Zurück zur Übersicht

PV-Anlagen für die Steckdose

Normal große Solarstromanlagen (PV-Anlagen) bestehen aus mehreren technischen Komponenten, die eine funktionale Einheit bilden. Dazu gehören die meist mehrere Quadratmeter großen Solarmodule, die auf den Dächern oder als Freiflächenanlagen installiert werden, ein oder mehrere Wechselrichter, die den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandeln, die Installationsvorrichtung einschließlich Einspeisungszähler und die Kabelverbindungen zwischen Modulen, Wechselrichtern und der Einspeisestelle. Was eine herkömmliche Solarstromanlage in Groß ist, versucht man bei einer Mini-Anlage in Klein zu realisieren. Es handelt sich dabei um eine kleine, einfache(re) Ausgabe großer Solaranlagen mit ein bis zwei Solarmodulen.

Anders als für die großen Anlagen braucht man für diese Anlagen nicht unbedingt ein Solardach, sondern kann sie im Garten, auf der Terrasse, auf dem Balkon, an der Fassade, auf einem Carport oder Garagendach installieren. Installation und Inbetriebnahme der Mini-Anlagen soll besonders einfach sein, wobei die Mini-PV-Anlagen in der Regel nur zur Einspeisung ins Hausstromnetz oder eine kleinere Batterie konzipiert sind. Dazu ist der Wechselrichter der Mini-Anlage meist herstellerseitig integriert, so dass die Anlage darüber direkt an das 230-Volt-Stromnetz der Hausinstallation angeschlossen und der Solarstrom ins Haushaltsstromnetz eingespeist und dort verbraucht werden kann.

Das Projekt soll die technische Realisierbarkeit von Mini-PV-Systemen in der Region demonstrieren. Dabei stehen die Handhabung, die Einsatzmöglichkeiten und die wirtschaftliche Seite der Nutzung von Mini-PV im Fokus. Darüber hinaus sollen Handlungsempfehlungen für die vom Anlagenbetrieb Betroffenen Akteure (Anlagenverkäufer, Netzbetreiber, Vermieter, Feuerwehr, …) erarbeitet werden. Dazu werden im Projekt Anwendungsgebiete gesucht, in denen ein Mini-PV-System beispielgebend installiert wird. Anhand dessen sollen neben einer öffentlichkeitswirksamen Berichterstattung und Maßnahmen zur Aufklärung der interessierten Öffentlichkeit und relevanter Stakeholder, auch mögliche Geschäftsmodelle für die badenova im Hinblick auf Mini-PV geprüft werden, um eine weitere, aber sichere Verbreitung der Mini-Anlagen zu ermöglichen.

Die beispielhaften, unterschiedlichen Anwendungsgebiete (geplant sind eine Aufstellung im Garten, eine Nutzung auf einem Carport oder einer Gartenscheune, eine Montage an einem Südbalkon im Mehrfamilien-Mietshauses, eine Nutzung in einer öffentlichen Einrichtung/Schule, eine Installation in einem Außengebäude der badenova sowie weitere in unterschiedlichen Mietswohnungen) dienen als Testfälle, bei denen auf der einen Seite alle technisch notwendigen Komponenten installiert, sowie dokumentiert werden und auf der anderen Seite überprüft wird, ob sich diese Komponenten gemäß der Spezifikation verhalten. Zusätzlich dazu wird ein mobiles Mini-PV-System zu Demonstrations- und Aufklärungszwecken aufgebaut.

Ziel des Vorhabens ist es somit, die Rahmenbedingungen für eine effiziente, reibungsfreie Skalierung der Balkonsolaranlagen zu erörtern und maßgeblich zu unterstützen. Neben der funktionierenden technischen Lösung, gilt es die Prozesse zu optimieren, die Schwachstellen transparent zu machen und Potenziale aufzuzeigen. Denn nur wenn der gesamte Prozess von der Idee einer eigenen Mini PV Anlage über Kauf, Anmeldung, elektrischer Montage, baulicher Anbringung und Inbetriebnahme möglichst reibungsfrei funktioniert, kann die Technologie das volle Potenzial entfalten. Kaum eine andere Lösung befähigt eine so breite Nutzergruppe ökologisch aktiv in der Energiezeugung mitzuwirken, Strom direkt vor Ort zu erzeugen und so einen Beitrag für eine ökologische Energieerzeugung zu leisten.

