Fotovoltaik, die Gewinnung von Strom mithilfe von Sonnenstrahlen, ist eine in Deutschland weit verbreitete Technik; Solaranlagen auf Dächern von Ein- und Mehrfamilienhäusern prägen vielerorts das Bild. Nicht nur das: Auch in Schrebergärten haben Fotovoltaik-Anlagen bereits Einzug gehalten.

Umweltfreundlichen Solarstrom herzustellen wird immer beliebter  angesichts steigender Energiepreise ist dies kaum verwunderlich. Solaranlagen bieten die Möglichkeit, Strom selbst zu produzieren und damit bares Geld zu sparen. Nicht nur lässt sich Geld sparen: durch die Einspeisung des produzierten Stroms ins Energienetz des lokalen Versorgers kann man zudem noch Geld verdienen. Dieser monetären und ökologischen Aspekte ungeachtet ist Sonnenenergie eine attraktive Option, wenn ein Gartenhaus überhaupt nicht an das Stromnetz angeschlossen ist.

Eine Fotovoltaikanlage im eigenen Garten lässt sich auf mannigfaltige Art und Weise nutzen, sei es für die Innenbeleuchtung eines Gartenhauses, für die Nutzung elektrischer Geräte wie Radio Fernseher und Kühlschrank oder für eine umfangreiche Beleuchtung des ganzen Gartens. Auch kleinere Geräte wie eine Gartenteichpumpe oder eine Kühlbox lassen sich mit Solarstrom betreiben. Eine Fotovoltaikanlage im Garten erhöht zudem die Sicherheit – eine helle, mit Bewegungsmeldern funktionierende Beleuchtung und eventuell eine Alarmanlage machen ungebetenen Gästen, sprich Dieben und Einbrechern, das Leben schwer.

Wie funktioniert eine Fotovoltaikanlage?

Fotovoltaikanlagen wandeln die Sonnenstrahlen mithilfe von Solarzellen in Strom um. Der auf diese Weise produzierte Solarstrom lässt sich auf zweifache Weise verwerten; er kann entweder direkt an die angeschlossenen Verbraucher abgegeben werden oder in die Batterie eingespeist, d. h. gespeichert werden. Dies lässt sich mit einem sogenannten Solarregler (Laderegler) einstellen. Der Solarregler ermöglicht es, Geräte auch bei unzureichender Sonnenstrahlung oder nachts zu betreiben.

Als Bindeglied zwischen den Solarzellen, der Solarbatterie und den verbrauchenden Endgeräten spielt der Laderegler eine Schlüsselrolle bei der Fotovoltaikanlage; es sollte ein Modell gewählt werden, das die maximale durch die Anlage fließende Stromstärke regeln kann. Das heißt, es müssen die Ampere-Zahlen der Solarmodule (Modulstrom) und der Verbraucher (Laststrom) addiert werden. Beläuft sich der Modulstrom auf 8 Ampere und der Laststrom auf 10 Ampere, dann benötigt man einen Laderegler, der auf mindestens 18 Ampere ausgelegt ist. Darüber hinaus erfüllt der Laderegler die wichtige Funktion, die Batterie vor einer Tiefentladung, d. h. der Entnahme von zu viel Strom oder einer Überladung, d. h. vor dem Zufluss von zu viel Strom zu schützen. Beide Phänomene sind extrem schädlich für die Batterie.

Was die Spannung betrifft, so handelt es sich bei den Solarmodulen und den Batterien in der Regel um 12-Volt-Systeme. Diese Spannung langt, um ein Gartenhaus zu beleuchten und kleinere elektrische Geräte zu betreiben. Sollten die Solarmodule eine sehr viel höhere Spannung als die Batterie aufweisen, so empfiehlt sich ein MPPT-Laderegler (MPP = maximum power point tracking). Diese sind besonders für Solar-Module mit einer hohen Nennspannung von 24 Volt oder 48 Volt geeignet.

Solaranlage auf dem Gartenhaus

Umso größer die Pannels, desto größer die Energieausbeute.

Die Installation

Solarmodule lassen sich an vielen beliebigen Stellen installieren: an der Wand, auf einem Mast, auf dem Boden oder auf dem Dach des Gartenhauses. Für den durchgängigen Betrieb von Verbrauchern, die mit Wechselstrom funktionieren, benötigt man neben den Solarpanels, einer Solarbatterie und einem Laderegler auch einen sogenannten Fotovoltaik-Wechselrichter. Dieser wandelt den von der Anlage produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um.

Bei der Installation des Ladereglers und der Batterie sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass diese wichtigen Komponenten vor Feuchtigkeit geschützt sind. Ideal sind wasserdichte Behältnisse oder die Unterbringung innerhalb des Gartenhauses. Außerdem ist eine Sicherung zwischen Batterie und Laderegler empfehlenswert. Für den Betrieb verbrauchsintensiver Geräte wie eines Kühlschranks ist die Installation einer Solaranlage mit entsprechend hoher Leistung notwendig.

