aber das europäische Parlament unlängst den "Entschließungsantrag zur Strom- und Wärmeerzeugung in kleinem und kleinstem Maßstab" herausgegeben, der sich mit der dezentralen Energiewende beschäftigt. Dieses Dokument umfasst, neben den Mini-Heizkraftwerken, auch Kleinstanlagen im Bereich der Photovoltaik. Die EU fördert dadurch das Potential der Kleinstanlagen und hat somit ihr Potential erkannt.


selfPV Komplettpaket 270Wp - EVT

Anwendungsbeispiel

selfPV Komplettpaket Zeversolar 2160Wp
Quelle: Bosswerk GmbH & Co. KG

Die Mini-PV-Anlage muss bei dem Stromlieferanten angezeigt werden. Hierbei handelt es sich um keine Anmeldung nach dem EEG, sondern um eine Mitteilungsanzeige über den Modulbetrieb. Mieter und Wohnungseigentümer brauchen eine Erlaubnis des Vermieters bzw. der Wohnungseigentümergemeinschaft, um das Gerät dauerhaft anzubringen. Die Zustimmung kann mit der Begründung verweigert werden, dass die Anlage das äußere Erscheinungsbild der Hausfassade beeinträchtigt oder/und die Beschädigung der Hauswand durch Dübel bei der Anlagenbefestigung kann ein Grund für eine Ablehnung sein.
Das Anschließen einer Anlage ist problemlos möglich. Wer aber mehrere Mini-PV-Anlagen an das Stromnetz anschließen möchte, eventuell über eine Mehrfachsteckdose, der sollte immer einem Elektronikfachbetrieb ins Boot holen.
Die Solarmodule haben eine Leistung von 200 bis 600 Watt und können an der Balkonbrüstung, auf der Terrasse, an der Hauswand, auf dem Garagen- und Hausdach montiert werden. Microwechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Im einfachsten Fall wird dieser per Steckverbinder (Wielandstecker/-buchse) in eine geeignete Steckdose (Wieland Einspeisesteckdose) eingespeist. Mini-PV-Anlagen werden in der Regel als Komplettpakete (Plug & Play Systeme) angeboten und sind zur Zeit eine Technologie, mit der neben dem Eigenheimbesitzer auch Mieter selbst erneuerbare Energie für den Eigenverbrauch erzeugen können.
Die Anlagen produzieren, richtig ausgelegt (Anzahl der Solarmodule und Wechselrichter), genug Strom, um einen wesentlichen Teil der Grundlast eines Haushalts zu decken. Also den Strombedarf, der durch Stand-By-Funktionen und dauernd laufende Geräte (z. B. Kühlschrank, Gefrierschrank, Heizungspumpe, aber auch Wärmepumpe bzw. Klimagerät) vorhanden ist. Außerdem gibt es die Möglichkeit, zu viel erzeugten Strom in einem Akku zu speichern.

Funktionsweise:
Die Miniaturanlage ist mit Solarzellen ausgestattet, die Licht in Gleichstrom verwandeln können.
Es handelt sich um die gleichen Zellen, die auch in großen Anlagen zum Einsatz kommen. Diese werden bei den Kleinanlagen ebenfalls miteinander verbunden, um eine möglichst große Menge an Energie zu erzeugen.
Es handelt sich an dieser Stelle jedoch noch um Gleichstrom.
Der mitgelieferte Wechselrichter, welcher sich ebenfalls nur in der Größe von den gewöhnlichen PV-Anlagen unterscheidet, wandelt diese Energie in Wechselstrom um.
Dabei wird die Frequenz, Spannung und Phase an die Netzspannung angepasst.
Über eine gewöhnliche Kabelsteckverbindung wird der Strom in die Steckdose und somit ins Hausnetz eingespeist.
Die Energie wird praktisch umgehend verbraucht. Komponenten, wie eine Kühltruhe oder der Kühlschrank, die ununterbrochen in Betrieb sind und Strom verbrauchen, können praktisch damit betrieben werden.
Wird nun mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird, so können Anlagen mit einem mitgelieferten Akku die Energie speichern und beispielsweise in der Nacht oder an dunklen Tagen abgeben. Es wird daher kein erzeugter Strom verschwendet.
Die grundsätzliche Idee hinter der Technik bestand lediglich darin, die großen PV-Anlagen für den Hausgebrauch nutzbar zu machen. Daher wurden Module und Wechselrichter einfach verkleinert. Sobald die Sonne scheint, fließt nun auch der Strom. Insbesondere Unterhaltungselektronik im Stand-by Modus und die angesprochenen Dauerrenner (Kühlschrank, Gefriertruhe, PC, Router, Heizung, Telefon etc.) werden in ihrem Stromverbrauch entlastet.
Der Anschluss erfolgt über die herkömmliche Schutzkontakt-Steckdose (Schuko-Steckdose). Sollte der Wechselrichter nicht mit einem 230-Volt-Netz verbunden sein, so sollte er sich automatisch abschalten. Durch die eingespeiste Energie läuft der Zähler nicht rückwärts. Die meisten haben sogar einen Rücklaufschutz. Dafür laufen die Zähler, durch den geringeren Verbrauch aus dem staatlichen Netz, langsamer! Quelle: Web Marketing Weimar Andreas Lange

