Photovoltaik Inselanlage

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Autarke Stromversorgung ohne Netzanschluss

Ist kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden oder das Anschließen zu aufwendig bzw. zu teuer, bietet sich eine Inselanlage an. Mit einer auch Off Grid oder Solar Home System bezeichneten PV-Anlage ist es möglich, den individuellen Bedarf an Strom vor Ort selbst zu decken. Typisch sind Inselanlagen zum Beispiel in Ferienhäusern, Berghütten und entlegenen Regionen – oder unterwegs.

Photovoltaik Inselanlage auf einer Hütte in den Bergen © Kalle Kolodziej, stock.adobe.com
Photovoltaik Inselanlage auf einer Hütte in den Bergen © Kalle Kolodziej, stock.adobe.com
Insel-Anlagen bringen Strom in abgelegene Orte
Insel-Anlagen bringen Strom in abgelegene Orte

Funktion und Komponenten einer Photovoltaik-Inselanlage

Schema einer Photovoltaik- Inselanlage
Schema einer Photovoltaik- Inselanlage

Eine PV-Inselanlage funktioniert nicht grundsätzlich anders als eine netzgekoppelte PV-Anlage. Dennoch gibt es einiges zu beachten: Im Unterschied zu einer ans öffentliche Netz angeschlossenen Photovoltaikanlage braucht eine Inselanlage immer einen Laderegler und eine Batterie.

Der Laderegler passt das Ladeverfahren an die jeweilige Batterie an und verhindert damit ein lebensverkürzendes Überladen. Geräte mit 12-V-Spannung können ohne Stromreservoir direkt betrieben werden. Dazu gehört alles, was auch an einer 12-V-Bordsteckdose („Zigarettenanzünder“) angeschlossen werden kann – wie Ladeadapter fürs Notebook, Navigationsgeräte, Kühlboxen, kleine Kaffeemaschinen und Wasserkocher, Energiesparlampen, sogar manche Haartrockner, Mikrowellen, Heizdecken, Handsauger und Camping-Fernseher.

Bei energiehungrigen Geräten wie Heizofen, Toaster, Elektrogrill, Kühlschrank und Waschmaschine sieht das anders aus. Da nicht auf Netzstrom zugegriffen werden kann (und die Sonne oft gerade dann nicht scheint, wenn man sie braucht), muss für das reibungslose Funktionieren genügend Solarstrom in einer Batterie, genannt Stromspeicher, gesammelt werden. Die üblichen Bleiakkumulatoren sind robust und hinsichtlich ihrer Zyklusfestigkeit (wie oft kann geladen und entladen werden) und der Leistungsfähigkeit auf den Einsatz in der Inselanlage optimiert.

Hinweis: Autobatterien sind nicht geeignet, da der Betrieb im Auto andere Anforderungen an die Lade- und Entladeeigenschaften stellt. So müssen beim Motorstart beispielsweise kurzfristig hohe Ströme abgegeben werden. Bei einer Inselanlage ist das nicht erforderlich. Hier kann die Batterie statt auf Stromabgabe auf Lebensdauer optimiert werden.
Die Leistung eines Insel-Wechselrichters richtet sich nach der Ausgangsleistung
Die Leistung eines Insel-Wechselrichters richtet sich nach der Ausgangsleistung

Im nächsten Schritt verwandelt der Wechselrichter den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom für die 230/240-V-Verbraucher um. Bei Wechselrichtern für Inselanlagen, den sog. Inselwechselrichtern, richtet sich die Leistung nach der Ausgangsleistung.

Zusammengefasst werden für eine Inselanlage folgende Komponenten benötigt:

  • Solarmodule
  • Generatoranschlusskasten
  • Verkabelung
  • Laderegler
  • Energiespeicher
  • Inselwechselrichter
Erforderliche Komponenten für die PV-Inselanlage
Erforderliche Komponenten für die PV-Inselanlage
Tipp: Auch bei Photovoltaikanlagen auf einem Wohnmobil oder auf Booten handelt es sich um eine Inselanlage. Hier wird meist die sowieso vorhandene Bordbatterie mit dem Solarstrom geladen. Praktisch ist ein Komplett-Set, das bereits alle erforderlichen Komponenten enthält.

Photovoltaik Komplettsets sind praktisch und leicht zu installieren
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Berechnung der Batteriegröße

Bei einer Inselanlage muss ziemlich genau abgeschätzt werden, wie viel Strom zu welchen Zeiten benötigt wird. Schließlich kann nicht benötigter Strom nicht in das öffentliche Netz eingespeist werden. Bedarf und Leistung sollen so gut wie möglich aufeinander abgestimmt sein. Dabei geht man am besten in folgenden Schritten vor:

  1. Berechnung des Strombedarfs: Alle Verbraucher (Leistungsaufnahme in Watt) und ihre mögliche Betriebszeit pro Tag abschätzen und multiplizieren (Ergebnis in Wattstunden bzw. Kilowattstunden pro Tag). Errechneten Bedarf um 10 bis 15 % erhöhen, um Leitungsverluste oder Ladeverluste abzudecken.
  2. Tipp: Großverbraucher wie Kühlschränke können auch mit Gas betrieben werden.
  3. Abschätzung der Spitzenleistung (Watt Peak): Danach Berechnung der Leistung der Photovoltaikanlage (in Watt bzw. Kilowatt) nach benötigter Arbeit (aus 1).
  4. Berechnung der Batteriegröße: Tagesverbrauch (aus Schritt 1) multiplizieren mit der Anzahl der Tage, für die die Stromversorgung sichergestellt sein soll (üblicherweise 3 Tage). Zusätzlich wieder eine Reserve einrechnen. Teilt man nun den Bedarf (in Watt- bzw. Kilowattstunden) durch die Spannung der Batterie, meist 12 V, erhält man die notwendige Kapazität (in Amperestunden). Diese muss im Falle von Bleibatterien noch verdoppelt werden, weil die Batterie dauerhaft nicht komplett entladen werden darf. Lithium-Batterien können tiefer entladen werden.
Strombedarf einer Inselanlage

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Vor- und Nachteile im Überblick

Typ Vorteile und Nachteile
Inselanlage
  • Kein Stromanschluss nötig
  • 100-prozentige Autarkie
  • Für Notstrom installierbar
  • Am Wohnsitz nicht erlaubt
  • Im Notfall kein Anschluss ans öffentliche Stromnetz
  • Stromspeicher ein Muss
  • Installation des Notstromsystems ist teuer
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