Kommt der große Blackout? Wir bauen ein Solarkraftwerk

Solarmodul, Photovoltaik

Zum 31.12.2021 wurden in Deutschland von den verbliebenen 6 Atommeilern weitere 3 abgeschaltet. Jetzt sind es nur noch 3. Doch auch die sollen bis Ende 2022 noch abgeschaltet werden. Ich persönlich glaube nicht, dass die erneuerbaren Energien und andere verbleibende Gas, Kohle und Wasser- Kraftwerke ausreichen werden, um den wachsenden Energiebedarf zu decken.

Um insbesondere elektrische Energie zu sparen wurden von der EU bereits vor einigen Jahren 100 W Glühbirnen verboten und sogar der Energiebedarf von Staubsaugern begrenzt. Und jetzt soll plötzlich der gesamte Straßenverkehr auf Strom umgestellt werden. Wo der ganze Strom dafür herkommen soll, sagen sie uns nicht.

Viele Experten warnen daher schon seit langem davor, dass es in Deutschland in absehbarer Zeit zum großen Blackout kommen könnte. Und der soll dann nicht nur ein paar Minuten oder Stunden dauern. Nein, der Strom könnte unter Umständen auch für Tage oder Wochen ausfallen. Das wäre dann der elektrische Super-GAU.

Ich möchte mich deswegen ein bisschen vorbereiten und habe nun beschlossen, im privaten Bereich vom öffentlichen Netz unabhängiger zu werden und auf Sonnenenergie umzusteigen. Dazu habe ich mir natürlich einige Fragen gestellt und etwas recherchiert und möchte meine Überlegungen hier mit Euch teilen.

Zu den Bedingungen…

Ein komplettes Einfamilienhaus auf Solarstrom umzustellen, ist natürlich schwierig. Ich selbst lebe aber in einer Art „Tiny House“ (ich nenne es Wochenendhaus) auf einem Campingplatz, da sollte das alles kein Problem und mit einfachen Mitteln zu machen sein. Überhaupt bieten Wohnwagen, Wohnmobile, Gartenhäuser und eben Tiny Houses die idealen Bedingungen für einfache und preiswerte Solarkraftwerke.

Welche Komponenten braucht man für ein Solarkraftwerk?

Im Großen und Ganzen besteht so ein kleines Solarkraftwerk aus 4 Komponenten:

  1. Das Solarmodul, das den Strom aus dem Sonnenlicht erzeugt
  2. Eine Batterie, die den Strom speichert
  3. Einen Laderegler, der den Ladestrom vom Solarmodul zur Batterie regelt
  4. Ein Spannungswandler oder Wechselrichter, der aus 12V Gleichspannung der Batterie 230V Wechselspannung herstellt

Balkonkraftwerk oder Inselanlage?

Bei einem Balkonkraftwerk wird der erzeugte (überschüssige) Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist. Das zieht natürlich wieder eine lange Fahne von Anträgen und Genehmigungsverfahren nach sich. Ich habe mich daher für eine Inselanlage entschieden, die den Strom nur für den Eigenbedarf erzeugt.

Was kostet so ein Sonnenkraftwerk?

Ich werde hier klein anfangen und zunächst ein wenig experimentieren. Eine alte Autobatterie steht noch im Schuppen, einen Laderegler gibt es schon für rund 20 Euro bei Amazon und ein 100 Watt Solarmodul gibt es für ca. 75 Euro.
Hier einige Kaufempfehlungen dazu bei Amazon:

Theoretisch wäre also eine kleine Solaranlage, etwa für Beleuchtungszwecke, schon für rund 250 Euro realisierbar:
Solarmodul 100W: 75 Euro; Batterie: 100 Euro; Laderegler 20 Euro; Spannungswandler 200-300W: 50 Euro.

Der Spannungswandler | Wechselrichter

Der Spannungswandler hat die Aufgabe aus der 12 oder 24 Volt Batteriespannung 230 Volt Wechselspannung zu machen, die für viele Haushaltsgeräte (Radio, TV, Kühlschrank, Computer, Lampen und diverse Ladegeräte) benötigt wird.

Da muss man unterscheiden zwischen einfachen und günstigen Geräten, die man etwa für Beleuchtungszwecke gut verwenden kann und den etwas teureren, die eine reine Sinuswelle erzeugen.

Die günstigen Geräte erzeugen also keine reine Sinuswelle, sondern eher eine Rechteckwelle, was bei einigen empfindlichen Geräten für Probleme sorgen kann. Das Fernsehgerät zeigt dann vielleicht Streifen oder funktioniert gar nicht.

Spannungswandler, die eine saubere Sinuswelle erzeugen, gibt es ab ca. 80 Euro, allerdings dann nur mit geringer Leistung von etwa 500 Watt. Damit kommt man aber noch nicht weit. Bei 1500 oder 2000 Watt Ausgangsleistung sind wir dann schon bei ca. ab 200 Euro aufwärts.

Der Solar – Laderegler | MPPT oder PWM

Die Laderegler haben die Aufgabe den Strom, der von den Solarmodulen kommt zu regeln, also zu begrenzen oder abzuschalten, etwa wenn die Batterie voll ist. Sinkt die Energie in der Batterie, lässt der Laderegler wieder den Solarstrom zur Batterie fließen. Dieser „Schalt“ oder Regelvorgang kann mehrmals in einer Sekunde stattfinden.

Vergleichbar ist das mit einem elektronischen Batterieladegerät fürs Auto, dass dann irgendwann „Voll“ anzeigt und dann ebenfalls den Ladestrom abschaltet, beziehungsweise auf „Erhaltung“ umschaltet.

Wie schon oben erwähnt gibt es zwei Sorten von Ladereglern für Solaranlagen. Die billigen, die es schon für unter 20 Euro gibt sind die PWM Geräte, die sich nur für bestimmte Batterien (Blei, AGM, Gel) eignen. PWM steht dabei für Pulsweitenmodulaton.

MPPT Regler sind etwas teurer, regeln aber den Ladestrom besser als die PWM Geräte und haben dadurch eine um etwa 20 % höhere Stromausbeute als die billigeren PWM Geräte. MPPT steht für Multi Power Point Tracking.

Einige Laderegler haben außerdem noch ein oder zwei USB Ladeausgänge, über die man dann Handy oder Tablets direkt über den Regler laden kann. Dadurch kann man die normalen USB Ladegeräte umgehen, die wiederum die 230 Volt Wechselstrom mit reiner Sinuskurve aus einem teureren Wechselrichter benötigen würden.

Strombedarf ermitteln

Man muss sich überlegen, wie weit man es mit dem Solarstrom und der Unabhängigkeit vom Netz treiben will. Welche Geräte im Haus will man mit Solarstrom betreiben und auf welche könnte man im Falle eines Blackouts vielleicht verzichten. Dementsprechend muss man den Strombedarf (in Watt) ermitteln und addieren. Erst dann kann man entscheiden, wie groß und wie leistungsstark die einzelnen Komponenten des Solarkraftwerks sein sollten.

Dabei sollte man immer großzügig aufrunden und die Komponenten entsprechend größer bemessen. Kommt man beim Strombedarf zum Beispiel auf etwa 1000W, sollte der Spannungswandler mindestens 1500 W oder 2000 W Leistung liefern können.

Die Leistung (in Watt) ergibt sich aus der Formel Spannung (V) x Ampere (A) also V x A. Die Daten kann man normalerweise am Typenschild der Elektrogeräte ablesen. Beispiel: Ein Gerät läuft mit 230 V und hat eine Leistungsaufnahme von 2,2 A: 230 X 2,2 = 506 Watt