Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk? Einfach erklärt

Inhalt

1. Was ist ein Balkonkraftwerk?
2. Die Funktionsweise in vier Schritten
3. Die Komponenten im Einzelnen
4. Eigenverbrauch und Grundlast: Wohin fließt der Strom?
5. Was passiert bei Stromausfall?
6. Balkonkraftwerk mit Speicher: Wie funktioniert das?
7. Häufige Missverständnisse
8. Ist ein Balkonkraftwerk sinnvoll?
9. Häufige Fragen

Was ist ein Balkonkraftwerk?

Ein Balkonkraftwerk ist eine kleine Solaranlage, die du selbst an eine Steckdose anschließt. Fachlich heißt es Steckersolargerät, im Alltag sagt man auch Mini-PV, Stecker-PV oder Plug-in-Solaranlage. Der Name täuscht ein wenig: Die Module hängen oft am Balkongeländer, stehen aber genauso im Garten, auf dem Flachdach, an der Fassade oder auf der Terrasse.

Die Verbraucherzentrale beschreibt das Prinzip so: Der erzeugte Solarstrom fließt direkt in dein Hausnetz, wo er die Geräte versorgt, die gerade laufen. Du kaufst dadurch weniger Strom aus dem Netz ein. Eine Einspeisevergütung gibt es im Regelfall nicht, denn Steckersolargeräte fallen unter die Kategorie der unentgeltlichen Abnahme. Der Nutzen liegt in der Ersparnis beim eigenen Verbrauch.

Die Eckdaten im Überblick:

Die Details zu Grenzen und Anmeldung stehen in den Ratgebern Was ist erlaubt? und Balkonkraftwerk anmelden. Wer direkt ein passendes Gerät sucht, findet im Hub Balkonkraftwerke im Vergleich die verglichenen Sets.

Die Funktionsweise in vier Schritten

Die Funktionsweise lässt sich als Kette beschreiben, in der jedes Glied einen Zweck hat. Der Strom nimmt diesen Weg:

1. Solarmodul: Licht wird zu Gleichstrom. Die Solarzellen im Modul wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Das Ergebnis ist Gleichstrom (DC), dessen Menge von der Einstrahlung abhängt. Die Leistung des Moduls wird in Wattpeak angegeben, der Nennleistung unter Normbedingungen. Bei Sonne am Mittag liefert ein 400-Wp-Modul etwa so viel, bei Wolken deutlich weniger.
2. Wechselrichter: Gleichstrom wird zu Wechselstrom. Im Haushalt fließt Wechselstrom mit 230 Volt und 50 Hertz. Der Mikrowechselrichter wandelt den Gleichstrom des Moduls entsprechend um und gleicht ihn an die Netzfrequenz an. Zusätzlich regelt er die Module auf ihren besten Arbeitspunkt (MPPT, Maximum Power Point Tracking). Gleichzeitig begrenzt er die Leistung auf höchstens 800 W bzw. 800 VA und überwacht das Netz.
3. Steckdose: Der Strom gelangt ins Hausnetz. Eine Anschlussleitung mit Stecker verbindet den Wechselrichter mit einer Steckdose. Bis 960 Wp Modulleistung ist der Schutzkontaktstecker (Schuko) zulässig. Darüber bis 2.000 Wp braucht es eine Einspeisesteckdose mit Energiesteckvorrichtung (Wieland), die ausschließlich eine Elektrofachkraft installiert. Die Verbraucherzentrale nennt das als Anforderung der Produktnorm.
4. Hausnetz: Geräte nutzen den Strom zuerst. Im Hausnetz fließt der Solarstrom zu den Geräten, die gerade Strom brauchen, etwa Kühlschrank, Router oder Fernseher. Was kein Gerät abnimmt, fließt über den Zähler ins öffentliche Netz und wird nicht vergütet.