In diesem Zusammenhang sollte man auch einmal die rechtliche Lage betrachten.
Die rechtlichen Bedenken zum Einbau eine Mini-PV-Anlage haben sich inzwischen erledigt. Aber es gibt zu diesem Thema immer noch die unterschiedlichsten Aussagen, die von den ca. 700 Netzbetreibern in Deutschland getätigt werden. Viele Betreiber sprechen in diesem Fall von einem kostenlosen Zähleraustausch. Dieses Argument ist verständlich, denn der Stromzähler darf in keinem Fall rückwärts laufen.
Da die ständig laufenden Elektrogeräte den erzeugten Strom sofort verbrauchen, ist das eine vorgesehene Maßnahme, um eine Einspeisung in das öffentliche Netz zu verhindern (Off-Grid-System).
Im Februar 2017 trat die DIN VDE 0100-551 "Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Andere Betriebsmittel – Abschnitt 551: Niederspannungsstromerzeugungseinrichtungen" in Kraft. Dort sind die Anforderungen für die Einrichtung von Kleinstanlagen zur Stromerzeugung geregelt. Daraus ergibt sich, dass Solarmodule (Komplettpakete) für die Steckdose legal sind. Dies gilt Natürlich müssen sich die Hersteller und die Betreiber an die gesetzlichen Vorgaben halten. Beim Netzbetreiber muss die Anlage angemeldet werden.
Nach der DIN VDE V 0100-551-1 - 2018-05 "Errichten von Niederspannungsanlagen" können die Netzbetreiber durch das unkomplizierte Verfahren zur Anmeldung einer Mini-PV-Anlage Anmeldeformulare entwerfen.
Um die Rechtssicherheit zu festigen, wird an zwei weiteren Normen gearbeiet. Hier handelt es sich um die DIN VDE V 0628-1 - 2018-02 "Energiesteckvorrichtungen" und eine Produktnorm, die die Anforderungen der Plug & Play Systeme regelt. Mit der Fertigstellung wohl nicht vor 2019 zu rechnen sein.
Verbraucher können Steckdosen-Solargeräte zur privaten Stromerzeugung bis zu einer Gesamtleistung von 600 Watt jetzt selbst beim Netzbetreiber anmelden, statt wie bisher über einen Elektroinstallateur. Rechtssicher möglich macht dies eine Neuregelung der Norm VDE-AR-N 4105, die am 27. April 2019 in Kraft tritt. Verabschiedet wurde sie in einem Normierungsverfahren vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN), das in Deutschland die Regeln für den Netzanschluss von Erzeugungsanlagen erarbeitet.
Stichpunkte
Stromzähler muss Rücklaufsperre haben
Netzbetreiber müssen Anmeldung durch Laien akzeptieren
In Deutschland sind rund 40.000 Balkonmodule im Einsatz
Wenn der Netzbetreiber sich querstellt, dann sollten die DIN-Vorschriften angesprochen werden und Kontakt mit dem VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.) oder der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie aufgenommen werden.

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Falsche Tipps und unvollständige Informationen über Photovoltaik-Anlagen


Quelle: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
Fragen und Antworten zu steckbaren Solar-Geräten - Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
DGS veröffentlicht FAQs zu Stecker-Solar-Geräten - pv magazine group GmbH & Co. KG

Solarstrom direkt nutzen für Jedermann - Bosswerk GmbH & Co. KG
Solaranlagen für die Steckdose - Web Marketing Weimar / Andreas Lange
"Stecker-Solar": Solarstrom vom Balkon direkt in die Steckdose
- Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen e.V.
BMWi zu "Plug-and-Play"-Photovoltaikanlagen

Grid-Systeme / Netz-Systeme

Der  Begriff "Grid" (Netz) gibt an, ob eine Photovoltaik-Anlage den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einspeist (On-Grid-System) oder nur für den Eigenverbrauch genutzt (Off-Grid-System) wird.

Eine Photovoltaikanlage, die Strom in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, wird als On-Grid-System bezeichnet. Nebem einem Solargenerator (zusammengeschaltete Module) ist ein Wechselrichter notwendig, weil in öffentlichen Stromnetzen Wechselstrom vorhanden ist.
Es gibt On-Grid Systeme, die einen Verbraucher parallel zum öffentlichen Netz zu versorgen. Die dezentrale Solarenergie in der Nähe des Verbrauchers produziert, wodurch große Transportverluste ausgeschlossen werden können.
Andere On-Grid-Systeme versorgen den Verbraucher alternativ zum öffentlichen Netz. Der Verbraucher ist auch an das öffentliche Netz angeschlossen, produziert aber den Solarstrom dezentral (verbrauchsnah). Die Stromüberschüsse werden vorrangig in einem Energiespeicher gespeichert. Dadurch wird eine höhere Versorgungssicherheit bei schwächeren Versorgungsnetzen erreicht (Backup-System).


Mini-Grid-System / Off-Grid-System
Quelle: SOLARA GmbH

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Das Off-Grid-System wird für die Solare Inselstromversorgung eingesetzt. Diese PV-Anlagen sind nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen und funktioniert nur mit Energiespeicher. Sie werden hauptsachlich in Ferienhäusern oder Bergühütten eingesetzt, die wegen der großen Entfernung nicht an ein öffentliches Stromnetz angeschlossen sind. Da die Stromverbraucher in unmittelbarer Nähe der Stromerzeugung in der Regel nur eine niedrige elektrische Spannung von 12 oder 24 V Gleichstrom erfordern, reichen meist kleinere Module, in denen weniger Solarzellen in Reihe geschaltet werden, für die Versorgung aus.

Off-Grid-Systeme werden auch in Mini-PV-Anlagen (Balkon, Hauswand, Booten, Wohnmobilen) genutzt. Ein Wechselrichter, wie er für den Netzanschluss von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen notwendig ist, ist nur dann erforderlich, wenn die Stromverbraucher auf Wechselstrom ausgelegt sind. Bei Bedarf können sie über einen Sinus-Wechselrichter auch Verbraucher mit 230 V Wechselstrom versorgen.

Die Vorteile des Off-Grid-Systeme
Entlegene Gebäude und Geräte können mit Energie zur Beleuchtung, zur Messung und zur Kommunikation, aber auch zum Kochen, zur Heizung oder Kühlung versorgt werden.
Es muss kein Netz vorhanden sein bzw. keine Leitung verlegt werden.
Es bestehen keine Zuleitungen, die anfällig wären für Schäden aufgrund von Wartungsarmut, Sabotage oder Energiediebstahl.
Off-Grid-Systeme sind aufgrund ihrer Kompaktheit mehr oder minder rasch auf- und abbaubar; sie erhöhen die Mobilität von Versorgungseinheiten.

Planung & Design für kleine und mittlere PV-Anlagen

Bezugszähler


Zählerschrank mit Bezugszähler und Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt
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Die vom Netzbetreiber abgekaufte elektrische Energie (kWh) wird vom Bezugszähler gemessen.
Der alte Haushaltszähler (Ferraris-Zähler) wird zunehmend durch einen elektronische Stromzähler ersetzt. Dieser arbeitet rein elektronisch, also ohne Verwendung elektromechanischer Komponenten wie einer Ferraris-Scheibe und einem mechanischen Zählwerk.
Einige Modelle bieten die Möglichkeit einer automatischen Fernablesung. Die Verbrauchssignale werden z. B. über das Stromnetz selbst, über Telefonleitungen, per Internet oder via Mobilfunk übertragen. Sie werden auch als "intelligente Stromzähler" (Smart Meters) bezeichnet.


Elektronischer Haushaltszähler_eHZ-K
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG


Elektronischer Haushaltszähler eHZ- k - Gehäuse-, Anzeige- und Bedienelemente
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Einspeisezähler


Einspeisezähler
Quelle: Solarhaus-kleinmachnow - Familie Affeldt

Die durch den Netzbetreiber eingekaufte bzw. die in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Energie (kWh) wird durch einen Einspeisezähler gemessen.
Ein geeichten Einspeisezähler (Stromzähler) muss in jedes Haus, das eine an ein öffentliches Stromnetz gekoppelte Photovoltaik-Anlage hat, eingebaut werden. Dieser erfasst den von der Anlage erzeugten Strom, der vom Betreiber der Anlage an den Energieversorger abgegeben wird. Neben der Erfassung des eingespeisten Stroms (bei größeren Anlagen auch der eingespeisten Leistung durch eine Lastgangzählung) als Basis für die Abrechnung zwischen Netzbetreiber und Anlagenbetreiber, dient der Einspeisezähler auch der Überwachung der Funktions- und Leistungsfähigkeit der Photovoltaik-Anlage. Die Daten sind die Grundlage für die Einspeisevergütung, die der Betreiber vom Energieversorgungsunternehmen erhält. Der Einspeisezähler ist in der Regel vom örtlichen Netzbetreiber gegen eine jährliche Gebühr (ca. 25 bis 30 Euro) erhältlich.
Bei heutigen Anlagen wird meist der vorhandene Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt, der sowohl Bezug- als auch Netzeinspeisung misst.

Zweirichtungszähler


Zweirichtungszähler - ED300S
Generation F

Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

Ein Zweirichtungszähler erfasst die aus dem Netz bezogene und in das Netz eingespeiste Energiemengen getrennt und ersetzt den Bezugszähler und den Einspeisezähler. Dies ist z. B. nötig, wenn von einer eigenen Photovoltaikanlage des Betreibers Einspeisungen erfolgen und die Einspeisevergütung anders ist (für neue Anlagen in der Regel geringer) als der Preis für bezogenen Strom.
Der elektronische Haushaltszähler ED300S bildet die qualitativ hochwertige Basis für ein Grundgerät, welches je nach Messanforderung optimal erweiterbar ist, wie z. B. um Zweirichtungs- oder Zweitarifmessung oder eine MSB-Schnittstelle zur Anbindung an einen Multi-Utility-Communication Controller oder ein zukünftiges Gateway.

Stromzähler

 

Ertragszähler


4-Quadranten-/Kombizähler
Quelle: EMH metering GmbH & Co. KG

 

 

Die von einer Photovoltaikanlage erzeugte Energie wird mit einem Ertragszähler (Produktionszähler, Solarzähler) gemessen und ist bei der Eigenverbrauchsvergütung notwendig. Im Gegensatz zum Einspeisezähler misst der Ertragszähler den gesamten von der Photovoltaikanlage produzierten Strom und nicht nur den Anteil misst, der in das öffentliche Netz gespeist wird. Dadurch kann der Anteil an selbst verbrauchtem Solarstrom nachwiesen werden. Er hat normalerweise eine Rücklaufsperre, um den (geringen) Eigenverbrauch des Wechselrichters in Zeiten ohne Produktion nicht zu berücksichtigen. Der Ertragszähler verbleibt immer im Eigentum des Anlagenbetreibers.
Zunehmend werden die Einspeise- und Bezugszähler durch einen Zweirichtungszähler ersetzt. Ein Nachteil ist, dass dieser Zähler nur durch den Netzbetreiber gestellt werden darf, da er die Hoheit über den Zähler für den aus dem Netz bezogenen Strom besitzt.

Eigenverbrauchszähler

Photovoltaik
Bestandsschutz - elektrische Anlagen - Sven Bonhagen
Autarkie - ÖKO-Energie
Photovoltaik-Inselanlagen
elektrische Anlagen- und Betriebsmittelprüfung
E-Check
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