Archiv des Autors: lukaspawek

Glossar & Abkürzungsverzeichnis

A

Ampere. Gibt die Stromstärke an.

Abschranken

Durch geeignete Bauteile verhindern, dass Strom fließen kann. Im Gegensatz zur elektrischen Isolierung, wenngleich der Zweck meist derselbe ist.

Abisolier-Zangen

Zangen, die den Schutzmantel eines Kabels entfernen. Notwendig, um danach das Kabel direkt oder mittels Kabelschuhen mit Geräten zu verbinden. Siehe auch Crimpzange.

Absorptionsphase

Das Ziel in dieser Ladephase ist die Vollladung der Batterie, um die volle Ladekapazität der Batterie auszunützen und um einer Sulaftierung/Beschädigung der Batterie entgegenzuwirken, weshalb kurzfristig eine höhere Spannung angestrebt wird.

AC

Alternating Current, Bezeichnung für Wechselstrom – im Gegensatz zu DC.

Aräometer

siehe Säureheber

Ah

Amperestunde, gibt im Regelfall die Kapazität – also Energiemenge – einer Batterie an. Amperestunden können durch die Mulitplikation mit der Spannung (zB. 12 V) in kWh (Kilowattstunden) umgerechnet werden.

Apps/Appstore

Programme werden am Smartphone als „Apps“ bezeichnet. Ein Appstore bietet eine Übersicht und die Installations-Möglichkeit dieser Apps.

Autarkiegrad

Gibt das Verhältnis der benötigten Energiemenge im Vergleich zur Energie-Eigenproduktion an. Dies kann entweder rein bilanziell gemeint sein oder in Form tatsächlicher Tage, an denen im Verhältnis zum gesamten Jahr ein Objekt vollversorgt ist. Beispielsweise gibt ein Autarkiegrad von 75% an, dass ein Haus bezogen auf ein Jahr zu ¾ von der eigenen Energieproduktion versorgt werden kann. Die restliche Energie wird beispielsweise über das öffentliche Stromnetz oder einen Generator o.ä. bereitgestellt.

Autarkietage

Anzahl an Tagen, auf die der Speicher für einen vollständigen autonomen Betrieb ausgelegt ist. Üblich sind in Mitteleuropa 4-5 Tage, da es selbst im Winter kaum Wochen gibt, an denen keinerlei Energieproduktion möglich ist.

Batteriesäure

Zum Befüllen von flüssigkeitsgefüllten Bleibatterien wird verdünnte Schwefelsäure verwendet. Nachfüllen bereits befüllter Bleibatterien nur mit destilliertem Wasser!

Bulk

In der Bulk-Phase ist die Batteriespannung unterhalb der Ladeschlussspannung, es wird der gesamte Ertrag vom PV-Generator geerntet.

C10, C100

Kapazitätsangabe bei Batterien, gibt die Kapazität an, die bei einer 10- oder 100-stündigen Entladung mit konstantem Strom erreicht wird (siehe Peukert-Effekt).

Crimpzange

Eine Zange, um Kabelschuhe auf Kabel zu montieren. Notwendig, um verschiedene Geräte wie beispielsweise einen Laderegler und eine Batterie (sicher) miteinander zu verbinden.

Dauerleistung

Die Leistung, die dauerhaft bereitgestellt werden kann, im Gegensatz zur Maximalleistung. Wichtig zB. für die Dimensionierung des Wechselrichters.

DC

Direct Current, Bezeichnung für Gleichstrom – im Gegensatz zu AC.

Desulfatierung

Durch langdauernde Ladung mit kleinem Strom oder kurze hohe Stromimpulse werden Sulfatkristalle wieder aufgebrochen.

DOD

Entladetiefe (depth of discharge), gibt in Prozent an, wieviel der Gesamtkapazität aus einer Batterie entnommen wird (siehe auch SOC).

Elektrolyt

Feste oder flüssige chemische Verbindung, die elektrisch leitfähig ist. Im Gegensatz zu Metallen wird der elektrische Strom in Elektrolyten durch Ionenleitung übertragen, welche durch elektrisch geladene Teilchen (Atome, Moleküle) ermöglicht wird.

Elektrolytumwälzung

Durch Einblasen von Luft in den flüssigen Elektrolyten wird dieser umgewälzt, um sicherzustellen, dass die Säuredichte in der Batterie gleichmäßig ist (siehe Säureschichtung)

Elko

Abkürzung für Elektrolytkondensator. Bauteil zur kurzzeitigen Speicherung von elektrischer Energie. Sehr empfindlich gegenüber Überspannungen, begrenzte und stark temperaturabhängige Lebensdauer, daher häufig Ursache für den Ausfall von elektronischen Geräten.

Entladekurven

Stellen den Spannungsverlauf (Leerlaufspannung) in Abhängigkeit von der entnommenen Energiemenge dar.

Erhaltungsladung

siehe Float

Erdung, Erdpotential

Elektrisch gut leitende Verbindung mit dem Erdreich, zB. durch einen eingeschlagenen Staberder. Wichtig als Bezugspotential für Berührungsschutz (zB. Gehäuseerdung) oder für Überspannungsschutz.

Ethanol

Durch Vergärung von Zucker hergestellter Alkohol, Anwendung unter anderem als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren oder als Brennstoff für Heiz- und Kochgeräte (Spiritus).

FI-Schalter

Fehlerstrom-Schutzschalter. Schutzeinrichtung, um Fehlerströme zu verhindern.

