Vorab einige Bemerkungen zum Aufbau meiner Photovoltaikanlage
Die Besonderheit meiner Anlage, gegenüber üblichen größeren Photovoltaikanlagen, ist der modulare Aufbau mit Wechselrichtern, welche in Balkonkraftwerken zum Einsatz kommen: Hierbei werden die Solarmodule jeweils separat an den jeweiligen Wechselrichtereingängen angeschlossen.
Diese Anlage ist von vornherein als Experimentier- und Testanlage konzipiert worden und spielt in vielen meinen Projekten und Artikeln eine Rolle. Es geht hier um einige spezielle gegen Verschattung resistente Solarelemente, um spezielle Speicherlösungen, Messungen zur Energieeffizienz und Eigenverbrauchsoptimierung und andere spannende Themen. Dazu benötige ich Messdaten von den jeweiligen separaten Anlagenteilen und damit erklärt sich auch der besondere Aufbau der Anlage.
Ein Vorteil: Durch diesen Aufbau liegt die Gleichstromspannung der gesamten Anlage jeweils unterhalb der in DIN-Norm VDE 0100-410 definierten Grenze von 120 Volt, ab welcher zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich sind.
Weiter entsprechen die oben genannten Wechselrichter der DIN-Norm VDE-AR-N-4105 und damit haben sie besondere Schutzmaßnahmen (abgekürzt: NA-Schutz) bereits integriert. Der Begriff NA-Schutz steht dabei für Netz- und Anlagenschutz. Diese automatische Schutzeinrichtung trennt die Photovoltaikanlagen bei Störungen unmittelbar vom Stromnetz.
Üblicherweise muss der NA-Schutz bei größeren Anlagen (mit einem zentralen Wechselrichter) zusätzlich realisiert werden.
Ein zusätzlicher Vorteil meiner Anlage ist die Resistenz gegen Verschattungen und den Ausfall einzelner Solarmodule und Wechselrichter gegenüber der seriellen Anordnung (in Strängen von diversen Solarmodulen und dem zentralen Wechselrichter) bei größeren Solaranlagen.
Der Nachteil gegenüber größeren Photovoltaikanlagen (mit einer seriellen Anordnung von Solarmodulen) ist der deutlich höhere Verdrahtungsaufwand, damit steigt der Installationsaufwand, welcher sich in den Kosten einer solchen modular aufgebauten Anlage niederschlägt, das ist aber auch dem Zweck der Anlage geschuldet.
Die Ausbaustufen meiner Anlage seit 2022:
Wie in meinem Vortag erwähnt, habe ich meine Anlage seit 2022 in mehreren Schritten modular erweitert. Hier eine entsprechende Aufstellung über den Aufbau meiner Photovoltaikanlage:
- Die ursprüngliche Anlage bestand aus zwei Solarzellen mit je 350 Watt und einem 600 Watt Wechselrichter. Diese Anlage wurde seinerzeit als Balkonkraftwerk angemeldet. Der elektrotechnische Anschluss dieser Anlage ist aber professioneller ausgeführt als bei üblichen Anlagen dieser Art (direkter Anschluss an das Stromnetz, Smart-Meter zur Energiemessung etc.). Die Erweiterung der Anlage erfolgte in drei Stufen:
- Aufbau zweier weiterer Solarzellen mit einem weiteren 600 Watt Wechselrichter, welcher unabhängig von der ursprünglichen Anlage in das Netz einspeist. Dieser Anlagenteil besitzt eine separate Energiemessung.
- Hinzufügen weiterer vier Solarzellen und einem 1500 Watt Wechselrichter, der ebenfalls, unabhängig von den beiden anderen Anlagen, ins Netz einspeist, ebenfalls mit separater Energiemessung.
- Mit den obigen Ausbauschritten und dem Aufbau als eine fest verdrahtete Anlage (mit jeweils eigenen Sicherungen und Fehlerstromschutzschalter), wurde das Gesamtpaket als „normale“ Solaranlage mit einer Leistung von 2700 Watt offiziell angemeldet.
Erweiterung der Solaranlage mit einem Batteriespeicher von der Firma Anker SOLIX, der Solarbank E1600
- Ende 2023 wurde die erste Anlage, mit einem Batteriespeicher, speziell für den Einsatz in Balkonanlagen (mit einer Bruttokapazität von 1,6 kW), erweitert. Die genaue Beschreibung der Solarbank E1600 erfolgt im Artikel über Batteriespeicher.
Weitere Erweiterung der Anlage mit einem Balkonkraftwerk von Anker SOLIX, der Solarbank 2 E1600 Pro
- Im August 2024 erfolgte die nächste Erweiterung: Neben der obigen Anlage wurde eine Solarbank 2 E1600 Pro beschafft (ebenfalls mit einer Bruttokapazität von 1,6 kW). Diese Anlage nutzt die aktuellen Grenzwerte für Balkonkraftwerke aus und wird im Artikel für Batteriespeicher noch im Detail erläutert. Zu diesem System gehören vier, direkt am Speicher angeschlossene, Solarmodule mit je 405 Watt. Weiteres siehe in der Beschreibung des Batteriespeichers. Die Besonderheit dieser Anlage ist auch die Ost-/Westausrichtung der Solarmodule.
Im Zuge meines Projektes zur Smart-Home-Automation mit dem Home Assistant steht mir zur Auswertung obiger Messeinrichtungen ein übersichtliches Energiedashboard zur Verfügung, welches ich in einigen Artikeln genauer erläutern werde.
Fotos meiner Anlage:
Abbildung meiner Anlage im Energie-Dashboard der Smarthome-Software Anwendung „Home Assistant“.
Bereits Mitte März zeigt meine oben beschriebene Anlage schon optimale Erträge.
Man erkennt sehr gut die drei unterschiedlichen Anlagenteile mit jeweils einem Smart-Meter-Zähler und wie diese übersichtlich im Energie-Dashboard des Home Assistant dargestellt werden.
Die wichtigen Kenngrößen wie Autarkiegrad und PV-Eigenverbrauch der Anlage sind im Diagramm sichtbar: 54 % der erzeugten Solarenergie werden in das öffentliche Netz eingespeist und daher fließt ein großer Teil der erzeugten PV-Leistung ins Netz. Damit kann die PV-Anlage nur zu 63 % den Energiebedarf des Hauses abdecken.
Die oben gezeigten Werte gilt es weiter zu optimieren …
Dieses Thema werde ich in meinem Projekt „PV-Überschussladen“ mithilfe eines E-Autos genauer beschreiben.
Wie bereits oben erwähnt, ist es mein Ziel, aus dieser relativ kleinen Anlage den optimalen Nutzen zu ziehen.