Volle Power in die Dose
Um die volle Leistung aus deinem Mini-Solar-Kraftwerk / Balkonkraftwerk zu holen, gibt es einige Punkte zu beachten. Der Standort, die regelmäßige Reinigung und Leistungsüberprüfung sowie die Anpassung des Verbrauchsverhalten gehören dabei zu den wichtigsten und sollen hier kurz besprochen werden.
1. Standort
Noch vor der Entscheidung für ein Mini-Solar-Kraftwerk solltest du dir die Frage stellen, wo es seinen Dienst tun soll. Zunächst sollte ein Platz für das Modul gewählt werden, der im gesamten Tagesverlauf möglichst unverschattet ist. Erst wenn man sich mit dem Schattenwurf von Hausecken, höher gelegenen Balkonen, Bäumen usw. vertraut gemacht und die besten Orte identifiziert hat, kann die finale Wahl des Standorts auf Basis der Möglichkeiten zur Ausrichtung des Solarpanels getroffen werden. Hierbei leisten ein Kompass oder ein Grundriss des Grundstücks mit der Angabe von Himmelsrichtungen gute Dienste:
Dass ein einzelnes, fest fixiertes Balkonkraftwerk so genau wie möglich nach Süden zeigen sollte, versteht sich von selbst. Innerhalb einer gewissen Toleranz lässt sich aber auch bei einem abweichenden Horizontalwinkel eine annehmbare Leistung erreichen. Insgesamt hängt dies aber natürlich auch vom Verbrauchsmuster ab. Wenn morgens mehr verbraucht wird, sind ein paar Grad nach Südost besser, wenn der Verbrauch eher am Nachmittag/Abend stattfindet, ein paar Grad nach Südwest. Bei zwei Modulen kann es sogar sinnvoll sein, statt einer Süd- eine Ost-West-Aufständerung vorzunehmen um zu den Hauptverbrauchszeiten am Morgen und am Abend die entsprechende Leistung zu generieren. Solche Aufständerungen gibt es bei manchen Anbietern von Mini-Solar-Kraftwerken bereits als Montagesystem zu erwerben. Welche der Optionen sich dabei am meisten lohnt, hängt wie gesagt vom individuellen Verbrauchsprofil ab und dieses wiederum von den im Haushalt verwendeten elektrischen Verbrauchern und vom Verbrauchsverhalten ihrer Nutzer. Hierzu wird unter Punkt 4 aber noch etwas zu lesen sein.
Für bewegliche Balkonkraftwerke gilt schlicht: So oft wie möglich nach der Sonne ausrichten. Wenn man etwas mehr Platz hat, wäre auch die Verwendung einer Nachführung denkbar, also eines Unterbaus, der das Modul mit einem Motor automatisiert zur Sonne ausrichtet. Allerdings sind die Kosten für eine Nachführung aktuell noch so hoch, dass sich der erzielte Mehrertrag bei einem Mini-Solar-Kraftwerk nicht lohnt. Zudem sind die Bauteile einer Nachführung ständigem Verschleiß ausgesetzt und müssen selbst nach Einschätzung der Anbieter innerhalb der Lebenszeit eines Mini-Solar-Kraftwerks mindestens einmal ersetzt werden. Das dürfte die Ersparnis vollends zunichte machen. Daher sind Nachführungen eher für begeisterte Techniker als für Sparer zu empfehlen.
Für fixierte ebenso wie für bewegliche Kraftwerke ist auch der Neigungswinkel relevant. So sind etwa schräg aufgeständerte Mini-Solar-Kraftwerke gegenüber solchen die vertikal angebaut sind immer etwas im Vorteil.
