Viele Menschen verbinden Photovoltaik mit dem Gedanken an Unabhängigkeit. Doch was bedeutet es wirklich, sich vom Stromnetz zu lösen und eine Solaranlage autark zu betreiben? Der sogenannte Inselbetrieb bietet genau diese Möglichkeit. Aber er bringt auch Herausforderungen mit sich, die eine sorgfältige Planung erforderlich machen.
Auf Berghütten oder Almen kann eine PV-Inselanlage sinnvoll sein
Eine Photovoltaikanlage im Inselbetrieb arbeitet komplett unabhängig vom öffentlichen Stromnetz. Solche Anlagen werden auch als Off-Grid-Systeme bezeichnet. Das heißt: Es gibt keine Verbindung zum Netz, keine Einspeisung überschüssiger Energie, aber auch keinen Netzstrom als Rückversicherung.
Die erzeugte Energie muss direkt verbraucht oder zwischengespeichert werden. Dazu braucht es neben den Solarmodulen vor allem zwei technische Kernkomponenten: einen Wechselrichter für den Inselbetrieb und einen Stromspeicher. Nur mit dieser Kombination ist es möglich, auch dann Strom zu nutzen, wenn die Sonne nicht scheint.
Die Rolle des Wechselrichters im Inselbetrieb
Der Wechselrichter wandelt den von den PV-Modulen erzeugten Gleichstrom in haushaltsüblichen Wechselstrom um. Anders als bei netzgekoppelten Anlagen arbeitet der Wechselrichter im Inselbetrieb jedoch vollkommen eigenständig. Er gibt den Takt selbst vor und orientiert sich nicht an der Netzfrequenz.
Ein großer Unterschied: Der Inselwechselrichter kann auch bei einem Stromausfall weiterarbeiten. Das macht ihn ideal für autarke Stromsysteme. Wichtig ist, dass der Wechselrichter für den Inselbetrieb mit einer reinen Sinusfunktion arbeitet. Nur so lassen sich auch empfindliche Geräte wie Laptops oder Fernseher problemlos betreiben.
Ohne Speicher keine Autarkie
Ein Stromspeicher ist im Inselbetrieb unverzichtbar. Er puffert die Überschüssige Energie und stellt sie bei Bedarf zur Verfügung. Vor allem nachts oder bei bewölktem Himmel ist der Speicher die einzige Energiequelle.
Die Kapazität des Stromspeichers muss auf den Verbrauch abgestimmt sein. Dabei hilft eine Faustregel: Pro Kilowatt Peak (kWp) Anlagenleistung sollte der Speicher etwa 1 bis 2 Kilowattstunden (kWh) Speicherkapazität haben. In der Praxis kann das je nach Nutzung variieren.
Auch die Lade- und Entladeleistung ist entscheidend. Der Speicher muss in der Lage sein, gleichzeitig geladen und entladen zu werden, wenn zum Beispiel am Tag Geräte laufen und gleichzeitig Sonnenstrom gespeichert wird.
Wie funktioniert das Zusammenspiel?
Im Betrieb übernimmt der Inselwechselrichter eine Art Energiemanagement. Er entscheidet, ob der Strom direkt verbraucht, in den Speicher geleitet oder gar nicht abgerufen wird. Ist der Speicher voll und kein Verbrauch vorhanden, drosselt der Wechselrichter die Leistung der Module.
Wird mehr Strom benötigt als erzeugt wird, liefert der Speicher die Differenz. Reicht dieser ebenfalls nicht aus, braucht es eine weitere Energiequelle. Oft kommen dann Dieselgeneratoren oder kleine Windkraftanlagen zum Einsatz.
Wo kommt der Inselbetrieb zum Einsatz?
In Deutschland ist der Stromnetzausbau flächendeckend. Dennoch gibt es Anwendungsfälle für den Inselbetrieb. Dazu zählen:
Berghütten oder Almen
Gartenhäuser oder Ferienhäuser ohne Netzanschluss
Hausboote oder Yachten
Wohnmobile
Abgelegene Messstationen oder Telekommunikationsanlagen
Besonders bei mobilen oder temporären Nutzungen lohnt sich die Flexibilität einer Inselanlage.
Grenzen der Autarkie
Komplett autark zu leben klingt attraktiv, ist aber technisch und wirtschaftlich herausfordernd. Das Hauptproblem ist die schwankende Stromerzeugung durch die Sonne. Im Sommer gibt es meist zu viel Energie, im Winter oft zu wenig.
Gerade in der dunklen Jahreszeit können auch große Speicher an ihre Grenzen stoßen. Eine vollständige Autarkie gelingt oft nur mit Verbrauchsreduktion, größerer Modulfläche oder zusätzlichen Energiequellen.
