Letzte Aktualisierung: 16.01.2024

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Photovoltaik mit Notstromfunktion: die solare Ersatzversorgung

Hinsichtlich der Stromversorgung zählt Deutschland zu den versorgungssichersten Ländern der Welt. Die Stromausfalldauer in Deutschland lag 2021 im Mittel bei 12,7 Minuten. Vor dem Hintergrund einer angespannten Versorgungslage auf den Energiemärkten und einer wachsenden Stromnachfrage durch zunehmende Elektrifizierung im Gebäude- und Verkehrssektor, wächst der Wunsch in Teilen der Bevölkerung, Wohngebäude oder Gewerbebetriebe mit Notstromaggregaten abzusichern. Betreiber:innen von Photovoltaikanlagen besitzen bereits solare Stromgeneratoren. Inwiefern eine Solaranlage eine grundlegende Versorgung bei Stromausfall durch entsprechende Wechselrichter mit Notstromfunktion gewährleisten kann und welche Batteriespeicher notstromfähig sind, erfahren Sie im folgenden Beitrag.

Das Wichtigste in Kürze

  • Die durchschnittliche Versorgungsunterbrechung (SAIDI) in Deutschland lag 2021 bei 12,7 Minuten.
  • Eine PV-Anlage mit Netzanschluss erzeugt bei Stromausfall im öffentlichen Netz keinen Strom, sofern keine notstromfähigen Wechselrichter verbaut sind.
  • Hybride Wechselrichter mit Notstromfunktion steuern Erzeugung aus PV sowie die Be- und Entladung eines Stromspeichers bei Stromausfall.
  • Notstromfähige Batteriespeicher verfügen über integrierte Wechselrichter und smarte Energiemanagementsysteme.
  • Die Notstromfunktion kann bei jeder PV-Anlage durch Stromspeicher und hybride Wechselrichter nachgerüstet werden.
  • Die Kosten für hybride Wechselrichter bewegen sich zwischen 2.000 – 5.000 Euro.
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Ein Stromausfall tritt auf

Fakten zur Häufigkeit und Dauer

Die Stromversorgung in Deutschland ist eine der sichersten weltweit. Es bestehen international anerkannte Indikatoren für die Sicherheit einer Stromversorgung. Gemessen an der Stromausfalldauer (SAIDI) und der Stromausfallhäufigkeit (SAIFI) ergibt sich ein Abbild der Stromversorgungsqualität:

  • SAIDI: „System Average Interruption Duration Index” gibt die Dauer der durchschnittlichen Versorgungsunterbrechung im Verhältnis zu den angeschlossenen Letztverbrauchern an.
  • SAIFI: „System Average Interruption Frequency Index” gibt die durchschnittliche Häufigkeit einer Versorgungsunterbrechung im Verhältnis zu den angeschlossenen Letztverbrauchern an.
Tabelle: Die durchschnittliche Versorgungsunterbrechung (in Minuten) je angeschlossener Letztverbraucher innerhalb des Jahres 2021 nach Bundesland. (Quelle: Bundesnetzagentur)
Bundesland SAIDI-Gesamt 2021
Baden-Württemberg 12,68
Bayern 12,57
Berlin 8,22
Brandenburg 18,07
Bremen 11,00
Hamburg 10,18
Hessen 10,52
Mecklenburg-Vorpommern 10,51
Niedersachsen 9,20
Nordrhein-Westfalen 13,89
Rheinland-Pfalz 12,38
Saarland 10,46
Sachsen 17,11
Sachsen-Anhalt 15,81
Schleswig-Holstein 9,28
Thüringen 16,71
Deutschland 12,70

Blackout im Winter 2022/23 realistisch?

Vor dem Hintergrund der Dürre im Sommer, des Niedrigwassers in den Flüssen, des aktuellen Ausfalls rund der Hälfte der französischen Atomkraftwerke und der seit dem russischen Angriffskrieg auf die Ukraine insgesamtangespannten Lage auf den Energiemärkten bestehen eine Reihe von Unsicherheitsfaktoren, die unter bestimmten Umständen zu einer Kumulation von Risiken führen.

In einem zweiten Stresstest untersuchten die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW, wie sicher die Stromversorgung im Winter 22/23 unter verschärften äußeren Bedingungen ist.

In drei unterschiedlichen Szenarien mit jeweils zunehmend kritischeren Prämissen (+, ++, +++) wurde darin die Stromversorgungssituation im Winter 2022/23 aus zwei Perspektiven untersucht: Zum einen von der Frage ausgehend, ob die Stromnachfrage gedeckt ist (Leistungsbilanz) und zum anderen von der Frage der Netzsicherheit (Transmission Adequacy).

Die Netzbetreiber kommen zu dem Schluss, dass in allen betrachteten Szenarien die Versorgungssituation im kommenden Winterhalbjahr – bedingt durch den verzögerten Netzausbau und fehlende Erzeugungskapazitäten im Süden – äußerst angespannt ist.