Eine Studie der FH Rosenheim aus dem Jahr 2017 illustriert die Auswirkung Horizontal- und Neigungswinkel für ein fixiertes Modul in einer anschaulichen Grafik :
Bildquelle: PVplug.de
Es ist deutlich zu sehen, dass der optimale Ertrag bei einem Neigungswinkel von 36° und einer Ausrichtung auf 180° Azimut, also direkt nach Süden, erzielt werden kann. Allerdings erreicht man auch bei einem Neigungswinkel von 90° bei Südlage immer noch knapp 70% der möglichen Leistung. Wenn die Südausrichtung nicht möglich ist, kann man wiederum mit entsprechendem Neigungswinkel dennoch gute Erträge erzielen. Ab etwas mehr als einer halben Himmelsrichtung (rund 50°) Abweichung von Süden gilt dann: Je flacher das Modul liegt, desto besser. Bei flacherem Winkel wird zudem auch morgens und abends mehr Sonnenenergie abgegriffen, was meist zu einem besseren Ergebnis beim Eigenverbrauch führt, da dort häufig die Spitzenlasten beim Verbrauch liegen. Eine nicht veröffentlichte Studie auf Basis von Daten der Forschungsgruppe Solarspeichersystem der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin aus dem Jahr 2021 ermittelte für 300W-Kraftwerke einen maximalen Direktverbrauch bei einer Neigung von 30° und für 800W-Kraftwerke einen Höchstwert beim Ersetzen von Netzstrom bei 25° Aufständerung.
Auch der Sicherheitsaspekt spielt immer eine Rolle. Parallel zur Oberfläche (Wand, Boden, Fassade, Dach u.a.) montierte Module bieten eine geringere Angriffsfläche für Wind und die Befestigung ist daher geringeren Belastungen ausgesetzt als bei schräg oder gar im rechten Winkel angebrachten Modulen. Dann wiederum verschmutzen die Module umso leichter, etwa durch Staub, Laub und Vogelkot, je flacher ihr Neigungswinkel ist. Das kann die Leistung mindern und bedeutet erhöhten Reinigungsaufwand. Das bringt uns auch zum nächsten Punkt:
2. Reinigung
Mini-Solar-Kraftwerke sind 24 Stunden am Tag im Freien. Luftverschmutzung, Stäube, Vogelkot, Laub oder Nadeln von in der Nähe wachsenden Bäumen können den Solarmodulen auf Dauer zusetzen.
Am Übergang zwischen Rahmen und Glas setzt sich der meiste Schmutz fest. Im Laufe der Zeit können sich hier sogar Flechten oder Moos ansiedeln. All diese Faktoren führen definitiv zu geringeren Erträgen des Mini-Solar-Kraftwerks. Da hilft eine gelegentliche Reinigung des Solarpanels weiter. Lässt man diese ganz aus, kann es schlimmstenfalls zu sogenannten "Hot Spots" kommen. Das bedeutet, eine durch Verschmutzung dauerhaft ausgeschaltete Solarzelle im Panel bietet für den durchlaufenden Strom der anderen, funktionierenden Zellen einen Widerstand. Dadurch kann sie sich erhitzen und dauerhaft Schaden nehmen. Das reduziert natürlich die Erträge deines Mini-Solar-Kraftwerks.
Regen und Schnee reinigen das Solarpanel in geringem Maße. Ab etwa 12° Neigungswinkel spricht mancher gar von "Selbstreinigung". Allerdings gilt das natürlich weder für verkrustete Verschmutzungen, zum Beispiel ätzenden, in der Sonne angebackenen Vogelkot, noch für die Verschmutzungen oder die Gewächse, die sich an den Rändern der Modulrahmen festsetzen. Dass sich zudem auch bei Regen und Vertikalstellung Schmutz ansammelt, gilt für Fenster und Autos genau so wie für Mini-Solar-Kraftwerke. Eine regelmäßige manuelle Reinigung kann daher die Erträge erhalten und sogar erhöhen (einige Quellen sprechen von 2-7% Erhöhung).