Diese Kette wird in der Praxis um ein bis zwei Elemente ergänzt: eine Halterung, die Module befestigt, und optional ein Messgerät oder ein Speicher. Den Zusammenbau erklärt der Ratgeber Balkonkraftwerk anschließen.

Die Komponenten im Einzelnen

Der Mikrowechselrichter als Herzstück

Der Wechselrichter entscheidet, was ins Hausnetz gelangt. Beim Balkonkraftwerk kommt ein Mikrowechselrichter zum Einsatz, der direkt am Modul oder Modulpaar arbeitet. Photovoltaik.info nennt für Mikrowechselrichter einen Wirkungsgrad von etwa 95 bis 97 Prozent. Ihr Vorteil: Jedes Modul arbeitet unabhängig, ein verschattetes Modul bremst die anderen nicht. Das Glossar erklärt den Begriff genauer.

Bei einem Set mit zwei Modulen à 400 Wp und einem 800-W-Wechselrichter entspricht die Modulleistung der Wechselrichterleistung. Bei größeren Modulflächen begrenzt der Wechselrichter die Einspeisung. Was dabei verloren geht, zeigt der Ratgeber Balkonkraftwerk-Ertrag.

Eigenverbrauch und Grundlast: Wohin fließt der Strom?

Dein Hausnetz funktioniert wie eine Verteilung: Erzeuger und Verbraucher sind verbunden, und der Strom fließt von der Quelle zum Verbraucher. Der Solarstrom aus der Steckdose steht den Geräten in deiner Wohnung zur Verfügung, noch bevor sie Strom aus dem Netz ziehen. Der Zähler sieht nur das, was am Ende fehlt oder übrig bleibt.

Die Grundlast ist der Strom, den dein Haushalt auch ohne Zutun dauerhaft zieht: Kühlschrank, Router, Standby-Geräte, Umwälzpumpe. Photovoltaik.info ordnet eine Grundlast unter etwa 50 bis 150 Watt als niedrig ein, 150 bis 300 Watt als mittel. Der Anteil des Solarstroms, den du selbst nutzt, heißt Eigenverbrauchsquote. Der TÜV-Verband beziffert sie ohne Speicher laut oekotest.de auf durchschnittlich 55 bis 70 Prozent. Mehr zum Begriff im Eintrag zum Eigenverbrauch.

Ein vereinfachtes Beispiel über den Tag

Die Zahlen unten sind angenommene Werte zur Veranschaulichung, keine Messwerte:

Das Beispiel zeigt drei Dinge. Erstens: Der Solarstrom ersetzt nur gleichzeitigen Verbrauch. Zweitens: Wenn die Erzeugung die Grundlast übersteigt, geht Überschuss ins Netz. Drittens: Große Verbraucher wie der Wasserkocher verringern den Überschuss sofort. Wer Spülmaschine oder Waschmaschine mittags laufen lässt, steigert seine Eigenverbrauchsquote. Wie viel Strom das Balkonkraftwerk liefert, siehst du im Ratgeber Ertragswerte für sieben Städte, welche Wirkung es auf deine Stromrechnung hat, im Ratgeber Lohnt sich ein Balkonkraftwerk?.

Was der Stromzähler macht

Dein Eigenverbrauch taucht am Zähler nirgends als Messwert auf, er fehlt einfach im Bezug. Fließt Strom ins Netz zurück, gibt es zwei Fälle. Ein rückwärtslaufender Ferraris-Zähler wird bis zum Austausch geduldet. Moderne Zähler erfassen Bezug und Einspeisung getrennt. Den Wechsel veranlasst der Messstellenbetreiber. Die Bundesnetzagentur erklärt, dass du das Gerät schon vor dem Tausch betreiben darfst. Mehr im Ratgeber Stromzähler beim Balkonkraftwerk.

Was passiert bei Stromausfall?