Demnach kann in Europa die Lastnicht vollständig gedeckt werden. Auch in Deutschland kann es – zumindest in den kritischeren Szenarien – in einigen Stunden zu Lastunterdeckungen kommen.

Eine Photovoltaikanlage hängt am öffentlichen Netz

Eine herkömmliche Sicherung der Stromversorgung gewährleisten Diesel-Aggregate. Solange der Diesel-Nachschub und die technische Betriebsfähigkeit gesichert sind, versorgen Diesel-Notstromaggregate netzunabhängig und unkompliziert. Eine Solaranlage stellt ebenso einen Stromgenerator dar, nur ist der gewöhnliche Anschluss am öffentlichen Netz ein Hindernisim Sinne der Notstromfunktion einer PV-Anlage.

Kommt es im öffentlichen Netz zu einem Stromausfall, reagieren herkömmliche Wechselrichter einer Solaranlage mit sofortiger Abschaltung der solaren Stromerzeugung. Die Vorrichtung schützt vor Stromschlägen bei Arbeiten am ausgefallenen Versorgungsnetz und vor Kurzschlüssen im Gebäudenetz.

Inselnetz und Autarkie

Ein netzunabhängiger Betrieb einer Photovoltaikanlage bedeutet, dass kein physischer Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorliegt. Für solche Solaranlagen, aber auch andere netzunabhängige Stromversorgungseinheiten, hat sich daher die Metapher der Insel als Bezeichnung etabliert.

Eine solche Inselanlage bedarf, um nicht nur dann Strom verbrauchen zu können, wenn die Sonne scheint, immer auch weiterer technischer Komponenten. Um den erzeugten Solarstrom für einen späteren Verbrauch zwischenzuspeichern, ist ein Stromspeicher erforderlich.

Wird weniger Strom erzeugt und ist der Speicher leer, so muss ein Ersatzerzeugungssystem anstelle des Stromnetzes als "Backup" einspringen. Dies sind häufig mit Diesel betriebene (Not)Stromaggregate oder andere regenerative Stromerzeuger (Wind, Biogas, Wasserkraft), die bei Bedarf aktiviert werden können.

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Umsetzungsmöglichkeiten Notstrom und Ersatzversorgung

Damit eine Solaranlage, die ans öffentliche Netz angeschlossen ist, bei Stromausfall weiterhin als Stromgenerator fungieren kann, bestehen mehrere technische Lösungen. Eine Variante bilden Wechselrichter mit Notstromfunktion. Auch hier gibt es mehrere Umsetzungsmöglichkeiten.

Wechselrichter mit begrenzter Notstromfunktion

Die wohl einfachste und günstigste ist die ausschließliche Versorgung einer Steckdose im Gebäude. Dazu braucht es einen Wechselrichter wie den Fronius GEN24 Plus, der den Netzausfall unmittelbar erkennt und in der Lage ist, Stromstärke und Stromspannung für eine direkt angeschlossene Steckdose aufrechtzuerhalten. Der PV POINT von Fronius liefert eine Basis-Notstromversorgung von 1-phasigen Verbrauchern bis 3 kW.

Über eine ausgewählte Steckdose können so bspw. Smartphones und Laptops geladen werden. Der Wechselrichter lässt maximal die Stromerzeugung aus Solar zu, die an der ausgewählten Steckdose nachgefragt wird.

Batteriespeicher mit Notstromfunktion

Die Grundversorgung eines Gebäudes kann mit einer Photovoltaikanlage bei Stromausfall gewährleistet werden, wenn ein Batteriespeicher mit Notstromfunktion ergänzt wird und über ausreichend Kapazität verfügt. Ein integrierter Wechselrichter im Gehäuse des Batteriespeichers, gepaart mit einem smarten Energiemanagementsystem, gewährleistet eine Notstromversorgung bei Stromausfall. Ebenso verfügen die meisten Batteriespeicher mit Notstromfunktion über Maximum-Powerpoint-Tracker, sodass zu jeder Zeit maximale Solarerträge realisiert werden können.

Der Anbieter E3/DC bietet Stromspeicher mit Notstromfunktion an. Die Hauskraftwerke des Herstellers versorgen Anwender mit Jahresstrombedarf bis 6.500 kWh. Die Notstromspeicher sind je nach Bedarf mit 5,8 bis 16,2 kWh Speicherkapazität erhältlich. Weitere Anbieter sind unter anderem:

  • BYD B-Box HVS & HVM
  • FoxESS AIO-H3/AC3-10
  • Mango Power M Series
  • RCT Power Speichersysteme mit Power Switch für Ersatzstrom
  • Varta Element Backup

Hybride Wechselrichter für Ersatzversorgung

Sofern kein Batteriespeicher mit Notstromfunktion und integriertem Wechselrichter installiert ist, sollten hybride Wechselrichter mit Notstromfunktion in Erwägung gezogen werden. Durch die Nachrüstung eines hybriden Wechselrichters kann ein PV-Speicher mit Notstromfunktion erweitert werden.

Der Wechselrichter übernimmt die Errichtung einer netzunabhängigen Versorgung im Falle eines Stromausfalles. