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Smarte Technik für dein Zuhause

Alles über das Balkonkraftwerk und seine Funktionsweise

Autor

Dennis

Veröffentlicht

09.09.2023

Aktualisiert

30.10.2023

Balkonkraftwerk: Funktionsweise
(stock.adobe.com)

Für viele Menschen, die über die Anschaffung nachdenken, ist bei einem Balkonkraftwerk die Funktionsweise ein entscheidender Faktor. In diesem Leitfaden erläutern wir die verschiedenen Komponenten und Arbeitsweisen einer Stecker-Solaranlage, um Ihnen einen umfassenden Überblick zu geben.

Komponenten und Balkonkraftwerk Funktionsweise: Was macht eine Stecker PV-Anlage aus

Bevor wir uns mit einem Balkonkraftwerk und seiner Funktionsweise beschäftigen, sollten wir zunächst einmal erläutern, aus welchen Komponenten eine Stecker PV-Anlage eigentlich besteht. Das sind:

  • Das Solarpaneel des Balkonkraftwerks
  • Der Wechselrichter
  • Ein Stromstecker
  • Die Befestigungsvorrichtung

Das Balkonkraftwerk kann um einen zusätzlichen Batteriespeicher erweitert werden.

Wie unterscheidet sich ein Balkonkraftwerk in der Funktionsweise von einer Dach-PV-Anlage?

Ein Balkonkraftwerk und eine Dach-PV-Anlage haben viele Gemeinsamkeiten, aber es gibt auch signifikante Unterschiede. Generell sind beide Anlagen in der Funktionsweise selbst, also der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie, sehr ähnlich. Beide verwenden Photovoltaikzellen, um aus Sonnenlicht Gleichstrom zu erzeugen, und einen Wechselrichter, um den Solarstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Der Hauptunterschied von einem Balkonkraftwerk und dessen Funktionsweise liegt in der Skalierbarkeit und der Komplexität der beiden Systeme.

Skalierbarkeit:

  • Dach-PV-Anlagen sind in der Regel viel größer und haben eine höhere Energiekapazität. Sie können auf die individuellen Bedürfnisse und den vollständigen Energieverbrauch eines Hauses zugeschnitten werden.
  • Balkonkraftwerke sind kleiner und weniger leistungsfähig. Sie sind eher für die Deckung des täglichen Grundbedarfs gedacht.

Wechselrichter:

  • Die herkömmliche PV Anlage auf dem Dach verwendet einen zentralen Wechselrichter, um den gesamten Gleichstrom der Solarzellen in Wechselstrom umzuwandeln.
  • Dagegen hat das Mini Steckermodul für den Balkon einen eigenen kleinen Wechselrichter.

Anschluss an das Stromnetz:

  • Die Photovoltaikanlage versorgt dein Haus mit Solarstrom. Zudem wird überschüssiger Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Dafür muss ein extra Zähler installiert werden und erfordert spezielle Zähler und Genehmigungen.
  • Beim Balkonkraftwerk ist die Funktionsweise eher so, dass der nicht gebrauchte Strom ohne Vergütung in das öffentliche Netz fließt. Eine Genehmigung hierfür ist nicht erforderlich. Lediglich eine Anmeldung beim Netzbetreiber und ein Eintrag ins Meldestammdatenregister.

Installation:

  • Eine Dach-PV-Anlage muss von einer Fachfirma installiert werden.
  • Einfacher ist die Installation der Mini PV Anlage. Die oft als „Plug & Play“-Systeme bezeichneten Geräte werden direkt an die Steckdose angeschlossen. Ein Fachmann ist in den seltensten Fällen erforderlich. Es sei denn, es wurde beispielsweise eine Förderung beantragt und die Gemeinde verlangt dafür die Installation eines Wielandsteckers.

Mobilität:

  • Einmal installiert, sind Photovoltaikanlage bis zur Demontage fest mit deinem Hausdach verbunden.
  • Anders ist hier bei einem Balkonkraftwerk die Funktionsweise. Die kleinen Solarpaneele sind recht mobil und können je nach Bedarf und Sonnenstand an unterschiedlichen Orten im Garten aufgestellt werden.

Speicheroptionen:

  • Die Dach-PV-Anlage kann einfach mit großkapazitativen externen Batteriespeichersystemen gekoppelt werden.
  • Das Balkonkraftwerk kann meist nur mit kleineren, oft weniger effizienten, Batteriespeichern (Powerstationen) verbunden werden.

Balkonkraftwerk Funktionsweise

Die Funktionsweise eines Balkonkraftwerks ist vergleichbar mit einer herkömmlichen Dach-Solaranlage. Das einfallende Sonnenlicht wird in elektrische Energie umgewandelt. Der entstandene Gleichstrom wird mithilfe des Wechselrichters in Wechselstrom gewandelt. Anschließend kann dieser in das Stromnetz des Hauses eingespeist werden.

