Balkonsolaranlage selbst bauen – Grundlagen

1. Vorüberlegungen

Mit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) Strom zu erzeugen, erfordert zunächst einmal eine Investition. Ob sich die Kosten, die für die Solarmodule, Wechselrichter, ggf. Batteriespeicher, Kabel und Kleinmaterial auszugeben sind, wirtschaftlich rentieren, hängt von vielen Voraussetzungen ab, die hier näher beleuchtet werden sollen.

2. benötigte Komponenten

Um ein Balkonkraftwerk zu betreiben benötigt man, wie bei jeder anderen Anlage auch, PV-Module. Sie wandeln das Sonnenlicht in elektrische Energie um, der das PV-Modul in Form von Gleichspannung (DC) verlässt. Von dort geht es über Leitungen (Solarkabel) weiter zu Wechselrichter. Der Wechselrichter sorgt dafür, dass der Gleichstrom in 230 Volt Wechselspannung umgewandelt wird, so dass er in unserem Hausnetz nutzbar ist. Neben Befestigungsmaterial oder einer Aufständern für die PV-Module benötigt man bei einem sog. Balkonkraftwerk keine weiteren Komponenten. Messeinrichtungen, um die Menge des produzierten Stroms nachhalten zu können, sind nicht zwingend notwendig, auch wenn es in diesem Blog natürlich genau darum gehen soll, wie die Menge des produzierten Stroms der PV-Anlage in Home Assistant angezeigt werden kann.

Ich habe mich für einen Mikro-Wechselrichter der Firma AP Systems entschieden – DS3-L. Vor allem auch deswegen, weil er über die erforderlichen Zertifizierungen verfügt, wenn man die Anlage auch tatsächlich anmelden möchte.

MPPT Bereich :	25..55V
Stromspannung (Voc) :	60V
Max. Eingangsstrom:	18A / 18A
Länge x Höhe x Tiefe:	260 x 188 x 31.5mm
Max. Wirkungsgrad:	99.5%
MPPT Tracker:	2
Injektion:	Einphasige
Max. Eingang Solarmodule Leistung:	255…550Wp
Internet Anschluss:	Ethernet / Wifi
Wechselrichter-Marke:	APS
Produktgarantie:	10 Jahre

Dazu zwei Module von Trinasolar – Vertex S TSM-385DE09.05 mit 385 Watt/p pro Modul.

Es ist auch möglich von AP-Systems ein Informations-Gateway für die Mikrowechselrichter zu installieren. Das Gerät sammelt die Leistungsdaten des Mikrowechselrichters. Mit der EMA-Software von APsystems liefert das APsystems ECU eine präzise Analyse jedes Mikrowechselrichters und der angeschlossenen PV-Module der Solaranlage.

Ich habe gleich mehrere Anlagen gebaut und noch einen Wechselrichter APSystems DS3-L sowie eine Energiekommunikationseinheit ECU-B übrig. Wenn Interesse besteht, gebe ich diese beiden Geräte gern zusammen für 300 € ab. Schreibt einfach einen Kommentar, wenn Ihr Interesse habt. Abholung in Herford möglich.

3. Anschluss an die Steckdose

Vorteil eine Balkonsolaranlage, Balkonkraftwerk, einer Mini-PV Anlage oder wie auch immer man die Anlage nennen möchte, liegt zunächst am einfachen Anschluss. Die „kleinen Anlagen“ sind so gebaut, dass man sie direkt mit einem üblichen Schuko-Stecker in die Steckdose der Hausinstallation einstecken kann. Die Anlage speist dann den produzierten Strom direkt in das Hausnetz ein. Dieser kann dann im gesamten Hausnetz verbraucht werden. Bei dieser Art des Anschlusses ist wichtig zu wissen, dass an dem Stecker grundsätzlich eine lebensgefährliche (!) Wechselspannung anliegt. Die meisten Wechselrichter, die für den Betrieb eines Balkonkraftwerks verkauft werden, verfügen über eine Funktion, die diese lebensgefährliche Spannung abschaltet, wenn der Stecker nicht mit dem Stromnetz des Hausinstallation verbunden ist. Solange der Stecker des Balkonkraftwerks also nicht in einer Steckdose steckt, schaltet der Wechselrichter sozusagen wie ein Schalter den durch PV-Module produzierten Strom aus.