Float

Ladephase eines Ladereglers, die die Ladespannung aufgrund der bereits erreichten Vollladung der Batterie auf die Ladeerhaltungsspannung der Batterie begrenzt, damit der natürlichen Batterieentladung (Selbstentladung) entgegengewirkt wird.

Frequenzumrichter

Elektronisches Gerät, das aus der Netzspannung eine Wechselspannung mit frei wählbarer Frequenz erzeugt. Anwendung für die energieeffiziente Drehzahlregelung von elektrischen Antrieben.

Galvanische Trennung

Bezeichnet die elektrische Trennung zwischen zwei Stromkreisen, zwischen denen jedoch Signale (Daten) oder Leistung ausgetauscht werden soll.

Gasungsspannung

Bei einem vollgeladenen Bleiakku mit flüssigem Elektrolyten wird mit dem weiter zugeführten Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Bei Bleibatterien mit 12 V Nennspannung tritt diese Gasung ab ca. 14,4 V auf. Wichtig ist daher eine gute Belüftung des Batterieraumes.

Impedanzmessung

Messung des Wechselstrom-Widerstandes, zB. zur Aktivierung des Standby-Zustands bei Wechselrichtern.

Hybrid-Wechselrichter

(siehe Wechselrichter)

Hydraulischer Abgleich

Die Durchflussmenge von Heizkörpern wird dabei so eingestellt, dass sich bei voller Leistung an jedem Heizkörper der gleiche Temperaturabfall zwischen Vor- und Rücklauf einstellt. Durch diesen Abgleich verringert sich die benötigte Pumpenleistung.

Inselanlage

Anlagen, die ohne ein öffentliches Stromnetz angeschlossen zu sein, elektrische Energie bereitstellen.

Inselwechselrichter

Gerät zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom in netzunabhängigen Stromversorgungen (siehe Wechselrichter). Ein reiner Inselwechselrichter darf niemals mit dem öffentlichen Netz verbunden werden!

Kabelschuh

Wichtig, um einzelne Drähte sicher zu bündeln und so Kabelbränden durch wegstehende Drähte vorzubeugen. Auch ganze Kabel können damit verbunden werden, beispielsweise um diese an eine Batterie anzuschließen.

Kompost-Toilette

Toilette ohne Wasserspülung, in der die Fäkalien in einem Behälter kompostiert werden, spart Unmengen an Wasser für die Spülung.

Konstruktive Lebensdauer

Gibt bei Batterien die Lebensdauer an, die in der vom Hersteller spezifizierten Betriebsart unter optimalen Bedingungen erreicht werden kann.

Kurzschlussstrom

Dieser Strom fließt, wenn die beiden Pole einer elektrischen Stromversorgung direkt miteinander verbunden werden. Bei Photovoltaikmodulen ist der Kurzschlussstrom nur wenig höher als der Nennstrom, bei Batterien fließt bei einem Kurzschluss ein extrem hoher Strom mit den damit verbundenen Gefahren.

kW

Kilowatt. Die elektrische oder thermische Leistung wird in Kilowatt angegeben. Ggf. ergänzt mit dem Zusatz „kW thermisch“ oder „kW elektrisch“, was die jeweilige Leistung zur Wärme- oder Stromgewinnung konkretisiert.

kWh

Kilowattstunde. Die Einheit schlechthin, um Energieproduktion/verbrauch zu quantifizieren bzw. zu vergleichen. Eine Kilowattstunde ergibt sich aus dem Produkt der Leistung (kW) bezogen auf die Dauer/Zeit in Stunden (h). Wird zB. ein Gerät mit einer Leistung von 1 kW eine Stunde lang betrieben, so wird 1 kWh verbraucht.

kWp

Kilowatt peak. Ein Maß, das die maximale Leistung eines (solaren) Kraftwerks bei optimaler Sonneneinstrahlung (1000 W/m²) angibt. Oft wird in der Literatur auch nur die Leistung, also  „kW“ angegeben.

Ladepunkte

Gemeint sind im Regelfall Elektrotankstellen bzw. auch Wallboxen oder Steckdosen, die ausreichend abgesichert sind, um E-Fahrzeuge zu laden.

Laderegler

Ein Gerät, um Batterien zB. mittels Solarenergie zu laden und dafür zu sorgen, dass diese nicht überladen werden.

Lastmanagement

Autarke Systeme können am effizientesten betrieben werden, wenn große „Lasten“ (wie beispielsweise Backrohre und Waschmaschinen) auf den Tag verteilt und nicht gleichzeitig betrieben werden. Dies kann manuell durch den Benutzer (smart user) oder automatisch durch ein Hausautomationssystem erfolgen.

Lastwiderstand

Elektrischer Widerstand, der abhängig vom Widerstandswert eine Spannungsquelle mit einem bestimmten Strom und damit einer bestimmten Leistung belastet.

Leerlaufspannung

Elektrische Spannung, die an einer unbelasteten Spannungsquelle (zB. Batterie) gemessen werden kann, dh. es darf kein Laststrom und auch kein Ladestrom fließen. Bei Batterien kann aus der Leerlaufspannung auf den Ladezustand geschlossen werden.

Leitungsschutzschalter

Jede installierte elektrische Leitung muss durch eine vorgeschaltete Sicherung geschützt werden. In der Hausinstallation werden dafür häufig Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) eingesetzt.

Lichtbogen

Bei Installationsfehlern und bei defekter Leitungsisolation (z.B. durch Bisse von Nagetieren) besteht in Gleichstromanlagen die Gefahr der Lichtbogenbildung, wenn blanke Drähte einander berühren können. Dieser Effekt kann beim Schweißen genützt werden. Unbeabsichtigt kann er jedoch zu Bränden führen.