Bei einem Stromausfall liefert ein normales Balkonkraftwerk keinen Strom, auch wenn die Sonne scheint. Die Verbraucherzentrale schreibt, dass du ein Steckersolargerät bei Stromausfall nicht nutzen kannst, und erklärt: Der Wechselrichter braucht grundsätzlich die Verbindung zum Stromnetz. Dafür gibt es zwei Gründe.

• Der Wechselrichter braucht das Netz als Taktgeber. Er richtet seine Spannung und Frequenz nach dem Netz aus. Ohne Netz fehlt diese Vorgabe, und er speist nichts ein.
• Die Abschaltung ist Sicherheitsfunktion. Ein Wechselrichter darf nicht in ein stromloses Netz einspeisen, denn dort können Menschen arbeiten, etwa bei Reparaturen. Der Netz- und Anlagenschutz (kurz NA-Schutz) überwacht Spannung und Frequenz und trennt das Gerät bei Abweichungen oder Netzausfall vom Netz. Das nennt man auch Schutz vor Inselbetrieb.

Ein Inselbetrieb, also die Versorgung eines abgetrennten Teils des Hausnetzes allein aus der Solaranlage, ist bei einem normalen Balkonkraftwerk deshalb nicht vorgesehen. Einige Speicher bieten eine gesonderte Notstromsteckdose, an der du einzelne Geräte betreibst. Die Verbraucherzentrale weist darauf hin, dass das nur über diese eigene Steckdose geht und nicht die ganze Wohnung versorgt. Ein Überblick steht im Ratgeber Balkonkraftwerk-Speicher mit Notstrom.

Balkonkraftwerk mit Speicher: Wie funktioniert das?

Ein Speicher löst ein Grundproblem: Die Sonne scheint, wenn du nicht zu Hause bist, und abends, wenn du Strom brauchst, ist sie weg. Der Speicher lädt tagsüber mit dem Überschuss und gibt den Strom später an die Geräte ab. Technisch gibt es zwei Bauarten:

• AC-gekoppelte Speicher hängen wie ein weiteres Gerät an der Steckdose. Sie nehmen Wechselstrom aus dem Hausnetz auf und wandeln ihn für die Batterie in Gleichstrom, bei der Abgabe wieder zurück. Das kostet Wirkungsgrad.
• DC-gekoppelte Speicher nehmen den Gleichstrom direkt von den Modulen auf und haben oft einen eigenen Wechselrichter. Mehr zum Unterschied im Ratgeber AC- oder DC-Speicher.

Die HTW Berlin rechnet in ihrem Modell für ein AC-gekoppeltes System mit einem Systemnutzungsgrad von 82,5 Prozent, zusammengesetzt aus 91,7 Prozent beim Laden, 97,8 Prozent im Akku und 92 Prozent beim Entladen. Von 100 Kilowattstunden Überschuss kommen also rund 82 wieder heraus. Ob sich das lohnt, hängt von Modulanzahl und Verbrauch ab. Bei zwei Modulen lohnt sich ein Speicher laut oekotest.de oft nicht, bei vier oder fünf Modulen kann es anders aussehen.

Wichtig: Die Produktnorm DIN VDE V 0126-95 gilt nicht für den Betrieb mit Stromspeichern, für diese sind eigene Regeln angekündigt. Das Thema behandelt der Hub Balkonkraftwerk-Speicher mit allen Systemen im Überblick, die Rechnung steht im Ratgeber Lohnt sich ein Balkonkraftwerk mit Speicher?.

Häufige Missverständnisse

Ist ein Balkonkraftwerk sinnvoll?

Die Frage lässt sich nach drei Kriterien beantworten: Standort, Verbrauch und Preisklasse des Sets. An einem unverschatteten Südbalkon liefert ein Set mit 800 Wp nach unserer Simulation mit PVGIS (EU JRC) je nach Stadt rund 790 bis 910 Kilowattstunden im Jahr. Die Amortisation liegt in unseren Beispielen bei zwei bis sechs Jahren, je nach Preisklasse. Am Nordbalkon oder bei starker Verschattung lohnt es sich dagegen kaum. Die Rechnung mit allen Annahmen steht im Ratgeber Rechnung mit allen Annahmen, deine eigenen Werte kannst du in den Balkonkraftwerk-Rechner eintragen.

