Der Unterschied zwischen Inselanlagen und netzgekoppelten PV-Anlagen

Mit Solar-Inselanlagen lässt sich ein Maximum an Autarkie realisieren. Fernab von Stromleitungen und Versorgungsdienstleistern kommt der Strom vom eigenen Dach, wird in Akkus zwischengespeichert und dann bei Bedarf verbraucht. Das wesentliche Merkmal von PV-Inselanlagen liegt also darin, dass es keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz gibt, folglich auch keine Einspeisung und auch keine Einspeisevergütung. Stattdessen wird der gesamte Strom selbst verbraucht.

Wesentliche Merkmale einer Solar-Inselanlage

Im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen werden häufig die Begriffe On-Grid und Off-Grid verwendet, was im Grunde nichts anderes bedeutet, als dass die jeweilige Anlage entweder mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden ist oder nicht. Off-Grid-Systeme sind also nicht mit dem Netz verbunden, was eine essenzielle Voraussetzung für eine PV-Inselanlage ist. Diese sind vom öffentlichen Stromnetz völlig unabhängig und der dort generierte Strom fließt ausschließlich dem Eigenbedarf zu. Oft kommen derartige Systeme in Gegenden zum Einsatz, in denen es keine öffentliche Stromversorgung gibt. Dabei kann es sich um Photovoltaikanlagen auf einer Berghütte, auf Booten, an Wohnmobilen oder Wochenendhäusern handeln. Das Fehlen entsprechender Infrastruktur ist jedoch keine notwendige Voraussetzung, da z. B. auch ein einzelnes kleines Solarmodul auf dem Balkon, dass nur zum Laden von Akkus verwendet wird, eine Off-Grid-Lösung darstellen kann.

Aus welchen Bestandteilen besteht eine PV-Inselanlage

Wie jede Solaranlage benötigt auch die Inselanlage Solarmodule, um einfallendes Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Der so erzeugte Strom kann dann entweder als Gleich- oder Wechselstrom genutzt werden. Damit sich die Anlage überhaupt effizient nutzen lässt, bedarf es eines Stromspeichers mit genügend Kapazität. So lässt sich Strom auch dann zur Verfügung stellen, wenn die Sonne nicht scheint. Gerade bei Inselanlagen sollte auf besonders leistungsstarke und zyklenfeste Akkumulatoren geachtet werden. Hinzu kommt ein Laderegler, der sowohl Ladung als auch Entladung des Speichermoduls steuert und eine Überladung des Akkus verhindern soll. Ein Wechselrichter ist immer dann nötig, wenn die Anlage Wechselstrom produzieren soll. So lassen sich dann auch normale elektrische Geräte, die eine Spannung von 230 Volt benötigen, nutzen.

Unterschiede zwischen netzgekoppelten Photovoltaikanlagen und Inselanlagen

Bei netzgebundenen Anlagen lässt sich der erzeugte Strom in Eigenverbrauch und Einspeisung aufteilen. Wie hoch der jeweilige Anteil ausfällt, kann im Hausanschlusskasten am Einspeise- und Bezugszähler abgelesen werden. Üblicherweise fließt nicht genutzter Strom über den Netzanschluss in das öffentliche Stromnetz, sofern er nicht in einem eigenen Akku gespeichert wird. Der eingespeiste Strom wird dann gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet.

Im Gegensatz dazu ist eine Photovoltaik-Inselanlage nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden. Es besteht folglich auch nicht die Möglichkeit, den Strom in das Netz einzuspeisen und dafür eine Vergütung zu erhalten. Bei Inselanlagen-Komplettsystemen wird der Wechselrichter so gesteuert, dass die Anlage immer so viel Strom erzeugt, wie durch Eigenbedarf benötigt wird bzw. bis der Speicher vollständig aufgeladen ist.

Vorteile einer Inselanlage

Der große Vorteil einer PV-Inselanlage mit Speicher liegt darin, dass sie praktisch überall errichtet werden kann, wo es kein Stromnetz gibt, jedoch regelmäßig Strom benötigt wird. Durch das Fehlen der Einspeisung muss der Besitzer keinerlei Pflichten nachkommen, die sich aus dem EEG oder der Steuergesetzgebung herleiten. Die Anlage muss in der Steuererklärung nicht erwähnt werden und auf den Eigenverbrauch fällt auch keine Umsatzsteuer an.

Nachteile der PV-Inselanlage

Eine Inselanlage mit Speicher ist in der Anschaffung meist teurer als eine netzgebundene Anlage vergleichbarer Größe. Das liegt vor allem am Stromspeicher, der entsprechende Kapazitäten benötigt. Sollten Erzeugung und gespeicherte Energie einmal nicht ausreichen, ist es bei fehlender Infrastruktur nicht möglich, den nötigen Strom aus dem Netz zu beziehen.

Planung und Montage einer Inselanlage

Entsprechend genau sollte die Planung der Anlage vorgenommen werden, was den Tagesbedarf betrifft. Von jedem genutzten Gerät muss die Leistung erfasst werden. Soll ein komplettes Haus autark mit Energie versorgt werden, kann es empfehlenswert sein, Photovoltaik mit anderen Formen der Stromerzeugung zu kombinieren. Berechnet wird der Tagesbedarf, indem die Leistungsaufnahme jedes Geräts mit der durchschnittlichen Betriebszeit in Stunden multipliziert wird. Anschließend werden die Ergebnisse sämtlicher Geräte addiert, woraus sich der Tagesbedarf ergibt.

Ist der Tagesbedarf berechnet, müssen die Autonomietage festgelegt werden. Das sind jene Tage ohne nennenswerte Sonneneinstrahlung, die es maximal zu überbrücken gilt. Daraus lassen sich dann die Größe des benötigten Akkus, die Modulleistung in Watt und die Größe des Ladereglers ableiten. Zudem müssen Neigung und Ausrichtung (insbesondere bei Dachanlagen), Umwandlungsverluste und die geografische Lage mit einkalkuliert werden. Aus Letzterer lässt sich die Globalstrahlung ableiten, also die jährliche Sonnenscheindauer in kWh pro Quadratmeter und Jahr ableiten.

Bei der Auslegung der Anlage sollte stets vom ungünstigsten Monat ausgegangen werden, um Versorgungsengpässe von vornherein zu vermeiden. Variiert die Anzahl der Personen, die den Strom verbrauchen, sollte analog dazu von der höchsten Anzahl ausgegangen werden.

Autarkie mit einer Inselanlage: Sinnvoll oder nicht?

Ob sich mit einer PV Inselanlage vollständige Autarkie erzielen lässt, ist von vielen Faktoren abhängig. Es kann, je nach Ausgangslage, sinnvoller sein, auf Hybridsysteme zu setzen, statt eine Solar-Inselanlage besonders groß auszulegen. Blockheizkraftwerke (BHKW) und Solarthermie können hierfür adäquate Ergänzungen darstellen. Da BHKW mit Brennstoffen betrieben werden, können sie die Stromversorgung an Tagen mit wenig Sonneneinstrahlung auch komplett übernehmen und so eine konstante Versorgung gewährleisten. Empfehlenswert ist auch die Kombination der Inselanlage mit einer Wärmepumpe, mit deren Hilfe sich die Temperatur im Warmwasserspeicher erhöhen lässt und die übrigens auch zur Klimatisierung verwendet werden kann.

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