LiFePo4

Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien, aufgrund der sehr hohen Zyklenzahl und der hohen Eigensicherheit besonders gut geeignet für stationäre Speicher. Wird daher vielfach für netzgekoppelte Speicher verwendet.

LS-Schalter

siehe Leitungsschutzschalter

Masthöhe

Bezeichnet die Höhe, auf der ein Windgenerator montiert ist.

Maximalleistung

Die Maximalleistung gibt die maximale elektrische Leistung an, die beispielsweise ein Wechselrichter zur Verfügung stellen kann. Meist ist diese Leistung aber nur kurz, im Bereich weniger Sekunden, verfügbar. Für Pumpenstarts, die einen hohen Anlaufstrom haben, ist diese kurze Maximalleistung-Bereitstellung meist jedoch ausreichend.

MC4

Bezeichnet eine genormte Steckverbindung für Solarmodule.

Monokristallin

Bezeichnung für die Art der Herstellung von Photovoltaikzellen: für monokristalline Zellen wird aus Silizium mit höchster Reinheit ein einzelner Kristall in Stabform hergestellt. Von diesem Stab werden die einzelnen Solarzellen durch Schneiden abgetrennt. Höherer Wirkungsgrad als bei polykristallinen Zellen.

MPPT

Maximum Power Point Tracker. Ein effizienter Laderegler, der die Spannung an den Photovoltaikmodulen so regelt, dass die maximale Leistung erreicht wird. Siehe Kapitel „Energieerzeugung / Laderegler“.

Multimeter

Messgerät zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Die einfachsten Multimeter können Strom und Spannung (jeweils AC und DC) sowie Widerstand messen.

Nabenmotor

Elektrischer Antriebsmotor (zB. für Fahrräder), der direkt in der Radnabe eingebaut ist. Damit ist eine sehr einfache Konstruktion bei Elektrofahrzeugen möglich.

NA-Schalter

Netz- und Anlagenschutz, automatische Umschaltung, die eine zuverlässige Umschaltung zwischen Netz- und Inselbetrieb in einer teilautarken Stromversorgung sicherstellt. Muss die jeweils gültige Ländernorm erfüllen (ÖNORM, VDE usw.).

Off-grid

netzunabhängige Stromversorgung. Siehe Inselanlage.

OPzS

Stationäre Bleibatterie mit flüssigem Elektrolyten (verdünnte Schwefelsäure) und besonders robusten Bleiplatten (Panzerplatten), wodurch eine sehr hohe Zyklenfestigkeit erreicht wird. Dieser Batterie-Typ erfordert, im Gegensatz zu OpzV-Batterien, einen gewissen Wartungsaufwand (regelmäßig Wasser nachfüllen).

OPzV

Geschlossene Bleibatterie mit Panzerplatten wie OPzS, jedoch ist der Elektrolyt in Form eines Gels fixiert. Im Gegensatz zu OpzS entfällt daher das Nachfüllen von Wasser.

Paneel

siehe PV.

Parallelschaltung

Bei dieser Verschaltung werden bei Batterien oder PV-Modulen  Pluspole mit Pluspolen und Minuspole mit Minuspolen verbunden, die Einzelströme addieren sich daher.

Phase

Die technische Bezeichnung lautet „Außenleiter“. Ein spannungsführender Leiter im Wechsel- und Drehstromnetz.

Peakleistung

siehe kWp

Peltier-Element

Ein für Kühlzwecke verwendetes Halbleiterelement, das sich bei Stromdurchfluss auf einer Seite abkühlt und auf der anderen Seite erwärmt. Verwendung zB. bei elektrischen Camping-Kühlboxen. Sehr niedriger Wirkungsgrad.

Peukert Effekt

Die aus einer Batterie entnehmbare Ladungsmenge ist von der Stromstärke des Entladestroms abhängig, bei großen Strömen steht nur eine geringere Kapazität zur Verfügung.

PHP

Programmiersprache, um beispielsweise Messwerte zu verarbeiten und im Internet darstellbar zu machen.

Polykristallin

Bezeichnung für die Art der Herstellung von Photovoltaikzellen: Aus Silizium wird ein Block gegossen, beim Erstarren bildet sich eine Vielzahl von Kristallen unterschiedlicher Größe. Von diesem Block werden die einzelnen Solarzellen durch Schneiden abgetrennt. Geringerer Wirkungsgrad als bei monokristallinen Zellen, jedoch kostengünstiger in der Herstellung.

PWM

Pulsweitenmodulation, dabei wird ein Analogwert durch das Verhältnis von Pulsdauer und Pause mithilfe eines diskreten Signals (zB. Digitalsignal) dargestellt. Siehe Kapitel „Energieerzeugung / Laderegler“.

PV

Photovoltaik. Im Buch verwendete Synonyme: Solarmodul, Photovoltaik-Paneel, Solar-Kraftwerk, Solaranlage (wobei in der Vergangenheit in der Literatur der Begriff Solaranlage primär für thermische Solarkraftwerke verwendet wurde).

QR-Codes

Ein für Smartphones lesbarer Code, der beispielsweise das Smartphone direkt auf eine Webseite weiterleitet.

Raspberry Pi

Kleiner, kostengünstiger und energiesparender Einplatinencomputer, der üblicherweise mit einem Linux-Betriebssystem betrieben wird.

