Balkonkraftwerke & Stromphasen: Alles, was Du wissen solltest.

Die Verwendung von Balkonkraftwerken hat in den vergangenen Jahren erheblich zugenommen. Einer der wichtigsten Gründe dafür ist die einfache Installation. Im Grunde musst Du Deine Mini-Solaranlage lediglich an eine handelsübliche Steckdose anschließen und kannst danach sofort günstigen Solarstrom produzieren. 

Aber ist das wirklich so einfach? Denn Dein Hausnetz besteht nicht aus einem einzigen Stromanschluss, sondern aus 3 verschiedenen  Kabeln, den sogenannten Phasen. Dieser "Dreiphasenwechselstrom" teilt sich in die drei Phasen L1, L2 und L3, den Nullleiter (N) und die Erdung (PE) auf. An diese separaten Kabel sind alle elektronischen Haushaltsgeräte und auch Dein Balkonkraftwerk angeschlossen. Das Verständnis der Stromphasen ist also nicht unwichtig, wenn Du die Leistung Deiner Mini-PV-Anlage optimieren möchtest.

In diesem Artikel werden wir Dir die Bedeutung der Stromphasen für Balkonkraftwerke erläutern und beleuchten, wie sie den Betrieb Deiner Solaranlage beeinflussen.

Zusammenfassung: 10 Fakten, die Du über Stromphasen bei Balkonkraftwerken wissen solltest

1. Was ist eine Stromphase: Als Phase (auch Phasenleiter oder Außenleiter genannt) bezeichnet man die Kabel, die den Strom aus dem Netz zum Schalter oder zur Steckdose führen. Das Kurzzeichen ist „L“. 
2. Die Solarzellen liefern Gleichstrom: Sonnenkollektoren, die in Balkonkraftwerken verwendet werden, erzeugen Gleichstrom. Dies ist auf die Eigenschaften der Halbleitermaterialien zurückzuführen, die die Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom umwandeln.
3. Wechselrichter in Balkonkraftwerken erzeugen eine Phase: Der Wechselrichter in Balkonkraftwerken wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in einphasigen Wechselstrom um.

4. Der Wechselrichter gleicht die Phasen an: Da Balkonkraftwerke ihren erzeugten Strom direkt in das Hausnetz einspeisen, muss die potenzielle Schieflast zwischen den einzelnen Phasen ausgeglichen werden. Dafür ist der Wechselrichter verantwortlich, der für die nötige Netzstabilität sorgt.
5. Größere Anlagen erzeugen Drehstrom: Größere Photovoltaik-Anlagen erzeugen oft dreiphasigen Wechselstrom, auch Drehstrom genannt. Diese Anlagen sind in der Lage, eine höhere Leistung zu erzeugen und zu liefern.
6. Unterschied zwischen einphasigem und dreiphasigem Strom: Einphasenwechselstrom hat nur eine einzelne Wechselspannung, während dreiphasiger Wechselstrom drei Wechselspannungen hat, die gegeneinander phasenverschoben sind.
7. Bedeutung von Phasen für die Sicherheit: Die Kontrolle der Stromphase ist wichtig für die Sicherheit des gesamten Systems. Bei unkontrollierter Phase kann es zu Stromausfällen, Überlastungen oder sogar Bränden kommen.
8. Phasen und Effizienz: Eine korrekte Phasenüberwachung und Einstellung kann auch zur Effizienz des Systems beitragen. Ein gut abgestimmtes System kann mehr Energie erzeugen und weniger Energie verschwenden.
9. Stromeinsparung durch Balkonkraftwerke: Durch ein Balkonkraftwerk kann ein Teil des eigenen Strombedarfs selbst erzeugt und somit die Stromrechnung deutlich reduziert werden.
10. Stromspeicherung: Um den erzeugten Solarstrom besser zu nutzen, können Batteriespeicher eingesetzt werden. Diese speichern überschüssige Energie und geben sie frei, wenn der Verbrauch größer ist als die Produktion. 