Die Balkonkraftwerk Funktionsweise im Detail

Doch es passiert bei einem Balkonkraftwerk viel mehr als nur das einfache Umwandeln der Sonnenenergie in Strom. Hier ist der detaillierte Prozess zur Funktionsweise eines Balkonkraftwerks:

  1. Photonen-Aufnahme: Die Solarzellen im Balkonkraftwerk fangen Photonen (Sonnenstrahlen) über negativ geladene Elektroden auf.
  2. Erzeugung von Ladungsträgern: Negativ und positiv geladene Teilchen entstehen, die frei beweglich sind und Strom erzeugen.
  3. Trennung der Ladungen: Ein p-n-Übergang trennt diese Ladungen, wodurch elektrische Spannung erzeugt wird.
  4. Stromfluss: Der Strom fließt durch die Basis des Moduls in das hauseigene Stromnetz.
  5. Weiterleitung und Speicherung: Die Basis des Moduls stellt sicher, dass die Elektronen entweder weitergeleitet oder bei unterbrochenem Stromfluss gespeichert werden.
  6. Wechselrichter: Um den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, wird ein Wechselrichter verwendet, der unter dem Solarmodul montiert ist.

Wie viel Strom erzeugt ein Balkonkraftwerk, wenn seine Funktionsweise optimal ist?

Ein Balkonkraftwerk mit einer optimalen Funktionsweise kann im süddeutschen Raum etwa eine Kilowattstunde pro Watt der Nennleistung des Solarmoduls pro Jahr erzeugen. Je weiter du Richtung Norden gehst, desto niedriger wird dieser Wert. Teilweise reduziert er sich um bis zu 10 % wegen der abnehmenden Sonneneinstrahlung – bedingt durch die Neigung der Erdachse. Unter optimalen Bedingungen – das heißt, die Funktionsweise des Balkonkraftwerks ist nicht durch Faktoren wie falsche Ausrichtung, ungünstigen Neigungswinkel oder Schattenwurf beeinträchtigt – kannst du mit einer 300-Wp-Mini-Solaranlage in Süddeutschland rund 300 kWh Strom pro Jahr erzeugen.

Das gelingt, wenn:

  • Die Solarpaneele idealerweise nach Süden ausgerichtet sind.
  • Der Neigungswinkel nicht steiler als 30°
  • Die Sonneneinstrahlung nicht durch Schattenwurf von Gebäudeteilen oder Bewuchs verringert wird.

Wie beeinflusst die Ausrichtung nach Osten bei einem Balkonkraftwerk die Funktionsweise?

Eine Südausrichtung ist zwar die ideale für die maximale Stromausbeute eines Balkonkraftwerks, aber was passiert, wenn die einzige Option eine Ostausrichtung ist? Wird das Balkonkraftwerk in seiner Funktionsweise dadurch signifikant beeinträchtigt?

Fakt ist: Die Stromausbeute fällt bei einer Ostausrichtung geringer aus. Für eine möglichst effiziente Leistung sollte der Neigungswinkel daher möglichst flach sein. Im Allgemeinen wird ein Neigungswinkel von etwa 25 Grad empfohlen.

Um die Beeinträchtigung so gering wie möglich zu halten, solltest du zudem ein Balkonkraftwerk mit einer höheren Gesamtleistung betreiben. So kannst du sogar bei einer Ostausrichtung bei deinem Balkonkraftwerk eine gute Funktionsweise erwarten. An sonnigen Tagen sind in den Sommermonaten 3 kWh (300 Watt) möglich.

Wie beeinflusst eine Westausrichtung beim Balkonkraftwerk die Funktionsweise?

Die Diskussion über die optimale Ausrichtung eines Balkonkraftwerks ist ein heißes Thema. So gibt es auch Befürworter für eine Westausrichtung. Diese sprechen sich vor allem wegen des veränderten Alltags vieler Menschen dafür aus: So hat ein Balkonkraftwerk, das nach Westen ausgerichtet ist, den Vorteil, den Strom genau dann zu produzieren, wenn der Verbrauch in vielen Haushalten ansteigt: am späten Nachmittag und frühen Abend. Insbesondere abends wird viel Strom fürs Kochen, Fernsehen, oder Tablet verbraucht. Zwar ist das Balkonkraftwerk in seiner Funktionsweise etwas eingeschränkt, anders als bei einer Südausrichtung. Aber die Westausrichtung ist besser auf den tatsächlichen Stromverbrauch des Haushalts abgestimmt.

Balkonkraftwerk Funktionsweise verstehen

Ein Balkonkraftwerk besteht grundsätzlich aus einem Solarpaneel, einem Wechselrichter, einem Stromstecker und einer Befestigungsvorrichtung. Die Funktionsweise ähnelt einer herkömmlichen Dach-PV-Anlage, ist jedoch in Bezug auf Skalierbarkeit, Installation und Mobilität unterschiedlich.

Beide Anlagentypen nutzen Photovoltaikzellen, um aus Sonnenlicht elektrischen Strom zu gewinnen. Außerdem bedienen sie sich eines Wechselrichters für die Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom. Während Dach-PV-Anlagen eine größere Kapazität und mehr Leistung bieten, sind Balkonkraftwerke einfacher zu installieren und flexibler in der Aufstellung. Zudem ist der Anschluss an das Stromnetz bei einem Balkonkraftwerk weniger komplex und ohne Genehmigung möglich.

Damit beim Balkonkraftwerk die Funktionsweise nicht beeinträchtigt wird, ist eine Südausrichtung mit 30° Neigungswinkel ideal. Aber auch Ost- und Westausrichtungen können unter bestimmten Bedingungen effizient sein. Letztendlich kannst du mit einem optimal ausgerichteten 300-Wp-Balkonkraftwerk in Süddeutschland etwa 300 kWh Strom pro Jahr erzeugen. Je nach Ausrichtung und Neigungswinkel variieren diese Zahlen aber.

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