Folgende sechs Komponenten sind für die Installation einer leistungsstarken Solaranlage, mit der verbrauchsintensive Geräte durchgängig betrieben werden sollen, notwendig:

  1. Solarmodul zur Erzeugung von Gleichstrom mithilfe des Sonnenlichts
  2. Fotovoltaik-Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom
  3. Laderegler zum Schutz, d. h. zur optimalen Ladung der Solarbatterie
  4. Kabel zur Verbindung der einzelnen Komponenten
  5. Solarbatterie zur Speicherung des erzeugten Solarstroms für durchgängigen Verbrauch

Im Handel gibt es komplette Bausätze für Heimwerker zum Selbstaufbau. Von einer Installation auf eigene Faust ist jedoch dringend abgeraten, wenn nicht fundiertes elektrotechnisches Fachwissen vorhanden ist.

Leistung: Wieviel Strom erzeugt die Solaranlage?

Die Leistung einer Solaranlage hängt von verschiedenen Variablen ab. Dabei handelt es sich um die geographische Lage, um die verwendeten Komponenten und die Art der Montage. Zum Beispiel: Je mehr Sonnenstunden es in einer bestimmten Region gibt, desto mehr Solarstrom lässt sich produzieren.

Die Hersteller von Fotovoltaikanlagen geben die Leistung in der Einheit Kilowatt Peak (kWp) an (Nennleistung); dieser Richtwert ermöglicht es, die Panels verschiedener Hersteller einfach miteinander zu vergleichen. Zu beachten ist jedoch, dass es sich bei der Nennleistung weder um die maximale noch um die minimale Leistung handelt, sondern um einen Nährwert, beruhend auf Testergebnissen. Die Geräte werden unter vorgegebenen Bedingungen getestet, d. h. sie werden während des Test einer bestimmten Solarzellentemperatur und einer bestimmten Bestrahlungsstärke ausgesetzt. Unter natürlichen Bedingungen gibt es freilich keine konstanten Werte; vielmehr unterliegen die Temperatur und die Intensität der Sonnenstrahlen (über den Zeitraum eines Jahres) großen Schwankungen.

Die Nennleistung ist also nur ein grober Richtwert. Im Sommer kann die tatsächliche Leistung rund dem Vierfachen der Nennleistung entsprechen. Demgemäß kann eine Anlage mit 150 Watt Nennleistung an einem sehr sonnigen Tag bis zu 600 Watt liefern.

Im Jahresdurchschnittswert liegt die tatsächliche Leistung in etwa bei 10 % der vom Hersteller angegebenen Nennleistung. Eine möglichst effiziente Nutzung hängt vor allem von der richtigen Installation ab. Sind die Solarpanels so ausgerichtet, dass sie in einem ganz bestimmten Winkel zur Sonne stehen, dann lässt sich über das ganze Jahr eine optimale Energieausbeute erzielen. Der optimale Neigungswinkel – dieser ist natürlich von der geografischen Lage abhängig – liegt in Deutschland zwischen 32° und 37°, je nach dem Breitengrad. Bei niedrigeren Breitengraden, d. h. näher dem Äquator ist ein kleinerer Winkel, d. h. eine geringere Neigung vorteilhaft.

Der richtige Winkel der Panels auf dem Dach eines Gartenhauses ist darüber hinaus im Sinne der Hinterlüftung, d. h. der Kühlung durch Luft wichtig. Es gilt nämlich folgende Grundregel: Der Ertrag eines Moduls ist umso höher, je niedriger dessen Temperatur ist.

Die Kosten

Der Preis einer Fotovoltaikanlage (im Garten) lässt sich nicht pauschalisieren, sondern ist abhängig von der Qualität und der Anzahl der verwendeten Komponenten sowie der Nennleistung. Eine kleine Fotovoltaikanlage für 12-Volt-Verbraucher ist für einen recht günstigen Preis zu haben. Am günstigsten ist es, wenn die Verbraucher direkt an das Solarmodul angeschlossen sind. Dies ist z. B. mit einem Lüfter oder eine Teichpumpe möglich. Der direkte Anschluss bringt einen Kostenvorteil aufgrund eingesparter Komponenten mit sich, birgt jedoch den Nachteil der Abhängigkeit von den Wetterbedingungen. Ein 12-Volt-Solarpanel mit einer Nennleistung von 10 Watt für den Betrieb von LEDLampen oder einer Teichpumpe schlägt mit nur etwa 50 € zu Buche. Addiert man die Kosten für Kabel und etwaige Montagevorrichtungen hinzu, ist man am Ende bei 100 €.

Eine leistungsstärkere Solaranlage inklusive aller möglichen Komponenten wie einer Batterie und eines Solarreglers ist indessen in einem deutlich höheren Preissegment angesiedelt. Eine Anlage mit einer Nennleistung zwischen 150 Watt und 200 Watt für den Betrieb verbrauchsintensiver Geräte kann mit bis zu 1.000 € zu Buche schlagen.