3. Leistung der Anlage

Der vereinfachte Anschluss (man braucht nicht zwingend einen Elektriker, der alles anschließt) ist nur erlaubt, wenn die PV-Anlage bestimmte Leistungsdaten nicht überschreitet. Bis zu einer Ausgangsleistung von 600 Watt darf die Anlage über eine Steckdose an das Hausnetz angeschlossen werden. Mit den 600 Watt ist übrigens nicht die Leistung der Solarmodule gemeint, sondern die Ausgangsleistung am Wechselrichter. Die Solarmodule, deren Leistung in Watt/peak angegeben werden, darf darüber liegen.

Beispiel: Wenn zwei Solarmodule installiert sind, die in der Spitze jeweils 385 Watt leisten können, dann überschreitet dies noch nicht die 600 Watt Grenze. Erst wenn diese beiden Solarmodule an einen Wechselrichter angeschlossen werden, der 700 Watt Ausgangsleistung liefern kann, wäre ein Anschluss über eine Steckdose nicht mehr zulässig. Wenn die beiden Module, die in der Spitze 770 Watt liefern können, aber an einen Wechselrichter angeschlossen werden, der „nur“ 600 Watt Ausgangsleistung hat, könnte man die PV-Anlage an die Steckdose anschließen.

4. Die Aufständerung

Die PV-Anlage soll auf einem Flachdach (auf einem Carport) erreichtet werden. Für professionelle Aufständerungen kann man eine Menge Geld ausgeben. Es geht aber m.E. auch preisgünstiger. Das Gestell habe ich mit Aluprofilen selbst gebaut. In unserer Gegend lassen die sich relativ günstig auf dem Schrottplatz beziehen. Ich habe für zwei Ständer 6 Meter L-Profilschienen 30x30x3 mm benötigt. Auf den Bildern lässt sich gut erkennen, wie die Montage erfolgt ist. Man benötigt nur eine Bohrmaschine und eine Flex ist ebenfalls hilfreich.

5. Anschluss der Trina Module an den AP Systems Wechselrichter

Der Anschluss der PV-Module an den Wechselrichter ist nicht schwierig. Je nachdem, wo und wie man die Anlage aufbauen möchte, wird Solarkabel zur Verlängerung benötigt. Hier ist ein ausreichend großer Querschnitt wichtig. Ich habe besonders darauf geachtet, dass auf der Gleichspannungsseite (DC-seitig) – also auf der Strecke von den PV-Modulen bis zum Wechselrichter – die Pole nicht vertauscht werden dürfen. Auch wenn die PV-Module meist eine unterschiedlich gut sichtbare Beschriftung des Plus- und Minuspols haben, macht es durchaus Sinn, diese noch einmal gut lesbar anzubringen. Die Arbeit mit elektrischer Energie kann sowohl auf der DC Seite, als auch auf der AC Seite (Wechselspannung) zu lebensgefährlichen Verletzungen führen!. Dies ist keine Anleitung zum Nachbau, sondern lediglich eine Beschreibung, wie ich es gemacht habe.

Vom PV-Modul aus werden die Anschlusskabel zum Mikrowechselrichter geführt. Auch hier ist es natürlich wichtig, auf die richtige Polung zu achten. Der Mikrowechselrichter kann über einen Schuko-Stecker mit der Steckdose der Hausinstallation verbunden werden. Ich habe noch eine Steckdose Shelly Plug S dazwischen geschaltet, so dass ich nicht nur über das ECU-B Modul von APSystems, sondern auch über den Shelly Plug S die von Wechselrichter ins Hausnetz eingespeiste Energie angezeigt bekomme.