Redox-Flow-Speicher

Elektrochemischer Energiespeicher, bei dem die Energie in zwei getrennten Flüssigkeiten gespeichert wird. In einer Reaktionszelle wird die chemisch gespeicherte Energie wieder in Elektrizität umgewandelt.

Relais

Ein Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann Stromkreise schalten. Beispielsweise können damit Stromkreise abgeschaltet werden, wenn die Batteriespannung zu niedrig ist.

Säureheber

Mittels Säurehebern kann die Säuredichte einer Batterie und damit – durch eine Berechnung – deren Ladezustand gemessen werden.

Säureschichtung

Beim raschen Aufladen von Bleibatterien (mit flüssigem Elektrolyten) kann es vorkommen, dass der Höhe nach geschichtete Bereiche mit unterschiedlicher Säuredichte entstehen. Bereiche mit höherer Säuredichte führen zu verstärktem Plattenverschleiß, in Bereichen mit niedriger Säuredichte steht nicht mehr die volle Kapazität der Bleiplatten zur Verfügung. Abhilfe: Elektrolytumwälzung

Serienschaltung

Bei dieser Verschaltung wird bei Batterien oder PV-Modulen jeweils ein Pluspol mit einem Minuspol verbunden, die Einzelspannungen addieren sich daher.

Sicherung

Sicherungen können Schäden an Geräten oder der Verkabelung im Falle eines Kurzschlusses durch falsche Verkabelungen oder beschädigte Geräte verhindern, indem sie bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes den Stromkreis unterbrechen.

SOC

Ladestand (state of charge), gibt in Prozent an, wieviel Ladung bezogen auf die Gesamtkapazität in einer Batterie verfügbar ist (siehe auch DOD).

Solarthermie

Beschreibt Anlagen, die die Energie der Sonne direkt zur Produktion von Wärme nützen. Verwendete Synonyme im Buch: kW thermisch (bezeichnet die Leistung der thermischen Solarmodule) im Vergleich zu kW elektrisch, die die Leistung der PV-Module beschreibt.

Solar-Tracker

Eine der Sonne nachgeführte Photovoltaikanlage, die aufgrund der immer optimal ausgerichteten Module bei gleicher Leistung wesentlich mehr Strom produziert, jedoch ist dafür eine mechanisch aufwändige Konstruktion und eine regelmäßige Wartung notwendig.

Stirlingmotor

Eine Wärmekraftmaschine. Kann Wärme in mechanische Bewegung umwandeln, um daraus zB. Elektrizität zu generieren.

Stromstärke

Maß für elektrischen Strom, wird in Ampere angegegen. Formelzeichen: I

Sulfatierung

Wird eine Bleibatterie über längere Zeit nicht vollgeladen, entstehen große Sulfatkristalle (Kristallwachstum), die beim Laden nur schwer wieder abgebaut werden können.

Sulfatkristalle

Beim Entladen einer Bleibatterie entstehen immer Bleisulfatkristalle (PbSO4) an den Bleiplatten. Die Größe dieser Kristalle ist abhängig von der Verweildauer in entladenem Zustand. Kleine Sulfatkristalle werden beim Aufladen rasch wieder abgebaut.

Symcon

Ein deutsches Programm zur Hausautomation, Messwerterfassung bzw. -verarbeitung von Geräten verschiedener Hersteller mittels eines zentralen Gateways.

Überspannungsableiter

Bauteil zum Begrenzen von gefährlichen Überspannungen in elektrischen Geräten, verursacht zB. durch Blitzeinschläge.

V

Volt. Gibt die elektrische Spannung an.

Verbraucher

Geräte, die elektrische Energie nutzen. Es gibt DC-Verbraucher (zB. Smartphones, die per USB geladen werden) und AC-Verbraucher (zB. herkömmliche Waschmaschinen oder Geschirrspüler).

Wärmepumpe

Eine Maschine, die unter Einsatz von Zusatzenergie (im Regelfall Strom) die Wärmeenergie eines Mediums (Wasser, Luft) mit niedrigerer Temperatur auf ein höheres Temperaturniveau anhebt.  Verwendung für Warmwasserbereitung oder Heizzwecke, wobei nur ein Teil der Heizenergie als Antriebsenergie aufgewendet werden muss.

Waschmaschinen-Vorschaltgerät

Mit einem derartigen Gerät kann eine herkömmliche Waschmaschine mit einem Warmwasseranschluss nachgerüstet werden. Damit entfällt der Strombedarf für das Aufheizen des Wassers.

Wechselrichter

Ein Gerät, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Eine Spezialform ist der sogenannte Hybrid-Wechselrichter, der meist auch zusätzlich die Batterie laden, ins Stromnetz einspeisen und ein Insel-Netz bereitstellen kann.

Zangenamperemeter

Gerät zur kontaktlosen Strommessung. Mit einer Art Zange wird der  stromführende Leiter umschlossen, die Messung ist daher ohne Unterbrechung des zu messenden Stromkreises möglich.

Zyklenlebensdauer

Gibt bei einer Batterie die Anzahl der erreichbaren Zyklen bei einer bestimmten Entladetiefe an (zB. 2500 Zyklen bei DOD 50%).

Produkt-Recherche-Quellen

Solar-Produkte gibt es tausende. Hier das beste Produkt zu finden ist nicht immer leicht, weshalb auf die Produkte, die im Haus von Franz Spreitz oder Lukas Pawek im Einsatz sind, verwiesen wird. Da aber unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Produkte erwidern, raten wir den Bezug über Solar-Fachhändler bzw. zumindest zu einer intensiven Recherche.