Die Verbraucherzentrale nennt als Vorteil, dass die Mini-Systeme an sonnigen Tagen einen wesentlichen Teil der Grundlast eines Haushalts decken können. Sinnvoll ist ein Balkonkraftwerk also dort, wo tagsüber ein gewisser Dauerverbrauch besteht und die Module Sonne bekommen. Der Einstieg ist niedrig, weil kein Netzanschlussverfahren nötig ist, das Gerät mitumzieht und die Anlage jederzeit abgebaut werden kann.

Häufige Fragen

Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk einfach erklärt?

Solarmodule wandeln Licht in Gleichstrom um. Ein Mikrowechselrichter macht daraus Wechselstrom mit 230 Volt und speist ihn über eine Steckdose in dein Hausnetz ein. Deine Geräte nutzen diesen Strom zuerst, der Rest fließt unvergütet ins öffentliche Netz. Das senkt den Bezug aus dem Netz.

Was ist ein Balkonkraftwerk und was ist ein Steckersolargerät?

Beides meint dasselbe: eine kleine Solaranlage, die du selbst an eine Steckdose anschließt. „Steckersolargerät“ ist der offizielle Begriff, „Balkonkraftwerk“ der Alltagsname. Das Gerät darf höchstens 800 W bzw. 800 VA einspeisen und bis zu 2.000 Wp Modulleistung haben, mit Schuko bis 960 Wp.

Funktioniert ein Balkonkraftwerk bei Stromausfall?

Nein. Der Wechselrichter braucht die Netzspannung als Vorgabe und schaltet bei einem Ausfall ab, damit kein Strom in ein stromloses Netz fließt. Notstrom bieten nur Speicher mit eigener Notstromsteckdose, die einzelne Geräte versorgt, nicht die ganze Wohnung. Ohne Speicher bleibt die Steckdose dunkel.

Funktioniert ein Balkonkraftwerk auch bei bewölktem Himmel?

Ja, aber mit deutlich weniger Leistung. Die Module nutzen auch diffuses Licht. Unsere Simulation zeigt für Berlin: Die schwächsten zehn Prozent der Junitage bringen bei einem 800-Wp-Set weniger als 1,7 Kilowattstunden. An klaren Sommertagen sind es über fünf. Nachts erzeugt es keinen Strom.

Brauche ich eine Anmeldung oder einen neuen Zähler?

Du musst das Gerät im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur anmelden, die Meldung beim Netzbetreiber entfällt. Einen neuen Zähler brauchst du nicht vorab. Ein rückwärtslaufender Ferraris-Zähler wird geduldet, der Messstellenbetreiber tauscht ihn später, ohne dir Kosten zu berechnen. Mehr dazu steht im Ratgeber zur Anmeldung.

Was ist der Unterschied zwischen Schuko und Wieland?

Der Schutzkontaktstecker (Schuko) ist der normale Haushaltsstecker und erlaubt laut Produktnorm bis 960 Wp Modulleistung. Der Wieland-Stecker ist eine Energiesteckvorrichtung für bis zu 2.000 Wp, die eine Elektrofachkraft installiert. Die Wieland-Steckdose setzt nie der Laie selbst. Die Einspeiseleistung bleibt in beiden Fällen auf 800 W begrenzt.

Ist ein Balkonkraftwerk sinnvoll für Mieter?

Ja, wenn der Balkon Sonne bekommt. Mieter dürfen Steckersolargeräte als privilegierte bauliche Veränderung verlangen, Vermieter dürfen nicht grundlos ablehnen. Das Gerät lässt sich beim Umzug mitnehmen. Am unverschatteten Südbalkon amortisiert es sich in unseren Beispielen in etwa zwei bis sechs Jahren.