Mini-Solar-Kraftwerke sollten erst gereinigt werden, wenn die Module kühl sind. Am späten Abend oder am Morgen, bevor die Sonne an Kraft gewinnt sind die optimalen Zeitpunkte. Sonst sind die Module zu warm und das Putzwasser hinterlässt störende Flecken auf dem sich der Schmutz besonders gern sammelt. Auch sollte man es unbedingt vermeiden, durch die Sonne erhitzte Module mit größeren Mengen kaltem Wasser zu putzen. Die Spannung durch den Temperaturunterschied kann das Glas und die Zellen zerstören.
Wichtig: Ein Mini-Solar-Kraftwerk ist kein Fenster! Dass die Module mit Glas versiegelt sind, darf nicht darüber hinweg täuschen, dass es sich in der Regel um Spezialglas handelt. Oft ist es mit einer unsichtbaren, hauchfeinen Antireflexschicht überzogen. Wer dem Schmutz zu rabiat zu Leibe rückt, riskiert die Garantien des Modulherstellers zu verspielen. Die Hersteller geben in der Regel genaue Anweisungen, wie ihre Solarmodule gereinigt werden sollen und man tut gut daran, sie zu beachten.
Unabhängig davon gibt es eine ganze Reihe an Produkten zur Reinigung von Solarpanels allgemein. Reinigungsflüssigkeit etwa gibt es in einem Preisspektrum von 2 € bis über 60 € pro Liter. Weiche Bürsten, Mops, Tücher und dazugehörige Stangen, Griffe und Halterungssysteme sowie Schieber zur Beseitigung von Schnee sind in allen Preisklassen zu haben. Auch die Verwendung von entmineralisiertem oder destilliertem Wasser wird von einigen Seiten empfohlen. Wichtig ist jedenfalls, dass keine harten Bürsten, keine allzu rauhen Tücher oder ätzende Chemikalien zur Reinigung verwendet werden, denn das greift die Oberfläche des Moduls an.
Wenn man diese Hinweise beachtet und sein Balkonkraftwerk in regelmäßigen Abständen (ohne Überdachung mindestens einmal im Quartal und nach Bedarf öfter) vom Schmutz befreit, dann kann man sich sicher sein, dass es einem lange Jahre gute Dienste tut.
Einen Hinweis darauf, dass der Verschmutzungsgrad zu hoch ist, erhält man natürlich spätestens durch eine verminderte Leistung. Diese sollte daher regelmäßig im Auge behalten werden.
3. Leistungsprüfung
Ein Mini-Solar-Kraftwerk ist prinzipiell sehr wartungsarm. Das belegen die langen Garantiezeiten, welche die meisten Anbieter auf ihre Geräte geben. Dennoch kann es durch Veränderung der Verschattungssituation, Verschmutzung, Beschädigung oder den Ausfall von Gerätekomponenten zu Leistungseinbußen kommen. Daher ist es sinnvoll, die Leistung des Mini-Solar-Kraftwerks regelmäßig zu prüfen und die gemessenen Werte miteinander zu vergleichen.
Hierzu gibt es eine Reihe an Hilfestellungen, von bereits im Wechselrichter enthaltenen Messeinrichtungen über simple Energiemessgeräte für die Steckdose, die bereits ab 10 € im Baumarkt oder online zu haben sind, bis zu "Smart Plugs", welche die Ertragsdaten per W-Lan an den Router weitergeben und auf dem Smarthone anzeigen lassen können. Letztere können auch in ausgefeilte Smart-Home-Lösungen eingebunden werden, die nicht nur den erzeugten Strom sondern zugleich den Verbrauch aller Geräte im Haus messen, einen alle Steckdosen und Lampen im Haus automatisiert oder manuell an- und ausschalten lassen und alle Daten in einer Cloud speichern.