Eine gute Quelle ist das deutsche Phovotolatik-Forum, auch wenn wir (leider) auf einen oft etwas kämpferischen Umgangston im Forum hinweisen müssen: www.photovoltaikforum.com  In diesem Forum finden sich jedenfalls auch viele interessante Informationen und Erfahrungsberichte zu Komponenten für autarke PV-Anlagen.

Kleinwindkraft

Eine unabhängige Übersicht über die Planung und den Einsatz kleiner Windkraftwerke gibt die IG Windkraft: www.kleine-windkraft.at

Die Autoren

Franz Spreitz ist gelernter Elektrotechniker und Absolvent der NDU St. Pölten und lebt seit über 20 Jahren mit seiner Familie in einem völlig stromautarken Haus im Franzniederösterreichischen Waldviertel. Niemand konnte sich damals vorstellen, dass ein komfortables Leben ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz möglich sei. Spreitz ist ein „Daniel Düsentrieb“ der Energie-Autarkie und gilt als DER Energie-Autarkie-Experte Österreichs. Im Bereich Autarkie sieht er noch ein riesiges Entwicklungspotenzial, vergleichbar mit dem Übergang vom Festnetztelefon zum mobilen Smartphone.

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Foto: © Astrid Knie

Lukas Pawek ist gelernter EDV- und Elektrotechniker und gründete im Jahr 2003 oekonews.at – Österreichs größte Zeitung, die sich primär mit Erneuerbarer Energie und Umweltschutz auseinandersetzt. Gemeinsam mit dem Team der Chefredakteurin Doris Holler-Bruckner konnten zahlreiche Umwelt- und Journalistenpreise entgegengenommen werden. Pawek publiziert seither regelmäßig in Fachzeitschriften, arbeitet im Windkraft-und CO2-Optimierungs- und Solar-Bereich und entwickelt sein Energie- und Wasser-autarkes Wochenendhaus im niederösterreichischen Weinviertel ständig weiter.

Beiden gemeinsam ist der Wunsch nach Unabhängigkeit und die Arbeit an einer gesunden (Um)Welt, die einen Wohlstand für Alle und vor allem auch für die künftigen Generationen ermöglicht.

Netzgekoppelte autarke Anlagen

Wer bereits einen Netzanschluss hat bzw. nicht darauf verzichten möchte, kann eine neue oder bestehende Photovoltaik-Anlage mit einem Speicher und entsprechenden Geräten leicht autark machen. Dies kann auch sinnvoll sein, wenn das PV-Kraftwerk zu gering dimensioniert wurde und beispielsweise im Winter zuwenig Leistung vorhanden ist. Sobald die geplante Autarkie-Dauer erreicht wurde, kann dann der Speicher wieder vom Netz aufgeladen werden.

Eine autarke Anlage mit einem nahezu beliebigen Speicher kann bei Bedarf auch vom Netz versorgt werden. Die günstigste und einfachste Variante ist ein manueller Trennschalter. Die Autoren des Buchs haben gar keinen Netzanschluss. Wir haben jedoch solche Schalter in verschiedenen Häusern im Einsatz gesehen. Beliebt ist hier der Schalter von Kraus & Naimer KGB64B K950 VE, F437.

Automatische Schalter gibt es zahlreiche. Auch von Victron, deren Produkte (zB. Laderegler) wir mehrfach im Einsatz haben. Solche Schalter müssen diverse Normen erfüllen. Interessant ist hier das Produkt „Anti-Islanding-Box„. Exemplarisch wird hier auf die Ländernormen für Österreich (ÖVE/ÖNORM E 8001-4-712) und Deutschland verwiesen (VDE-AR-N 4105: 2011-08). Erkundigen Sie sich jedenfalls nach der aktuell gültigen Norm. Ein Victron-Produkt, das unsere Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, hat diesen Trennschalter bereits eingebaut. Der Wechselrichter Multigrid. Der Vorteil dieses Wechselrichters ist, dass bei einem Netzausfall nicht nur das System automatisch getrennt wird, sondern auch eine nahezu unterbrechungsfreie Stromversorgung bietet. Ihre Geräte im Heimnetz werden dadurch geschont und Berichten zufolge wird die Unterbrechung einzig mit einem kurzen „flackern“ der Lampen bemerkt. Sobald das Netz dann wieder verfügbar ist, synchronisiert sich der Wechselrichter wieder automatisch und ermöglicht dann wieder alle Vorteile des öffentlichen Netzes.

Dieses Video erklärt eine Variante mit einem System von E3/DC: https://www.youtube.com/watch?v=XjA_Ju2LJSo&w=560&h=315

Spannend ist auch die Möglichkeit, eine Photovoltaik-Anlage samt Speicher in der Kombination mit einem stromproduzierenden Pellets-Ofen: https://www.youtube.com/watch?v=m8CRDD29pQc&w=560&h=315

Weitere energieautarke Beispiele

Autarkie funktioniert nicht nur mit einzelnen Häusern. Vermehrt zeigt sich, dass die selbständige Energieerzeugung nahezu beliebig dimensioniert werden kann. Vom Wohnmobil bis zum Dorf oder der Wohnung in der Stadt.

Anmerkung der Autoren: Zu den nachfolgenden Produkten können wir keine Bewertung abgeben, da wir sie nicht selbst im Einsatz haben, hier zahlt sich eine Produkt-Recherche aus. Wir haben dazu auf unserer Homepage Recherche-Quellen verlinkt.

Wohnwagon

(C) WohnwagonEin wirklich spannendes Projekt kommt aus Wien. Die Leute von Wohnwagon bieten mobile Wagons und Häuser an, die völlig autark/erneuerbar Energie und Wasser bereitstellen können. Der einfachste Weg zur Autarkie!

