Ende April 2024 habe ich mir zwei Solarplatten (je 400 Watt) auf das Dach geschraubt und in Betrieb genommen. Photovoltaik ohne Akku ist ziemlich sinnlos, irgendwie schade ums Geld. Schnell war erkennbar, dass der mitgelieferte Akku mit nur 3500 kWh (Gesamtkosten=800 €) zu klein ist, weil der tägliche mittlere Stromverbrauch hier im Haus etwa 6000 kWh beträgt. Damit man die Nacht und mindestens einen Tag ohne Sonne überbrücken kann, wurde ein zweiter Akku mit 15000 kWh gekauft (Kosten=1400 €). Zwei Solarplatten sind zu wenig, um den Akku aufzuladen, denn dafür müsste die Sonne täglich 23 Stunden lang im Süden stehen. Also habe ich drei Solarplatten ergänzt (Kosten=400 €), Mittags wird jetzt 2000 Watt "geerntet", wenn die Sonne scheint. Das reicht im Sommer, um das Haus täglich 24 Stunden lang mit elektrischem Strom zu versorgen. Im Oktober wird es knapp, im November/Dezember geht nix mehr. Jetzt kam die Stromrechnung für 2024: Rückzahlung von 560 €, obwohl die Anlage nur etwa sieben Monate voll in Betrieb war. 

Seit einiger Zeit beliefert uns ein 150 Millionen Kilometer entferntes Kernkraftwerk mit Energie - viel mehr, als die Menschen verbrauchen. Lange vor den ersten Menschen entstanden daraus Kohle, Erdöl und Erdgas - Rohstoffe, bei deren Verbrennung Abgase entstehen, die das Klima verändern. Ein Weg, diese Veränderung zu verlangsamen, besteht darin, die Sonnenenergie in universell verwendbaren elektrischen Strom zu verwandeln. Solarzellen können das mittlerweile ganz gut und sind so preiswert, dass ich mir vor kurzem ein paar Paneele auf das Dach geschraubt habe. Nachfolgend werde ich meine Erfahrungen beschreiben.

Der Gesetzgeber unterscheidet zwischen großen Anlagen (mehr als 8000 Watt), die als gewerbliche Anlagen gelten und tagsüber Strom ins öffentliche Netz einspeisen. Dafür bekommt der Betreiber etwa 0,07 Euro pro Kilowattstunde, Anschaffung und Umsatz unterliegen der Mehrwertssteuer. Für den Strom, den er (nachts oder an trüben Tagen) einkauft, bezahlt er etwa 0,4 €/kWh. Dieses Geschäftsmodell überzeugt mich nicht besonders.

Seit einiger Zeit sind Kleinanlagen erlaubt, die höchstens 800 Watt ins Netz einspeisen. Beim Kauf entfällt die Mehrwertsteuer (19%). So eine Anlage besitze und beschreibe ich. Schwerpunkt ist: Wie kann man erreichen, dass man fast Selbstversorger wird? Im Sommer klappt das einigermaßen, wenn man einen Stromspeicher (Akku) verwendet, im Winter ist das unmöglich. Zunächst eine Momentaufnahme, was möglich ist:

Die Solaranlage (ECOFLOW) wurde in China gebaut, sie kostete (einschließlich Akku) knapp 2000 €, man kontrolliert und steuert sie mit einer App auf dem Smartphone. Was zeigt das Bild? Jetzt (13 Uhr 30) scheint die Sonne, die Photovoltaikelemente auf dem Dach (Südseite) erzeugen 801 Watt, davon werden 237 Watt im Haus verbraucht, der Rest lädt den Akku auf, der nur zu 12% gefüllt ist, weil Regenwolken Vormittags den Himmel verdeckt haben. Wenn es ab jetzt sonnig bleibt, wird der Akku in den nächsten Stunden gefüllt (100%) und ich kann Abends die gespeicherte elektrische Energie verbrauchen. Das klappt seit Ende April ganz zufriedenstellend, ab Oktober wird es problematisch, im November geht gar nichts mehr (Dunkelflaute).

Eine PV-Anlage ohne Akku ist wenig sinnvoll, sie kann manchmal den Verbrauch eines einzigen Haushalts decken, manchmal auch nicht, wie folgende Bilder zeigen (links der Energiebedarf in meinem Haus, rechts das Angebot der Sonne):

Der 25. Juni war ein strahlender Sonnentag, ab 7 Uhr beleuchtete die Sonne die PV-Paneele, ab 19 Uhr verschwand sie im Westen hinter einem Baum. Die eingefangene Gesamtenergie (5,75 kWh) war größer als der Verbrauch (2,67 kWh) während des gesamten Tages. Für den Überschuss gibt es zwei "Ventile": Der Akku wird aufgeladen und wenn der voll ist, wird der Rest an den lokalen Stromversorger (Gemeinde Glattbach) verschenkt. Entgeld gibt es nicht, dafür musste ich ja auch keine Mehrwertsteuer bezahlen.

Wenn keine Wolken vorbei ziehen, scheint die Sonne sehr gleichmäßig, während sich der Leistungsbedarf im Haus sehr schnell und stark ändert. Wenn gelegentlich Wolken die Sonne verdecken, ist es Zufall, wie gut die Momentanleistungen beider Bilder zusammen passen. Das ist das Kernproblem aller "alternativen" Energiequellen: Wenn ich Morgens Kaffee koche, scheint die Sonne noch nicht richtig, und wenn meine Frau am Abend kocht, verschwindet die Sonne hinter dem Horizont. Wenn wir Fernsehen anschauen, ist die Sonne längst unter gegangen. Ein ausreichend bemessener Akku wirkt ausgleichend: Wenn keine leistungshungrigen Verbraucher eingeschaltet sind, speichert er elektrische Energie und stellt diese zur Verfügung, wenn man sie benötigt. Das hält der Akku (3600 Wh) Jahrelang aus; er ist groß und teuer und wenn er nach einem sehr sonnigen Tag voll geladen ist, reicht das gerade mal, um uns einen einzigen regnerischen Tag lang mit Strom zu versorgen. Ausgeschlossen, ganz Deutschland mit Solarenergie zu versorgen - so große Akkus wären unbezahlbar und außerdem besitzen Akkus ein ziemlich giftiges Innenleben. Und Winter wird es, weil zu wenig Sonne scheint - dagegen hilft auch kein Akku.

Eine 800 Watt-PV-Anlage ohne Akku ist rausgeworfenes Geld, weil die Zeiträume großen Energiebedarfs nicht identisch sind mit dem Zeitraum der stärksten Sonnenstrahlung. Das gilt für praktisch jeden Privathaushalt.

Das folgende Bild zeigt, dass der Akku während eines relativ kurzen Zeitraums aufgeladen wird und die meiste Zeit als "Stromversorger" aktiv ist (bei mir laufen die Kühlschränke auch Nachts :-). Tagsüber muss der Akku manchmal kurzzeitig mithelfen, den Leistungsbedarf der Kaffeemaschine zu decken. Die Lücke nach 14 Uhr entsteht, weil der Akku voll geladen ist. Die Entladung beginnt erst nach Sonnenuntergang.

Woher weiß der Akku, wann er wieviel Leistung in das Stromnetz des Hauses abgeben soll? Ein Akku ist doof und weiß gar nichts. Deshalb kann man einen mittleren Wert nach der Methode "pi mal Daumen" schätzen und hoffen, dass der einigermaßen stimmt. Das ist so, als ob man das Lenkrad festbindet und dann Gas gibt - vielleicht kommt man so nach Aschaffenburg. Da der Verbrauch stark schwankt, muss man oft Strom aus öffentlichen Netz zukaufen, obwohl der Akku voll ist - oder man verschenkt elektrische Energie. Damit ist nicht jeder zufrieden.

Das Optimum erreicht man mit einer Steuerung (mit Microprozessor), die einmal pro Sekunde den Stromzähler "fragt", wie viel Leistung momentan im Haus benötigt wird und die Leistungsabgabe des Akkus entsprechend steuert. Das geht vollautomatisch und klappt sehr zufriedenstellend, wie das folgende Bild zeigt.