Wirtschaftliche Aspekte
Inselanlagen verursachen höhere Kosten als netzgekoppelte Systeme. Der größere Speicher, die spezielle Steuerungstechnik und der nicht vorhandene Einspeiseerlös machen sie weniger wirtschaftlich. Gleichzeitig sparen Sie sich Netzanschluss, Zähler, Grundgebühren und melden die Anlage weder beim Netzbetreiber noch im Marktstammdatenregister an.
Für kleinere Projekte wie Gartenhäuser oder Ferienhütten ist das wirtschaftlich vertretbar. Für Einfamilienhäuser mit hohem Strombedarf rechnet sich der Inselbetrieb meist nur bei sehr spezifischen Rahmenbedingungen.
Technische Voraussetzungen
Damit der Inselbetrieb funktioniert, müssen alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sein. Dazu gehören:
PV-Module mit ausreichender Leistung
Ein Inselwechselrichter mit reiner Sinuswelle
Ein Laderegler (wenn nicht im Wechselrichter integriert)
Ein ausreichend dimensionierter Stromspeicher
Optional: Notstromgenerator oder weitere Energiequellen
Alternative: Solaranlage mit Notstromfunktion
Neben dem Inselbetrieb gibt es auch die Möglichkeit, eine PV-Anlage mit Notstromfunktion auszustatten. Diese Variante unterscheidet sich deutlich vom vollständig autarken Betrieb.
Bei einem Stromausfall aktiviert die Notstromfunktion automatisch eine Versorgung für ausgewählte Geräte. Dazu zählen oft der Kühlschrank, die Heizung oder andere wichtige Verbraucher. Diese Funktion ist in der Regel kurzfristig angelegt und sichert lediglich die Basisversorgung bis zur Wiederherstellung der Netzspannung.
Der große Unterschied zum Inselbetrieb liegt im Umfang und der Dauer der Unabhängigkeit. Während eine Inselanlage für den dauerhaften Betrieb ohne Netzanschluss ausgelegt ist, dient die Notstromfunktion als temporäre Überbrückung.
Beide Systeme benötigen einen Batteriespeicher und einen geeigneten Wechselrichter. Jedoch ist der Notstromwechselrichter meist mit einer Netzumschaltung kombiniert, die bei Ausfall sofort aktiv wird. Die Inselanlage hingegen ist dauerhaft vom Netz getrennt.
Welche Lösung für Sie sinnvoll ist, hängt vom Einsatzort und Ihrem Energiebedarf ab. Wollen Sie für kurze Stromausfälle gewappnet sein, reicht eine Notstromfunktion meist aus. Planen Sie eine längerfristige Versorgung ohne Netz, ist der Inselbetrieb die passende Wahl.
Fazit: Für wen lohnt sich der Inselbetrieb?
PV-Inselanlagen bieten echte Unabhängigkeit vom Stromnetz. Sie eignen sich vor allem dort, wo kein Anschluss möglich oder zu teuer ist. Auch für Menschen, die sich auf Stromausfälle vorbereiten oder ihren Energieverbrauch selbst kontrollieren wollen, ist der Inselbetrieb interessant.
Für den normalen Hausgebrauch ist eine netzgekoppelte PV-Anlage mit Speicher oft die praktikablere Lösung. Wer aber besonderen Wert auf Autarkie legt, sollte den Inselbetrieb als technische Option prüfen. Die Technik ist da, die Umsetzung eine Frage von Planung, Platz und Budget.
Nach einem Bauingenieurstudium und einer Ausbildung zum Online-Redakteur folgten 10 Jahre als bautechnischer Redakteur bei einer Internet-Agentur. Dort hat er zum Beispiel ein Baulexikon mit über 15.000 Begriffen aufgebaut, das zeitweise auch von OBI genutzt wurde. Eine Auskopplung davon mit speziellen Begriffen rund um den Fertighausbau ist noch auf fertighaus.de zu finden.
Es folgten 10 Jahre als Webtexter beim wohl größten Bad-Onlinshop Deutschlands. Dort war er dafür zuständig, dass die Seite für alle Begriffe rund ums Badezimmer (und Leuchten) gut bei Google rankt. Außerdem war er dort verantwortlicher Redakteur für das Magazin.
Aktuell arbeitet er als Content-Manager beim VDI Verlag. Dort kümmert er sich um all die technischen Themen, die Ingenieure interessiert.
Seit 2012 betreibt er bauredakteur.de und schreibt hier über Themen rund um Bauen, Wohnen, Einrichten und Garten.