10 x hochleistungs Module mit 300 Wp Gesamtleistung 3 kWp
5 x Photovoltaikgestell aus Aluminium für je 2 Module
1 x Victron Multiplus 3kW Wechselrichter oder 5 kW (siehe zB. Victron Multiplus zB. für 48V)
1 x Victron Multi 500 W  Wechselrichter (siehe zB. Victron Muli 430W 500VA 48V)
1 x Victron BlueSolar MPPT 250/160
1 x Victron Venus GX Kommunikationseinheit
1 x BMZ ESS 7.0 nutzbare Energie 5,4 kWh

Wohnwagon-Öfen:
Lohberger LC-75 Z Nennwärmeleistung 8 kW – 4,3 kW wasserseitig, 3,7 kW luftseitig

LEDA Novia W, Nennwärmeleistung 8 kW – 5 kW wasserseitig, 3 kW luftseitig

Microgrid

Im Rahmen des Forschungsprojekts IREN2 ist in Wildpoldsried der erste Inselnetzbetrieb nur mit Hilfe von erneuerbarer Energieerzeugung gelungen. Reale Stromanschlüsse einer Gemeinde wurden im Echtbetrieb vom Stromnetz abgetrennt. Die Häuser wurden vollständig mit Erneuerbaren Energien betrieben.

Quelle: https://www.zfk.de/strom/stromnetze/artikel/erstmals-inselnetzbetrieb-mit-erneuerbaren.html

Weitere Infos: http://iren2.ifht.rwth-aachen.de

Energieautarkie in der Stadt

Das Projekt Solcube von Simon und Manfred Niederkircher aus Wien erfand ein „Plug and Play“ Solarkraftwerk samt Speicher inklusive aller Komponenten (Wechselrichter, Laderegler etc.) https://base.energy

Energieautarkie in der Stadt Teil 2

Peter Ott hat sein netzgekoppeltes Haus mit einem selbst-gebauten Batteriespeicher aus alten Laptops ausgestattet. http://www.oekonews.at/?mdoc_id=1114611

Energieautarke Siedlung

Im deutschen Ruhrgebiet (Herne) entsteht derzeit eine energieautarke Siedlung mit sieben Einfamilienhäusern. Als Speicher dient eine Redox-Flow-Batterie. Strom kommt von der Sonne, die Wärme aus Geothermie- und Luft-Wärme-Pumpen. https://www.zfk.de/strom/artikel/energieautarke-siedlung-fuer-herne.html

Einsiedelei wurde autark

Der Zweitwohnsitz von Michael Singer ist ein abgelegenes ehemaliges Steinbruch-Haus, das nun energieautark ist.
Kraftwerke: 50W Windrad, 250W Windrad, 300W PV 24V plus ein Benzin-Generator für Notfälle, Speicher: 9kWh Hoppecke OPZS, Laderegler: 24V Phocos, Wechselrichter: Studer DC 24V AC 230V Nennleistung 2.200 W mit Laderegler für Generator oder Netzanschluss
Tiefbrunnenpumpe zur Hauswasserversorgung, Regenwasser-Zisterne mit Pumpe, Senkgrube, eine Erweiterung der Photovoltaik-Anlage um 1kWp samt eines weiteren Ladereglers ist geplant.

Stromautarkes Haus von Familie Czezatke

Das Einfamilienhaus der Familie Czezatke versorgt sich großteils aus Erneuerbaren Energien. Die Solaranlage am Dach deckt den gesamten Strombedarf. Beeindruckend ist, dass das Haus bewiesen hat, dass sich ein herkömmlicher Netzanschluss und ein völlig netzunabhängiger Insel-Betrieb nicht ausschließen. Und dass mit einem Schalter um knapp 100,- Euro. Sein Haus wird mit diesem simplen Schalter entweder direkt vom öffentlichen Stromnetz betrieben oder von seinen Batterien. Während des Sommerhalbjahres ist so ein Bezug aus dem Stromnetz völlig unnötig. Mit allen positiven Begleiterscheinungen – Stromausfälle gehen an der Familie spurlos vorbei. Mit entsprechend mehr Solarmodulen wäre eine ganzjährige Netz-Abkoppelung ebenfalls problemlos möglich.

Speicher: geschlossene Blei-Batterie: 70 kWh Blei-Gel Hoppecke, Kraftwerk: 4,5 kW Photovoltaik, Wechselrichter PIP 4048ms MPP Solar. Eigenversorgungsgrad: Rund 60%, mit entsprechend mehr Solarmodulen wäre eine ganzjährige Netz-Abkoppelung ebenfalls problemlos möglich.

Weitere Infos zum Haus der Familie Czezatke: www.oekonews.at/?mdoc_id=1115261

Stromautarkes Haus von Peter Polz

Das Haus des vermutlich besten Offgrid-Spezialisten Österreichs liegt in der Steiermark, ist auf einphasigen Betrieb umgebaut, allpolig vom Netz getrennt mittels eines manuellen Schalters. Wichtig war der Dame des Hauses, dass auch die Waschmaschine, der Geschirrspüler, der Herd u.ä. gleichzeitig funktionieren. Egal ob die Batterie voll ist oder die Sonne scheint. Dadurch wurde die Anlage – vorsichtig formuliert – großzügig ausgelegt.
Speicher: Blei-Panzerplatten, 48V, 200 kWh
Wechselrichter: 2 * 5000 Victron Multiplus einphasig, 10 kVa Nennleistung, 20 kVA Spitze
Kraftwerke – drei PV Anlagen: Einmal 90 Grad Richtung Süden 3,8 kWp, 4,5 kWp – Süd-Ausrichtung (aufgeständert), 5,1 kWp, Westen. Gesamt: 13,4 kWp
Autarkiegrad: 100%
Anmerkung der Autoren: Wir bekommen kein Geld für diese Empfehlung. Anmerken können wir daher guten Gewissens, dass wir sehr viel Know-How für unsere Anlagen-Erweiterungen und zu diesem Buch von ihm erhalten haben.