Bedeutung von Solaranlagen für die Energiewende

PV-Anlagen spielen eine wichtige Rolle in der Energiewende, egal ob es sich dabei um Balkonkraftwerke oder größere Solaranlagen fürs Eigenheim handelt. Denn sie erleichtern den Übergang zu erneuerbaren Energien und ermöglichen es Dir, Deinen eigenen Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen. Dadurch verringert sich die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. 

Zudem verbessert die dezentrale Energieerzeugung durch Photovoltaik-Anlagen die allgemeine Netzstabilität und verringert den Netzverlust. Außerdem tragen sie dazu bei, den CO₂-Ausstoß zu reduzieren und so die Umweltbelastung zu minimieren. Damit leisten sie einen wertvollen Beitrag zur Erreichung der globalen Klimaziele.

Die wichtigsten Elemente von Balkonkraftwerken

Ein Balkonkraftwerk besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptelementen: Den Solarmodulen und dem Wechselrichter. Um den eigenen Stromverbrauch zu maximieren, ist der zusätzliche Anschluss eines Stromspeichers häufig sinnvoll. 

Die Solarmodule sind das entscheidende Element zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Die Größe und Anzahl der Paneele variieren je nach verfügbarer Fläche und gewünschtem Leistungsoutput. Sie erzeugen Gleichstrom, der jedoch nicht direkt in das heimische Stromnetz eingespeist werden kann.

Der Wechselrichter spielt eine entscheidende Rolle in Deinem Balkonkraftwerk. Er ist dafür verantwortlich, den von den Solarpaneelen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und die Phase entsprechend anzupassen, um eine problemlose Einspeisung in das Stromnetz zu ermöglichen. Weiterhin sorgt der Wechselrichter dafür, dass der Strom aus dem Batteriespeicher als Wechselstrom in das Hausnetz eingespeist wird.

Der Batteriespeicher ist ein weiteres wichtiges Element im System. Er nimmt den überschüssigen, von den Solarmodulen erzeugten Strom auf und speichert ihn für den späteren Gebrauch. Das kann besonders nützlich sein, wenn Du viel Strom am Morgen oder Abend benötigst oder um Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung abzudecken. Er gewährleistet eine konstante, zuverlässige Stromversorgung unabhängig von der Tageszeit oder Wetterbedingungen.

Stromphasen bei Balkonkraftwerken

Das Verständnis der Stromphasen ist hilfreich für jeden, der ein Balkonkraftwerk betreibt. Die Phasen beeinflussen, wie die erzeugte Energie in das Stromnetz eingespeist wird. 

Glücklicherweise ist es in beinahe allen Fällen völlig egal, an welche Phase Du Dein Balkonkraftwerk anschließt. Die Haushaltsgeräte können durch jede Phase mit Strom versorgt werden, egal an welches Kabel sie angeschlossen sind. Das heißt beispielsweise, dass Dein Balkonkraftwerk, das über Phase L1 läuft, problemlos Deinen Kühlschrank mit Strom versorgen kann, der an L2 angeschlossen ist.  

Außerdem werden bei einem saldierenden Stromzähler die Verbräuche und Erträge aller Phasen vor der Anzeige auf dem Zähler miteinander verrechnet. Die meisten Stromzähler speichern den Verbrauch der einzelnen Phasen nicht gesondert. 

Es gibt aber auch phasenbezogenen Stromzähler, die nicht alle Phasen addieren. Hier ist ein genaueres Verständnis der einzelnen Phasen erforderlich. 

Der Unterschied zwischen Drehstrom und Wechselstrom bei Photovoltaik-Anlagen

Bei der Stromerzeugung wird meist zwischen einphasigem Wechselstrom und dreiphasigem Wechselstrom, auch Drehstrom genannt, unterschieden. Einphasiger Wechselstrom, der in den meisten Haushalten und auch in Balkonkraftwerken verwendet wird, hat nur eine einzelne Wechselspannung.