Wenn auf diese Weise gesichert ist, dass das Mini-Solar-Kraftwerk dauerhaft mit voller Kraft läuft, gibt es nur noch ein letztes Risiko: Auch die Befestigungen des Moduls sind Wind und Wetter ausgeliefert. Sollten sie einmal ihren Dienst versagen, so kann das unangenehme Folgen nach sich ziehen. Es ist kein Fall bekannt, dass ein Fußgänger von einem herabfallenden Balkonkraftwerk verletzt worden wäre. Stürme haben allerdings schon größere Anlagen stark beschädigt. Um auf der sicheren Seite zu sein, solltest du die Befestigungen deines Mini-Solar-Kraftwerks demnach also in regelmäßigen Abständen in Augenschein nehmen und auf Funktionstüchtigkeit prüfen um Schäden an dem Modul oder anderweitig auszuschließen.
4. Verbrauchsverhalten
Die Sonne ist eine sehr ergiebige Energiequelle. Sie strahlt pro Jahr die selbe Energie auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche ab, die 100 Liter Öl liefern würden. Wer diese Energie jedoch für sich nutzen möchte, muss sich auf ihre Eigenheiten einstellen. Die großen Energiekonzerne stecken Milliarden in die Entwicklung von Smart-Grids, intelligenten Stromnetzen, die die Schwankungen der dezentral erzeugten und erneuerbaren Energien verwalten sollen. Wer seinen Strom mit einem Mini-Solar-Kraftwerk selbst erzeugt, muss diesen Aufwand nicht betreiben. Allerdings lohnt es sich auch für den solaren Selbstversorger, durch das eigene Verbrauchsverhalten den Eigenheiten seines stellaren Energielieferanten Rechnung zu tragen. Selbstverständlich ist damit auch sparsamer Verbrauch durch entsprechende Geräte und das Abschalten unnötiger Verbraucher eingeschlossen. Darüber hinaus allerdings kann man eine optimale Nutzung des selbst erzeugten Stroms eben auch dadurch erreichen, dass man leistungsintensive Geräte zu den Zeiten verwendet, in denen das Mini-Solar-Kraftwerk seinen Anteil leistet. Statt also abends noch schnell eine Maschine Wäsche anzustellen, kann man diese auch auf den nächsten Vormittag verschieben. Das Update des heimischen Laptops lässt sich vielleicht auch gut auf die Mittagszeit legen statt auf drei Uhr morgens. Alle Geräte mit Timer können vielleicht auch in den Stunden ihren Dienst tun, in denen das Mini-Solar-Kraftwerk in der prallen Sonne auf Hochtouren läuft. Eventuell helfen dabei auch Stecker mit Zeitschaltuhren.
Da sich teure Stromspeicher-Lösungen für Mini-Solar-Kraftwerke noch nicht bezahlt machen, ist diese geringfügige Umstellung der Lebensgewohnheiten der beste Weg, um den Grad des Eigenverbrauchs und damit die Ausbeute deines Mini-Solar-Kraftwerks zu optimieren. Erst wenn ein Speicher auch weitere Funktionen erfüllen soll, etwa eine Notversorgung bei kurzen Stromausfällen oder eine transportable Energiequelle bei Camping-Ausflügen, lohnt sich die Anschaffung eines Speichers, der auch in Verbindung mit dem Balkonkraftwerk genutzt werden kann. Wir haben eine Übersicht über aktuelle Speichersysteme erstellt, bei der diese Möglichkeiten aufgeführt sind.
Fazit
Ein Mini-Solar-Kraftwerk kann über die vielen Jahre seiner Lebensdauer ein treuer Begleiter und ein guter Beitrag zu einer ausgeglichenen Haushaltskasse sein. Um die optimale Leistung aus deinem Balkonkraftwerk herauszukitzeln, sind die oben dargelegten Hinweise eine gute Richtschnur. Aber vielleicht hattest du ja besonders großen Erfolg mit einer Strategie, die uns bis jetzt entgangen ist? Dann würden wir uns freuen, wenn du uns ein Kommentar mit deinem Geheimrezept für die optimale Sonnenernte hinterlässt.