Energieautarke Berghütte

Die ersten autarken Häuser waren Berghütten. Durch den oft in unwegsamen Gelände kilometerweit entfernten Netzzugang war eine autarke Versorgung von Berghütten immer schon naheliegend und wirtschaftlich sinnvoll. In Österreich gibt es so viele autarke Hütten-Lösungen, dass wohl ein eigenes Buch damit gefüllt werden könnte. Ein besonders gelungenes, erst vor wenigen Jahren realisiertes Beispiel ist die Knofelebenhütte, auf halbem Weg zum Schneeberg-Aufstieg. Auf 1250 m Seehöhe gelegen, versorgt sich die Schutzhütte, die 58 Schlafplätze bietet, primär selbst mit Heiz- und Koch-Wärme vom Holzofen (25 kW). Der Strom kommt von Photovoltaik-Paneelen. Nur nach langen Schlechtwetterperioden springt ein Diesel-Generator kurzfristig ein, um die Batterien wieder zu laden. Daten: PV: 9,7 kWp zur Stromerzeugung, Batterie: 48 Volt, 96 kWh Kapazität, 15 Quadratmeter Solarkollektoren zur Warmwassererzeugung.

Stromautarkes Büro

Eine wirklich elegante Lösung befindet sich in Leobendorf – malerisch gelegen am Fuße der Burg Kreuzenstein in Niederösterreich. Beeindruckend deshalb, weil der Inhaber, Michael Maresch, ein unterbrechungsfreies netz-gekoppeltes Büro samt E-Auto-Flotte nahezu vollständig mit Solarenergie betreibt. Fällt das Netz aus, kann sich das System selbst versorgen. Trotz aller Normen, die dafür notwendig sind. Sollte Maresch einmal keine Lust mehr verspüren, ans öffentliche Stromnetz gekoppelt zu sein (zB. wenn den Netzbetreibern weitere Normen in den Sinn kommen), legt er einfach einen simplen Schalter um und kann den Netzversorger sofort kündigen.

Speicher: derzeit 70 kWh Blei (Hoppecke OPzV), weitere 25 kWh (Hoppecke OPzS) werden in Kürze angeschlossen.

Wechselrichter: 3 x Victron Quattro 10kVA = Output von 3 x 8 kW nominell, 3 x 20 kW Spitzenleistung (60 kW).

Kraftwerke: Solar-Tracker: 19 kWp (Jahresertrag > 28.000 kWh). Süd-Dach: 5,4 kWp auf Fronius AC-Wechselrichter. Süd-Dach: 2,7 kWp auf Victron DC-MPPT-Laderegler. Nord-Dach: 5,4 kWp auf Victron DC-MPPT-Laderegler. Gesamt: 32,5 kWp. Ein Diesel-Generator steht für absolute Notfälle bereit, musste aber noch nie in Betrieb genommen werden. Dieser speist über DC-Wandler direkt in die Batterien ein, da der Wechselstrom aus der Solaranlage nicht nur für die Umwelt besser ist, sondern auch noch eine sauberere Sinuskurve als der Diesel-Generator produziert.

Strom-Autarkie-Grad – auf das Jahr gerechnet: 100% Erzeugung der benötigten Strommenge durch die eigene Solarenergie, von März bis Oktober wird mehr Energie produziert, als verbraucht wird.

Update im Juli 2018: Auch das Carport wurde mit PV bestückt. Die Anlage hat jetzt eine Gesamtleistung von 40 kWp und macht das Büro bilanziell, was den Strombedarf betrifft, damit zu einem „Plusenergie-Büro“.

Das bringt die nähere Zukunft:

Zusätzliche PV-Leistung an der West-Fassade und am Carport: Gesamt 13,4 kWp. Die Solar-Tracker sind auf eine Volleinspeisung bis 2025 eingestellt. Würde er diese schon jetzt an sein System anschließen, was technisch ein minimaler Eingriff wäre, hätte er die Voll-Autarkie bereits annähernd erreicht – und das bei enormen Verbrauchern wie E-Autos, Industrie-Drucker, Klimaanlage & Server. Sollten die Akkus der Elektroautos einmal ersetzt werden, gäbe es die Möglichkeit, diese Akkus als zusätzlichen Hausspeicher zu verwenden.

Energieautarke E-Auto-Batterie-Fertigung

Dass Energieautarkie beliebig groß realisierbar ist, beweist die Firma Kreisel Electric aus Oberösterreich. Im September 2017 wurde die neue Betriebsstätte eröffnet. Die technischen Daten sind überwältigend. Stromerzeugung: 273 kWp Photovoltaik, Speicher: 1000 kWh – ermöglicht einen autarken Vollbetrieb über mehrere Tage bei Stromausfall, ohne Unterbrechung. Kühlung der Maschinen, Heizung der Büroräume: 17.500 l Wasserspeicher, 90m² thermische Solaranlage, drei modulierende kaskadierte Wärmepumpen kombiniert aus Luft und Tiefenbohrung mit 107 kW Leistung. Über den Boden und die Decke wird damit geheizt und gekühlt. E-Tankstellen: 54 Ladepunkte mit 22 kW für E-Autos, zwei Schnellladepunkte 100 kW – somit werden die E-Autos der Mitarbeiter und Gäste durch die selbst erzeugte und gespeicherte Solarenergie geladen.