Das Projekt liefert durch den gewählten breiten Ansatz und der schon während dem Projekt geplanten Öffentlichkeitsarbeit kontinuierlich Ergebnisse, welche neben den veröffentlichten Zwischenberichten auch auf weiteren Seiten Informationen rund um die Balkon PV Anlagen liefert.

Weiterführende Informationen finden sich unter anderem auf:

  • bnNETZE- Informationen zu der Anmeldung von Balkonsolaranlagen beim regionalen Netzbetreiber.
  • balkon.solar Informationen zu Anschaffungskosten und Installation
  • pvplug.de Übersicht und Bewertung unterschiedlicher am Markt erhältlicher Anlagen.

Projektdaten

Projektnummer 2019-06
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova AG & Co. KG
Laufzeit 01.02.2019 - 31.10.2020
Zuschuss 88.711€

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Der naturnahe Wasserhaushalt als Leitbild in der Siedlungswasserbewirtschaftung – Analyse der Langzeitauswirkungen auf Grundwasserneubildung, Verdunstung und Abflussbildung im urbanen Raum
Freiburg - Landwasser

Ein Modell für den naturnahen Wasserhaushalt

Seit 1999 müssen Stadtplaner die urbane Wasserbewirtschaftung möglichst naturnah und umweltfreundlich gestalten. Für eine solche nachhaltige Wasserwirtschaft fehlten teilweise aber noch die Grundlagen. Bislang war es noch kaum erforscht, wie Regenwasser auf verschiedenen Siedlungsflächenverhalten versickert oder verdunstet, und wie sich diese Faktoren auf das städtische Mikroklima auswirken. Im Projekt des Lehrstuhls für Hydrologie der Universität Freiburg entstand deshalb ein Modell, das diese Faktoren für verschiedene Bebauungsarten analysierte und mit unbesiedelten Flächen im Umland verglich. Dafür kartierten die Wissenschaftler das Stadtgebiet von Freiburg und teilten es in verschiedene Oberflächenarten ein, z. B. Pflaster oder Asphalt, Häuser oder städtische Grünflächen ein. Auf verschiedenen Referenzflächen wurde über drei Jahre hinweg gemessen und festgehalten, wie dort Regenwasser verdunstet oder versickert, sich auf Stadtklima und Grundwasser auswirkt und wie effizient das Kanalsystem und bestehende Versickerungsmaßnahmen sind. Der Vergleich mit einer unbebauten Naturfläche im Umland erlaubt Rückschlüsse darauf, wie naturnah der Freiburger Wasserkreislauf ist. In Zusammenarbeit mit dem Eigenbetrieb Wasserwirtschaft der Stadt Freiburg und dem Ingenieurbüro Ernst & Co entstand so ein Instrument, das es zukünftig erlaubt, für einzelne Gebiete oder eine Stadt genaue Vorhersagen zu treffen. Eine Fallstudie in Landwasser ergänzte das Projekt. Aus diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein Model, das es auch anderen Städten erlaubt, ihre Wasserwirtschaft künftig nachhaltiger zu gestalten. Wesentliche Erkenntnisse: Die entwickelten Simulationswerkzeuge erlauben die zeitliche Dynamik des Wasserhaushaltes für die natürlichen, teilversiegelten und versiegelten Flächen, sowie für die dezentralen und zentralen Maßnahmen zur Versickerung von Niederschlag detailliert zu betrachten und in Ihrer Wirkung auf den gesamten Wasserhaushalt des Siedlungsraumes zu bewerten. Anhand des vorliegenden Modells lässt sich der Einfluss von Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen auf den Wasserhaushalt innerhalb von Siedlungsräumen nun zusätzlich auch in seiner Abweichung vom Wasserhaushalt naturnaher Referenzflächen quantifizieren und bewertet werden. Das Modell ist in allen Siedlungen anwendbar. Die Verfügbarkeit von Wasser in Städten für die Verdunstung kann gezielt zur Verringerung der Erwärmung städtischer Innenräume durch den Klimawandel beitragen. Dazu ist jedoch die genaue Berechnung des Wasserhaushaltes aller Oberflächentypen, sowie zentraler und dezentraler Maßnahmen zur Regenversickerung notwendig.