Im Sekundentakt passt der Wechselrichter seine abgegebene Leistung an den benötigten Wert an. Deshalb zeigt der Stromzähler stundenlang weder "plus" noch "minus" an - so, als ob man abgeklemmt wäre von der öffentlichen Stromversorgung. Dieser Idealfall wird beendet, wenn man die Kaffeemaschine einschaltet, denn sooo viel Strom kann die kleine PV-Anlage nicht erzeugen.

Wie man sieht, war der Akku an diesem Tag um 14 Uhr voll geladen und es gab niemanden im Haus, der viel Energie benötigt hätte. Deshalb wurde stundenlang der erzeugte Strom gratis an die Gemeindewerke Glattbach verschenkt. Bitteschön!

Lohnt es sich, eine kleine PV-Anlage (800 Watt) zu bauen? Jein. Ich habe nur drei Monate Erfahrung und während dieser Zeit gab es viele bewölkte Tage, an denen die Sonne acht Stunden lang nur etwa 50 Watt lieferte. Das reichte nicht einmal aus, um den Kühlschrank zu versorgen, der Akku war nach wenigen Stunden leer und dann war Schluss. In den Monaten November bis März wird das der Normalzustand sein. Etwa sechs Monate im Jahr scheint die Sonne ausreichend lange und stark, dann wird man mit Akku auch einen bewölkten Tag überbrücken können. Dann werde ich pro Monat etwa 80 Euro Stromkosten einsparen, das sind insgesamt 500 Euro pro Jahr. Nach etwa vier Jahren sind die Anschaffungskosten amortisiert - falls nichts ersetzt werden muss.

Verzichtet man auf den teuren Akku, dürfte die Bilanz deutlich schlechter ausfallen, weil - überspitzt gesagt - die Sonne selten dann scheint, wenn man sie braucht. Ganz schlecht ist, wenn man tagsüber außer Haus ist, weil man arbeiten will/kann/darf. Dann erzeugt man überwiegend gratis Strom zugunsten der Gemeindewerke.

Wo sind die Grenzen dieser Anlage? Die geringe Leistung des Wechselrichters von nur 800 Watt ist viel zu klein, um eine Herdplatte (4000 Watt) oder eine Kaffeemaschine (2000 Watt) zu versorgen. Das gilt auch für Waschmaschine, Staubsauger oder Backofen. Es würde auch nicht ausreichen, wenn man zwei Anlagen installieren würde (was unzulässig ist) und die Sonne immer dann voll scheint, wenn man viel Strom benötigt. Man wird also immer elektrische Energie zukaufen müssen, man wird nie autark werden.

Leider gilt nicht, dass es gut für die Umwelt ist, eine PV-Anlage zu errichten, egal ob groß (50000 Watt) oder klein (800 Watt). Bis vor etwa zehn Jahren galt: Eine Solarzelle kann in 20 Jahren nicht so viel Strom erzeugen, wie für die Reinigung des Siliziums und der Herstellung des Aluminiumrahmens benötigt werden. Damals wurden die Paneele noch in Deutschland gefertigt. 

Heute kommen alle Bestandteile aus China und sind viel billiger. Hier interessiert sich niemand für die Arbeitsbedingungen und den Dreck, der bei der Herstellung im fernen Ausland anfällt. Würde man versuchen, die Forderungen des Lieferkettengesetzes in China durchzusetzen oder auch nur zu überprüfen, dürfte man keine einzige Solaranlage von dort importieren. Aber was juckt uns das, solange China weit weg ist? Hauptsache, wir können uns einbilden, alles für eine saubere Umwelt zu tun und (hier) das Klima zu verbessern. Moderner Ablasshandel...

Wen es interessiert: Die Fabriken in China brauchen sehr viel elektrischen Strom für die Produktion von Solarzellen; dieser wird überwiegend durch Kohlekraftwerke erzeugt, die sehr viel mehr CO2 ausstoßen als wir hier jemals durch PV-Anlagen einsparen können. Bloß gut, dass diese Abgase brav dort bleiben und nicht unser Klima in Europa verschlechtern. Es lebe die Einbildung!