Dreiphasiger Drehstrom hingegen, der in größeren Photovoltaik-Anlagen zum Einsatz kommt, hat drei Wechselspannungen, die gegeneinander phasenverschoben sind. Dies ermöglicht eine höhere Leistung und eine effizientere Energieübertragung, aber auch eine komplexere Installation und Wartung.

Die wichtigsten Aufgaben des Wechselrichters bei Balkonkraftwerken

Der Wechselrichter fungiert als Herzstück und zentrale Steuereinheit jedes Balkonkraftwerks. Seine Kernaufgabe besteht darin, den Gleichstrom, der von den Solarmodulen erzeugt wird, in nutzbaren Wechselstrom zu konvertieren, da nur dieser in das häusliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Aber seine Rolle beschränkt sich nicht nur auf die Umwandlung der Stromart: Er trägt maßgeblich zur Sicherheit und Effizienz der gesamten Anlage bei. Dafür übernimmt der Wechselrichter die stetige Überwachung des Stromnetzes und passt kontinuierlich die Phase des erzeugten Wechselstroms an die des Netzstroms an. Auf diese Weise wird eine störungsfreie und optimal abgestimmte Energieeinspeisung ermöglicht.

Er sorgt obendrein für die Netz- und Anlagensicherheit. Wenn das öffentliche Netz ausfällt, ist der Wechselrichter in der Lage, das Balkonkraftwerk automatisch vom Netz zu trennen. Diese Vorsichtsmaßnahme hilft mögliche Rückwirkungen und Schäden zu vermeiden und ist ein entscheidender Aspekt für die sichere Handhabung von Balkonkraftwerken.

Phasensynchronisation durch den Wechselrichter

Die Aufgabe der Phasensynchronisation ist eine wesentliche Funktion des Wechselrichters im Prozess der Energieverteilung. Sobald der Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt hat, beginnt der Prozess der Phasenanpassung. Durch kontinuierliche Überwachung der Phase im öffentlichen Netz kann der Wechselrichter die Phase des erzeugten Wechselstroms entsprechend justieren.

Diese Anpassung erfolgt in Echtzeit und ermöglicht eine harmonische und störungsfreie Einspeisung des erzeugten Stroms ins Netz. Die genaue Phasenabstimmung ist nicht nur ein Schlüsselfaktor für die Effizienz der Energieübertragung, sondern trägt auch maßgeblich zur Stabilität des Netzes und zur Sicherheit des Balkonkraftwerks bei. Hier zeigt sich die Vielseitigkeit und der große Nutzen des Wechselrichters für den Betrieb von Balkonkraftwerken.

Konfiguration des Wechselrichters

Die korrekte Einstellung und Konfiguration des Wechselrichters in einem Balkonkraftwerk ist für eine effiziente und sichere Leistung der Solaranlage entscheidend. Hierzu zählt die richtige Auswahl des Wechselrichters passend zur Leistung und Größe der Solaranlage, aber auch die korrekte Einbindung in das Hausstromnetz. 

Weitere wichtige Aspekte sind die sorgfältige Auswahl des Installationsorts, um ausreichende Kühlung zu gewährleisten, und eine probehalber durchgeführte Leistungskontrolle.

Was passiert, wenn die Phasen nicht übereinstimmen?

Wenn die vom Balkonkraftwerk erzeugten Phasen des Wechselstroms nicht mit den Phasen des öffentlichen Netzes übereinstimmen, können verschiedene Probleme auftreten.

Zunächst einmal ist es wichtig zu bedenken, dass das öffentliche Netz eine bestimmte Frequenz und Phase hat, an die sich alle angeschlossenen Geräte halten müssen. Wird der vom Balkonkraftwerk erzeugte Strom in einer anderen Phase eingespeist, kann dies das Netz und andere angeschlossene Geräte stören.