Wärmerückgewinnung und Wasserrecycling aus Grauwasser
Offenburg

Wenn Abwasser zum Rohstoff wird

Der Durchschnittsdeutsche verbraucht 128 Liter Wasser am Tag, davon entfallen etwa 46 Liter auf die Körperpflege, also beispielsweise Baden oder Duschen. Energieintensiv erhitzt ist dieses nur leicht verschmutzte Grauwasser zu schade um ungenutzt als Abwasser in die Kanalisation zu fließen. Bisherige Wasserrecyclinganlagen nutzen aber bisher entweder nur dessen Restwärme, um damit Brauchwasser zu erhitzen oder reinigen das Grauwasser, um es beispielsweise für Waschmaschine und Toilettenspülung wieder zu verwenden. Seit 2006 entwickelte die Firma Pontos ein Gesamtsystem, das anschließend in einem Studentenwohnheim im Freiburger Stadtteil Vauban eine zweijährige Testphase durchlief. Das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe begleitete den Testbetrieb. Dabei durchläuft das warme Grauwasser einen speziellen Wärmetauscher, in dem es seine Wärme an das zu erwärmende Trinkwasser abgibt. Um das biologisch-physikalisch Wasser anschließend aufzubereiten, nutzte die Firma Pontos das System AquaCycle. Die kompakte, einfach zu bedienende Anlage filtert das Grauwasser vor und reinigt es zweifach durch Biokulturen, um es schließlich mit UV-Strahlen zu hygienisieren. Nach dem Wärmetauscher hat das Wasser noch etwa 10 Grad, was die biologischen Abbauprozesse erschwert, die bisher mit 20 bis 30 Grad abliefen. Obwohl die niedrigere Temperatur die Biokulturen weniger leistungsfähig macht, stellten die Experten fest, dass die Anlage immer noch effizient genug läuft. Wasserfiltration und Wärmerückgewinnung zu kombinieren bietet mehrere Vorteile: Weil die Bewohner weniger Trinkwasser verbrauchen und Abwasser in die Kanalisation leiten, sinkt die Wasserrechnung. Außerdem braucht die die Heizung weniger Energie um das schon vorgewärmte Trinkwasser zu erhitzen. Das Trinkwasser zu erwärmen macht bei einem Niedrigenergiehaus 40 Prozent des Energiebedarfs aus, bei einem Passivhaus sogar mehr als die Hälfte. Für das Freiburger Wohnheim sank der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung um 20 Prozent. Außerdem ersetzte das Grauwasser das Trinkwasser für die Toilettenspülung fast vollständig.

Versickerung von Regenwasser im Vauban
Freiburg

Funktioniert die Regenwasserversickerung wie geplant?

Weil mehr und mehr Flächen bebaut oder mit Beton versiegelt sind, versickert in den Großstädten Regenwasser immer schlechter ins Grundwasser. Die Kapazitäten des Kanalsystems sind oft begrenzt und deswegen bei Starkregen überlastet. Darüber hinaus schwemmt der Regen Schadstoffe in die Gewässer. Während man davon ausgeht, dass städtische Grünflächen, Bäume oder begrünte Dächer das Problem mildern, fehlen noch statistische Daten, die das erforschen. Im Freiburger Stadtteil Vauban untersuchte das Institut für Hydrologie der Universität Freiburg diese Zusammenhänge. Als junger Stadtteil ist das Vauban besonders gut dafür geeignet zu überprüfen, inwieweit die Stadtplaner tatsächlich vorhersagen konnten, wie der Regen abfließt. Weil der undurchlässige Lehmboden Wasser schlecht aufnimmt, entschieden sich die Planer damals dafür, Regenwasser weitgehend über Pflasterrinnen und Sammelgräben abzuleiten. Anders als herkömmliche Methoden arbeiten die Freiburger Hydrologen nicht nur mit Computermodellen, sondern stellen selbst umfassende Messreihen an, die in dieser Kombination bisher einzigartig sind. Sie untersuchen, wie viel Regen fällt, abfließt und verdunstet, wie viel Wasser Grünflächen aufnehmen können und ob bewaldete Flächen mehr Wasser speichern. Luftbilder geben Auskunft darüber, wie viele begrünte Dächer überhaupt vorhanden sind. Nach Projektabschluss steht das Simulationswerkzeug FReWaB (Freiburger Regen Wasser Bewirtschaftung) Gemeinden, Behörden und andere Interessierten zur Verfügung. Das Model ermöglicht die Abschätzung der Effekte von Regenwasserbewirtschaftung auf die Wasserbilanz eines spezifischen Standortes oder Grundstückes.. Das Modell sowie weiterführende Informationen finden Sie unter der Webseite des Instituts für Hydrologie der Universität Freiburg. Einige der während des Projektes angelegten Messstellen (einen Übersichtsplan (PDF, 1.5MB) finden Sie hier