Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk?

Immer mehr Haushalte setzen auf Balkonkraftwerke, um selbst mit Solarenergie Strom zu erzeugen und die Stromkosten zu senken. Doch wie funktioniert ein Balkonkraftwerk? Wir erklären dir detailliert die Funktionsweise einer solchen Mini PV Anlage, welche Komponenten erforderlich sind und wie der erzeugte Solarstrom in dein Hausnetz eingespeist wird.

 

Die wichtigsten Komponenten eines Balkonkraftwerks

Solarmodule – Die „Hautzellen“ der Anlage

Die Solarmodule sind das zentrale Element eines Balkonkraftwerks, denn sie sind für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie verantwortlich. Sie bestehen aus vielen einzelnen Solarzellen, die durch den photoelektrischen Effekt Strom erzeugen.

• Die Leistung eines Solarmoduls hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Qualität der Solarzellen, die Größe der Module, die Ausrichtung zur Sonne und die Wetterbedingungen. 

• Ein Balkonkraftwerk mit 800 Watt Leistung ist mittlerweile gesetzlich zulässig und ermöglicht eine effiziente Einspeisung ins Hausnetz.

Mikro-Wechselrichter – Das Herz und Gehirn des Systems

Der Mikro-Wechselrichter ist eine essenzielle Komponente eines Balkonkraftwerks, da er den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Haushaltsgeräte und das Hausnetz arbeiten mit Wechselstrom, weshalb dieser Schritt notwendig ist.

• Mikro-Wechselrichter werden direkt an den Solarmodulen montiert, sodass jedes Modul seinen eigenen Wechselrichter hat. Dadurch arbeiten sie besonders effizient, da Schatten oder Verschmutzungen auf einem Modul nicht die gesamte Mini-PV-Anlage beeinträchtigen.

• Im Vergleich dazu nutzt ein zentraler Wechselrichter nur eine einzelne Umwandlungsstation für mehrere Module, was die Leistung verringern kann, wenn ein Modul weniger Sonnenlicht bekommt.

• Moderne Mikro-Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von über 95 %, was bedeutet, dass nahezu die gesamte gewonnene Solarenergie in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird.

• Wer eine Einspeisevergütung erhalten möchte, muss sicherstellen, dass der Wechselrichter die aktuellen technischen Netzschutzrichtlinien erfüllt.

 

Anschluss und Verkabelung – Die Venen

Damit der erzeugte Solarstrom im Haus genutzt werden kann, muss er über eine geeignete Verkabelung ins Hausnetz eingespeist werden.

• Die Installation eines Balkonkraftwerks ist besonders einfach, da es für den Betrieb über eine Steckdose ausgelegt ist. Dabei wird der erzeugte Strom direkt in das bestehende Hausnetz eingespeist und von dort aus von den angeschlossenen Geräten genutzt.

Für die Verbindung stehen zwei Steckertypen zur Verfügung:

• Schuko-Stecker: Die gängige Haushaltssteckdose, die eine einfache Plug-and-Play-Installation ermöglicht. In Deutschland ist diese Lösung weiterhin erlaubt, wird aber in manchen Fällen durch sicherere Alternativen ergänzt.
• Wieland-Stecker: Ein speziell gesicherter Steckertyp, der für eine normgerechte Netzeinspeisung sorgt und vor ungewolltem Stromrückfluss schützt. Dieser wird oft von Netzbetreibern empfohlen, insbesondere wenn Einspeisung ins öffentliche Netz gewünscht ist.

Ein Balkonkraftwerk kann so direkt in das Hausnetz integriert werden, ohne dass aufwendige Umbauten notwendig sind.

 

Die grundlegende Funktionsweise eines Balkonkraftwerks

Ein Balkonkraftwerk ist eine Mini-Solaranlage, die speziell für den Eigenverbrauch von Strom entwickelt wurde. Die Hauptaufgabe besteht darin, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln, die dann direkt in den Haushalt eingespeist wird. Diese Technik wird auch bei größeren Photovoltaikanlagen auf Dächern oder in Solarparks verwendet, hier allerdings im kleineren Maßstab für den privaten Gebrauch. Was passiert bei diesem Prozess und wie arbeiteten solche Mini Photovoltaikanlagen? Nun ja, fangen wir doch damit an ...

Der erste Schritt - Von Sonnenlicht zu Strom

Die Funktionsweise beginnt mit den Solarmodulen, die auf dem Balkon, der Terrasse oder einer anderen geeigneten Fläche montiert sind. Diese Module bestehen aus vielen kleinen Solarzellen, die das einfallende Sonnenlicht aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln. Dabei wird zunächst Gleichstrom (DC) erzeugt.

• Solarmodule bestehen aus Photovoltaikzellen, die auf Silizium basieren und durch den photoelektrischen Effekt Strom erzeugen. Dieser Effekt tritt auf, wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche der Solarzellen trifft und dabei Photonen – also Lichtteilchen – auf das Material prallen. Diese Photonen übertragen ihre Energie auf die Elektronen im Silizium, wodurch diese aus ihrer ursprünglichen Position gelöst und in Bewegung versetzt werden.
  
  
• Da die Solarzellen aus mehreren Schichten mit speziellen Halbleitermaterialien bestehen, entsteht ein elektrisches Feld, das die beweglichen Elektronen in eine bestimmte Richtung lenkt. Dadurch wird eine elektrische Spannung erzeugt, die wiederum einen Gleichstrom (DC) liefert. Dieser Strom ist jedoch noch nicht direkt nutzbar, da die meisten Haushaltsgeräte und das Hausnetz mit Wechselstrom (AC) arbeiten. Deshalb kommt ein Mikro-Wechselrichter zum Einsatz, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.
  
  Je stärker die Sonneneinstrahlung, desto mehr Leistung kann das Mini Solaranlage liefern. Das liegt daran, dass eine höhere Intensität des Sonnenlichts bedeutet, dass mehr Photonen auf die Solarzellen treffen. Dadurch werden mehr Elektronen freigesetzt, was zu einer höheren Stromerzeugung führt.
  
  
• Allerdings ist die Leistung eines Balkonkraftwerks nicht nur von der reinen Sonneneinstrahlung abhängig. Auch Faktoren wie die Ausrichtung der Solarmodule, deren Neigungswinkel, die Umgebungstemperatur und die Qualität der Solarmodule spielen eine Rolle.
  
  Monokristalline Solarmodule haben beispielsweise eine höhere Effizienz als polykristalline Module, da sie eine einheitlichere Kristallstruktur besitzen und Sonnenlicht besser absorbieren. Zudem können hohe Temperaturen die Leistung der Module verringern, da sich der elektrische Widerstand im Material erhöht.
  
  

Die erzeugte Leistung hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Die Ausrichtung der Module zur Sonne: Eine südliche Ausrichtung ist optimal, da hier die Sonneneinstrahlung am höchsten ist.
• Die Wetterbedingungen: An bewölkten Tagen kann die Leistung stark reduziert sein, da weniger direkte Sonnenstrahlung auf die Module trifft.
• Der Wirkungsgrad der Mini Photovoltaik Anlage ist auch abhängig vom Aufbau der Solarmodule: Hochwertige monokristalline Module haben eine höhere Effizienz als polykristalline Module, da sie eine gleichmäßigere Struktur und eine höhere Lichtaufnahmefähigkeit besitzen.

Dann kommt der Mikro-Wechselrichter zum Einsatz - Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln

Der erzeugte Strom ist zunächst Gleichstrom (DC), doch die meisten Haushaltsgeräte benötigen Wechselstrom (AC). Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel:

• Der Mikro-Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, sodass er im Hausnetz genutzt werden kann. Diese Umwandlung ist essenziell, da Haushaltsgeräte auf eine wechselnde Stromrichtung angewiesen sind, die mit Gleichstrom nicht kompatibel wäre.
  
  
• Der Wechselrichter sorgt außerdem für die Optimierung der Stromproduktion und passt die Leistung an die jeweiligen Bedingungen an. Moderne Wechselrichter verfügen über eine MPP-Tracking-Technologie (Maximum Power Point Tracking), die sicherstellt, dass die Solarzellen immer mit der optimalen Leistung arbeiten.
  
  
• Mikro-Wechselrichter haben den Vorteil, dass sie für jedes Solarmodul separat arbeiten, was bedeutet, dass ein verschattetes oder schwächeres Modul nicht die gesamte Anlage beeinträchtigt. Ein zentraler Wechselrichter hätte hingegen den Nachteil, dass ein einzelnes Modul mit schlechter Leistung die gesamte Anlage herunterziehen könnte.

Zum Schluss erfolgt die Einspeisung ins Hausnetz – So fließt der Strom

Sobald der Wechselstrom erzeugt wurde, wird er über eine Steckdose ins hausnetz Hausnetz eingespeist.

• Balkonkraftwerke sind Stecker Solaranlagen und werden einfach mit einem Schuko-Stecker oder einem speziellen Wieland-Stecker in eine jeweilig artverwante Haushaltssteckdose eingesteckt.
  
  
• Sobald der Strom vom Stecker Solargerät abgegeben wurde und im Hausnetz verfügbar ist, wird er vorrangig für den Eigenbedarf genutzt, bevor Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen wird. Das bedeutet, dass Geräte wie Kühlschränke, Fernseher oder WLAN-Router zuerst den Solarstrom nutzen, bevor sie auf den Netzstrom zurückgreifen.
  
  
• Falls mehr Strom produziert als verbraucht wird, fließt der überschüssige Strom ins öffentliche Netz. In solch einem Fall wäre eine Kombination mit einer Speichereinheit die optimale Lösung. So verlierst du keinen erzeugten Strom, kannst ihn dann speichern und nutzen, wenn du ihn benötigst.

Nutzung des erzeugten Stroms – Eigenverbrauch oder Einspeisung?

• Der erzeugte Strom kann sofort für Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Waschmaschinen oder Computer genutzt werden. Da diese Geräte oft durchgehend laufen, kann ein erheblicher Teil des Stroms direkt verbraucht werden.
  
  
• Durch die direkte Nutzung des Stroms reduziert sich der Strombezug aus dem öffentlichen Netz, was zu niedrigeren Stromkosten führt. Du verschenkst den überschüssig produzierten Strom so aber auch.

Falls die Anlage mehr Strom produziert, als im Moment benötigt wird, speist das Balkonkraftwerk diesen ins öffentliche Netz ein. Hier kannst du zum einen über die Möglichkeit einer Einspeisevergütung nachdenken oder wie oben schon erwähnt, über die Möglichkeit diesen mit einem Batteriespeicher zu speichern und dann zu nutzen, wenn deine Mini PV Anlage gerade weniger Strom produziert.

Dies passiert z.b. in den Abendstunden oder bei schlechtem Wetter, einfach dann, wenn die Sonne selbst nur gering oder gar nicht scheint.

Unterschiede zwischen Eigenverbrauch und Einspeisung

Nutzung für Eigenverbrauch (keine Einspeisevergütung)

• Netzbetreiber-Anmeldung nicht mehr erforderlich
• Nur Registrierung im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur nötig
• Strom fließt bevorzugt in den Eigenverbrauch, überschüssiger Strom wird unvergütet ins Netz gespeist
• Eine Nulleinspeisung kann gegenüber der einspeisevergütung ein sehr attraktiver Anreiz sein.

Nutzung mit Einspeisevergütung (Einspeisung ins öffentliche Netz)

Bei der gewollten und vergüteten Einspeißung erhälst du einen gewissen Betrag je kWh. Dafür sind aber gewisse Grundlagen erforderlich.

• Anmeldung beim Netzbetreiber
• Einbau eines Zweirichtungszählers notwendig (erfasst die eingespeiste Strommenge)
• Vergütungssätze seit Februar 2024:
  • 8,11 Cent/kWh für Teileinspeisung
  • 8,51 Cent/kWh für Volleinspeisung
• Ab August 2024 sind die Sätze leicht auf 8,03 Cent/kWh bzw. 8,42 Cent/kWh gesunken

Was passiert mit der Leistung bei schlechtem Wetter oder nachts?

• An bewölkten Tagen oder in den Wintermonaten ist die Leistung der Solaranlage reduziert, da weniger Sonnenlicht auf die Solarmodule trifft.
  
  
• Das Balkonkraftwerk produziert dann weniger Strom, kann aber dennoch zur Reduzierung des Stromverbrauchs beitragen.
  
  
• In der Nacht wird kein Solarstrom erzeugt, weshalb Strom aus dem Netz bezogen oder ein Stromspeicher genutzt wird.
  
  

Installation eines Balkonkraftwerks – Schritt für Schritt

Wo kann ein Balkonkraftwerk montiert werden?

• Balkongeländer am Balkon, Dach, Terrasse oder Garten sind mögliche Standorte. Der richtige Platz ist also entscheident.
• Die Ausrichtung sollte nach Süden erfolgen, um die beste Leistung zu erzielen.

Montage der Solarmodule

• Sicheres Anbringen an Geländern oder auf stabilen Flächen.
• Optimale Neigung für maximale Energieerzeugung.

Elektrischer Anschluss – Wie sicher ist die Steckdose?

• Die meisten Balkonkraftwerke werden einfach per Stecker angeschlossen.
• Eine direkte Einspeisung über eine Wieland-Steckdose wird empfohlen.
  
  

Rechtliche Vorgaben für Balkonkraftwerke (Stand 2024/2025)

Der Betrieb eines Balkonkraftwerks in Deutschland ist durch gesetzliche Regelungen klar definiert. Mit dem Solarpaket 1, das im Mai 2024 beschlossen wurde, haben sich einige Vereinfachungen und Änderungen ergeben.

Leistungsbegrenzung gestiegen auf maximal 800 Watt seit 2024

Bis 2023 war die maximale Einspeiseleistung für Stecker-Solaranlagen auf 600 Watt begrenzt. Seit 2024 wurde diese Grenze auf 800 Watt Wechselrichterleistung angehoben, was es Betreibern ermöglicht, mehr Solarstrom für den eigenen Haushalt zu erzeugen.

• Die Modulleistung (also die Gesamtleistung der verbauten Solarmodule) darf bis zu 2.000 Watt betragen, da moderne Mikro-Wechselrichter inzwischen effizienter arbeiten und mehr Solarenergie verarbeiten können.
  
  
• Durch die Erhöhung auf 800 Watt Leistung können Mini-PV-Anlagen noch mehr zur Senkung der Stromkosten beitragen und den Eigenverbrauch optimieren.

Anmeldung und Netzanschluss

• Eine Anmeldung beim Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur ist weiterhin erforderlich. Dies gilt für alle Mini-Solaranlagen, da sie als Teil des öffentlichen Energiesystems registriert werden müssen.
  
  
• Netzbetreiber-Anmeldung:
  
  
  • Für den Eigenverbrauch ist seit 2024 keine Anmeldung beim Netzbetreiber mehr nötig. Das bedeutet, dass Nutzer ihre Mini-Photovoltaikanlage einfach installieren und betreiben können.
  • Wer jedoch eine Einspeisung ins öffentliche Netz plant, um eine Einspeisevergütung zu erhalten, muss sein Balkonkraftwerk weiterhin beim Netzbetreiber anmelden. In diesem Fall ist auch ein Zweirichtungszähler erforderlich.

Zählerwechsel

Stromzähler: Falls noch ein alter Ferraris-Zähler ohne Rücklaufsperre vorhanden ist, muss dieser durch einen modernen ersetzen

Du willst mehr zur Rechtslage erfahren? Das kannst du dies hier lesen.

 

Welches Einsparpotenzial hast du mit einer Balkon Solaranlage?

Eines ist ganz klar, Hauptfaktor für dich ist die Reduzierung der Stromkosten durch den Eigenverbrauch. Mit Moe kannst du bis zu 552€ Stromkosten im Jahr einsparen. Hier eine Beispielrechnung (mit Speichernutzung):

Amortisationszeit je nach Strompreis 4,7 – 5,4 Jahre.

 

Balkonkraftwerke von Moe

Ein Balkonkraftwerk ist eine einfache Möglichkeit, selbst Strom zu erzeugen und die Stromkosten zu senken. Die Funktionsweise ist unkompliziert, und die Installation ist auch für Mieter möglich. Durch den Eigenverbrauch kann der Netzbezug reduziert werden, was sich langfristig finanziell lohnt.

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Häufige Fragen zu Thema: Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk?

Wie sicher ist der Betrieb eines Balkonkraftwerks?

Sehr sicher, solange die Installation korrekt erfolgt, nach Angaben des Herstellers oder Vom Fachmann installiert. Moderne Wechselrichter erfüllen alle Netzschutzvorgaben und verhindern eine Überlastung.

Kann ich ein Balkonkraftwerk als Mieter nutzen?

Ja, auch Mieter dürfen ein Balkonkraftwerk betreiben. Es ist jedoch ratsam, vor der Installation die Zustimmung des Vermieters einzuholen – besonders bei einer festen Montage am Balkongeländer.

Kann ich ein Balkonkraftwerk im Winter nutzen?

Ja, auch im Winter produziert ein Balkonkraftwerk Strom. Die Erzeugung ist jedoch geringer, da die Sonnenstunden kürzer sind und die Sonneneinstrahlung schwächer ist.

Gibt es eine Förderung für Balkonkraftwerke?

In einigen Bundesländern und Kommunen gibt es Förderprogramme für Balkonkraftwerke. Es lohnt sich, bei der eigenen Stadt oder Gemeinde nach Zuschüssen zu fragen.

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