Die kurze Antwort: Eigentlich immer. Es hängt allerdings davon ab, wieviel Zeit man hat.
Der ökonomische Aspekt ist abhängig von verschiedenen Einflussfaktoren wie den örtlichen Bedingungen, der Verschattung, den Fördermitteln, bei ggf. nötiger Elektrofachkraft deren Kosten, der Lebensdauer des Wechselrichters und des Moduls, den Abnutzungserscheinungen, dem eigenen Stromverbrauch, der Verschmutzung und der Strompreisentwicklung.
Wenn man das für sich berechnen will, dann gibt es zwei sehr gute Rechner:
Der Steckersolarsimulator der HTW lässt Sie selbst simulieren wann sich ein Gerät lohnt und ist einfach zu bedienen.
Und die PVtools des YouTuber und Wissenschaftler Andreas Schmitz (aka Akkudoktor): https://pvtools.sektorsonne.de/ Der ist etwas anspruchsvoller, bietet aber mehr Möglichkeiten der Einstellung.
Zum nachhören in unserem Podcast
CO2
“Eine große Zahl chinesischer Kohlekraftwerke produziert Strom, nur um aus Siliziumoxiden in extrem energieaufwändigen Prozessen Photovoltaikzellen herzustellen. Diese stellen sich dann deutsche Gutmenschen auf den Balkon und sind stolz auf ihre CO2-freie Stromselbstversorgung.” → Mal davon abgesehen, dass das absoluter Unsinn ist, würden PV-Module selbst unter diesen ungünstigen Annahmen spätestens nach 2 Jahren ihren CO2-Rucksack wieder ausgeglichen haben”
Aus: Balkon-Photovoltaik-Anlagen, von Rolf Behringer und Sebastian Müller, S. 98 unter: https://balkon.solar/buch
Diese Behauptung stammt nicht von uns, sondern vom Fraunhofer ISE, die solche Aussagen genau durchrechnen.
Zwei wesentliche Aspekte sind die Ausrichtung des PV-Moduls nach den Himmelsrichtungen sowie dessen Neigung. Die Abbildung zeigt den zu erwartenden Ertrag als Prozent vom höchstmöglichen Ertrag in Abhängigkeit von Ausrichtung und Neigung des Solarpanels.
Den größten Nutzen bringt die Ausrichtung nach Süden, gefolgt von einer Ausrichtung nach Osten oder Westen. Eine Ausrichtung nach Norden ist nicht zu empfehlen.
Werden die Module auf einer Dachschräge angebracht oder schräg auf/an dem Balkon oder im Garten aufgestellt (ca. 30° Neigung), wird mehr Strom gewonnen als bei vertikaler Anbringung am Balkongeländer oder der Hauswand (90°) bzw. horizontaler Montage auf einem Flachdach (0°).
Das folgende Schaubild verdeutlicht, wie viel Strom die Mini-PV-Anlage im Jahr in Deutschland (1000 Sonnenstunden pro Jahr mit 1 kW/m²) produzieren kann. Mit der Südausrichtung werden die besten Erträge erzielt, aber auch Ost- oder Westausrichtung sind empfehlenswert. Der Übersicht halber wird auch die Nordausrichtung aufgeführt. Unterschieden wird jeweils zwischen einer Neigung der Module im 30°- und 90°-Winkel.
Ersparnis/Amortisation
Eine Mini-Photovoltaik-Anlage lohnt sich rein finanziell meist nach spätestens fünf Jahren. Wie entsteht der finanzielle Vorteil einer Mini-PV-Anlage?
Der von einer Mini-Solaranlage erzeugte Strom wird direkt zu den Elektrogeräten im Haushalt geleitet und von diesen verbraucht – anstelle von Strom, den man von seinem Stromanbieter kaufen muss. Obwohl auch Balkonsolargeräte Einspeisevergütung bekommen können, ist diese für die Wirtschaftlichkeit zu vernachlässigen. Diese Ersparnis/Verminderung bei den laufenden Stromkosten sorgt dafür, dass sich die Anfangs-Investition ins Balkonkraftwerk amortisiert, und ist abhängig:
von der Laufzeit der Anlage: Solarmodule, Halterung, Kabel und Stecker kann man oft 25 Jahre und länger nutzen, Wechselrichter halten oft deutlich über 10 Jahre, ein ggf. vorhandener Speicher/Akku oft deutlich kürzer – abhängig von der Zell-Chemie, dem Ladeverhalten, der Temperatur usw.
vom Strompreis und dessen Steigerung während der Betriebszeit der Mini-PV-Anlage: Je höher der Strompreis, desto schneller lohnt sich die Solaranlage, weil jede selbst erzeugte Kilowattstunde mehr Stromkosten erspart.
vom abgedeckten Stromverbrauch: Die elektrische Grundlast wegen durchgehend laufenden Verbrauchern wie Internet-Router, Telefon, Lüfter/Luftumwälzer im Bad, Kühlschrank, Gefriere, Standby-Modus diverser Geräte, Radiowecker, etc. beträgt in einem Haushalt meist etwa 50-200 W.
Ein Senkrecht hängedes Panel kann im Winter deutlich mehr Leistung bringen, als im Sommer. Im Winter ist Strom knapper und wird in Zukunft auch teurer sein.
Wie ermittle ich meine „Grundlast“?
Man kann sie ermitteln, indem man den Stromzähler direkt vor Abfahrt in den Urlaub und direkt nach Rückkehr abliest, dann den Verbrauch durch die Abwesenheitsdauer teilt. Reales Beispiel aus einer 3-Zimmer-Wohnung in einem Mehrfamilienhaus: Ist man vom 21.10. 15:30 bis 31.10. 21:00 weg, sind das 10 Tage und 5,5 Stunden, also 10*24+5,5=245,5 Stunden.