In extremen Fällen könnte eine solche Störung das öffentliche Netz aus dem Gleichgewicht bringen und zu einer sogenannten Netzüberspannung führen. Das kann nicht nur Schäden an anderen angeschlossenen Geräten verursachen, sondern auch zu Stromausfällen im gesamten Netz führen.

Fehlerhafte Phasen können zudem die Effizienz und Leistung des Balkonkraftwerks selbst beeinträchtigen. Eine falsch eingestellte Phase kann dazu führen, dass der erzeugte Strom ineffizient genutzt wird. In extremen Fällen könnte das Kraftwerk sogar vollständig ausfallen.

Aus diesen Gründen ist es unerlässlich, dass der Wechselrichter in einem Balkonkraftwerk richtig konfiguriert ist und die Phasen des erzeugten Wechselstroms exakt mit denen des öffentlichen Netzes übereinstimmen. Auf diese Weise kann eine sichere, effiziente und störungsfreie Energieerzeugung gewährleistet werden.

Fazit: In den meisten Fällen ist es egal, an welche Phase Du Dein Balkonkraftwerk anschließt. 

Auch wenn die Bedeutungen Stromphasen für Balkonkraftwerke nicht unwichtig ist, müssen sich BesitzerInnen glücklicherweise kaum mit der Thematik befassen. 

Denn Dein Balkonkraftwerk versorgt Deine Haushaltsgeräte mit Strom, völlig egal an welche Phase es angeschlossen ist. Der Wechselrichter übernimmt die Anpassung der Phasen ganz automatisch, sodass die Netzstabilität immer gewährleistet ist. 

Fast alle eingebauten Stromzähler arbeiten saldierend, das heißt, sie addieren die Stromphasen automatisch. Für diesen Zählertyp hat es keine Auswirkung, an welcher Phase Deine Mini-Solaranlage angeschlossen ist. Inzwischen werden aber auch phasenbezogene Stromzähler eingebaut, die die einzelnen Phasen getrennt zählen. 

In diesem Fall sollte das Balkonkraftwerk an die Phase angeschlossen werden, die die meisten Haushaltsgeräte versorgt. Trotzdem kann sich so ein Stromzähler extrem nachteilig auf den eigenen Stromverbrauch auswirken und den Autarkiegrad erheblich verschlechtern. Da eine Unterscheidung oft schwierig ist, lohnt sich eine Nachfrage beim Zählerhersteller, wenn der Eigenverbrauch ungewöhnlich niedrig ausfällt.

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FAQ

Was ist der Unterschied zwischen dem Wechselrichter in einem Balkonkraftwerk und einem typischen Stromumrichter?

Der Wechselrichter in einem Balkonkraftwerk wandelt den Gleichstrom, den die Sonnenkollektoren erzeugen, in Wechselstrom um. Er passt auch die Phase des erzeugten Wechselstroms an die Phase des Netzstroms an. Im Gegensatz dazu wandelt ein typischer Stromumrichter lediglich Wechselstrom in Gleichstrom um oder umgekehrt, ohne dabei die Phase zu berücksichtigen.

Wie kann ich sicherstellen, dass die Phasen des Wechselstroms meines Balkonkraftwerks korrekt eingestellt sind?

Die Überprüfung und Einstellung der Wechselstromphasen erfordert spezielle Kenntnisse und sollte in der Regel von einem Fachmann durchgeführt werden. Diese Prüfung erfolgt aber schon vor der Auslieferung, die Einstellung der Phasen muss also nicht selbst durchgeführt werden.

Kann ich ein Balkonkraftwerk auch an ein dreiphasiges Netz anschließen?

Ein Balkonkraftwerk kann grundsätzlich auch an ein dreiphasiges Netz angeschlossen werden. Allerdings erzeugen Balkonkraftwerke in der Regel nur einphasigen Wechselstrom. Daher wird der erzeugte Strom nur auf eine der drei Phasen des Netzes gleichzeitig eingespeist. Alternativ kann man auch ein dreiphasiger Mikro-Wechselrichter verwendet werden, um die Energie auf alle Phasen zu verteilen.