 

Nützliche Berechnungs-Tools

Solar-Ertragsberechnung PVGIS

PVGIS

Für die Ertragsprognose am jeweiligen Standort ist PVGIS ein sehr nützliches Online-Tool, das kostenlos von der EU zur Verfügung gestellt wird. Die damit erzielten Ergebnisse zeigen im Jahresdurchschnitt eine gute Übereinstimmung mit realen Anlagen. Bei der Berechnung wird das Geländeprofil des jeweiligen Standortes berücksichtigt, nicht jedoch Abschattungen durch Bäume oder Gebäude. Hinweis: Es gibt auch eine neuere PVGIS-Version, allerdings haben wir festgestellt, dass damit die Berechnung für Off-Grid-Anlagen zu unrealistischen Ergebnissen führt. Wir empfehlen daher die ältere Version von PVGIS.

 

Kabelquerschnitts-Berechnung

Kabelquerschnitte sollten korrekt berechnet werden. Sind sie zu schmal dimensioniert, kann es zu Kabelbränden und zu starken Leistungsverlusten kommen. Sind sie zu dick dimensioniert, sind sie teurer und schwerer zu verlegen. Der Solarhändler Peter Polz bietet einen einfachen Rechner zur Kabelquerschnittsberechnung an: http://www.polz.info/leitungsrechner/

Victron Laderegler Berechner

Dieses Excel-Sheet zeigt an, welcher MPPT-Laderegler des Herstellers Victron bei welcher Modulleistung eingesetzt werden sollte. Sofern keine Victron-Module verwendet werden, können auch die exakten Moduldaten eingegeben werden:

https://www.victronenergy.com/support-and-downloads/software#mppt-calculator-excel-sheet

Batterieberechnung

Wir haben ein Excel-Sheet zur Berechnung der benötigten Batteriekapazität abhängig von Tagesverbrauch und den Autarkietagen erstellt. Exemplarisch ist ein Vergleich zwischen Blei- und LiFePo4-Batterien  dargestellt: Batterieberechnung

Elektrofahrräder

Elektroräder stellen eine hocheffiziente Art der Fortbewegung dar. Und das bei sehr günstigen Investitionen. Die Autoren haben beide jeweils ein umgerüstetes Fahrrad im Einsatz und bewegen teils Transporte, die an herkömmliche PKW herankommen.

Bei Umbauten gibt es im Wesentlichen zwei Systeme. In ein (Vorder- oder Hinter-)Rad fertig  eingespeichte Nabenmotoren, die entweder direkt oder mit Getriebe arbeiten. Direkt angetriebene Motoren können Energie wieder in die Batterie zurückspeichern und werden gerne für hohe Lasten verwendet. Mit dem Nachteil, dass sie schwerer sind. Deshalb haben wir uns für eineElektrorad-mit-Bauschutt-mit-Anhaengern Getriebemotor entschieden. Hier wird zwischen einem Vorder- und Hinterrad-Motor unterschieden. Vorderrad-Motoren sind schneller umgerüstet und können Vorteile in der Gewichtsverlagerung bieten, da am Hinterrad oft Packtaschen montiert sind. Bei schlechtem Untergrund (zB. bei Schotter) bieten allerdings Hinterradmotoren Vorteile, da das Körpergewicht primär auf dem Hinterrad anliegt und deshalb einen besseren Druck und damit Bodenhaftung bietet. Deshalb wurde ein Hinterradgetriebemotor gewählt.

Im Einsatz befinden sich:

  • Ein umgebautes Mountainbike auf Elektroantrieb samt Anhängerkupplung. Umbausatz von: ElfkW – https://elfkw.at/produkte/selbstumbausatz (ca. 1.000,- Euro samt Akku). Leistung: 250 Watt, 36 Volt Li-Ion-Akku 9.000 mAh (324 Wh). Gewählt wurde zudem eine 5V-Auskopplung, um ein Smartphone während der Fahrt (bzw. solange die Batterie eingeschalten ist) zu laden, was einen Akku-intensiven Navi-Betrieb problemlos ermöglicht.
  • Ein umgebautes Trekking-Rad: Motor: ElfkW Hinterrad-Getriebemotor (250 Watt), Akku: Lithium-ElektrofahrradEisen-Phosphat 36V / 10Ah, Ladedauer: ca. 5 Stunden. Der Umrüstsatz wurde ebenfalls von der Firma ElfkW bezogen.

Messwerte auslesen mit dem Raspberry Pi

Hier befindet sich das Programm zum Download, das benötigt wird, um Messwerte von Victron-Geräten mithilfe eines Raspberry Pi Computers auszulesen. Das Programm kann frei kopiert und modifiziert werden, die Benützung erfolgt unter Ausschluss jeglicher Haftung und auf eigene Verantwortung.

Programm: Auslesen und speichern der Daten – lesenschreiben.php

Das PHP-Programm ist Open Source und auf Github kostenlos zum Download verfügbar. Wichtig! Lesen Sie die readme-Datei, worin alle wichtigen Details (hoffentlich) leicht verständlich erläutert sind: https://github.com/oekoluk/Victron-Data-Reader-and-Logger

Benötigte Ausrüstung