Änderte sich der Stromzähler-Stand von 20807,45kWh zu 20825,36kWh ergibt das eine Grundlast von 17,91kWh/245,5h=0,073kW oder 73W – also deutlich weniger als die üblichen 300 bis 600 W von Balkonkraftwerken. Während des Urlaubs würde also ein Großteil des erzeugen Solarstroms ins Netz eingespeist.
Zur Grundlast hinzu kommt der Verbrauch durch Geräte, die man nur zeitweise anschaltet, wie Waschmaschine, Spülmaschine, Computer, Fernseher, Lautsprecher/Anlage, Lampen, Toaster, Klimaanlage etc. und ggf. auch Heizung. Einige davon braucht man zu einer bestimmten Zeit, bspw. den Wasserkocher beim Frühstück, aber bei vielen ist egal, wann genau sie laufen.
Nutzt man das und lebt „etwas mehr mit der Sonne“, schaltet also bspw. die Waschmaschine erst an (oder setzt ihren Timer entsprechend) wenn die Sonne um die Hausecke herum kommt, lohnt sich das auch finanziell. Schaltet man viele Verbraucher zugleich ein, benötigen sie zusammen sehr wahrscheinlich mehr Strom als ein Balkonkraftwerk liefern kann und man muss mehr Strom einkaufen, als wenn man Geräte nacheinander nutzt, bspw. die Spülmaschine erst startet, nachdem die Waschmaschine fertig ist. Das klingt vielleicht umständlich, ist aber mit einer einmaligen, kleinen Änderung der Tagesroutine erledigt, bspw. Waschmaschine vormittags, Spülmaschine nach dem Mittagessen. Wer tags selten daheim ist, kann das trotzdem erreichen: Mit dem eingebauten Timer der Geräte, einer Zeitschaltuhr oder mit den viel umfassenderen Möglichkeiten von Heimautomatisierung / Internet der Dinge / Smart Home.
Es ist davon auszugehen, dass ein großer Teil des generierten Stroms direkt im Haushalt verbraucht wird. Das ist der sogenannte Eigenverbrauch. Er ist um so höher, je besser Solarertrag und Verbrauch zusammen passen – worauf man wie gerade beschrieben durch sein Verhalten großen Einfluss hat, aber umgekehrt auch die Solarpanels so ausrichten kann, dass der Ertrag zum Verhalten passt.
Panels Ausrichten
Ist man bspw. tagsüber nicht da und will Verbraucher nicht zeitgesteuert unbeaufsichtigt laufen lassen, sollte man bei entsprechenden Montagemöglichkeiten nicht zwei Panels nach Süden ausrichten, sondern ein Panel nach (Süd)Osten und ein Panel nach (Süd)Westen, so dass die Anlage über einen längeren Teil des Tages eine gleichmäßigere Strommenge produziert statt Mittags sehr viel (mehr als man nutzt) und dafür früh & spät fast nichts:
Hinweis: Panels mit unterschiedlicher Ausrichtung sollten nicht am gleichen Wechselrichter-Eingang angeschlossen werden. Stattdessen sollte man pro Ausrichtung einen eigenen Eingang nutzen (viele Mikro-Wechselrichter haben 2 Eingänge), damit das MPP-Tracking die jeweils ideale Volt-Ampere-Kombination ermitteln kann und das System effizient läuft.
Der Eigenverbrauch wird bei einer 300 Watt Mini-PV-Anlage höher sein als bei einer Anlage mit 600 W, weil schon die Grundlast einen nennenswerten Teil des selbst produzierten Stroms konsumiert, man also nur selten eine „Überproduktion“ durch eine in dem Moment „zu große/teure“ Anlage hat.
Leistungsverlust durch Verschattung
“Solarmodule mögen keinen Schatten, nicht mal Teilschatten. Sobald Schatten auf ein Modul fällt, lässt dessen Leistung deutlich nach. Der Grund dafür ist die Serienschaltung der einzelnen Solarzellen innerhalb eines Moduls. In der Reihenschaltung bestimmt das schwächste Glied der Kette den Stromfluss, deshalb kann die Leistung deutlich einbrechen, wenn auch nur eine einzelne Zelle aufgrund von Beschattung weniger Strom produziert als die anderen. Wenn eine Solarzelle beschattet wird, verhält sich der Stromfluss ähnlich wie Wasser, das durch einen Knick im Gartenschlauch gestaut wird. Der gesamte Stromfluss wird in seinem Verlauf behindert und auf das Niveau der schwächsten Zelle reduziert.
Um solche Verluste zu reduzieren, sind Solarmodule oftmals intern mit Bypass-Dioden ausgestattet. Wenn eine Zelle in der Reihe ausfällt oder sie durch Verschattung weniger Strom produziert (Abb. 3.7), fließt der Strom über die Diode zur nächsten Kette und mindert so den Verlust der übrigen Zellen. Die meisten neueren Module sind mit solchen Bypass-Dioden ausgestattet. Insgesamt gilt die Devise: Es sollte ein Montageort gewählt werden, an dem die Solarmodule so viel Sonne und so wenig Schatten wie möglich empfangen. Wo das nicht immer der Fall ist, kann es sich trotzdem lohnen, eine PV-Anlage zu installieren, selbst wenn sie im Jahreslauf mal zeitweise ganz oder in Teilen verschattet wird.”
Allerdings sollten sie nicht aus Angst vor Schatten auf BalkonSolar verzichten. Wenn es nicht anders geht, dann haben sie halt Schatten für ein paar Stunden und weniger Leistung. Bitte fällen sie auch keine Bäume, damit der Schatten weg geht!
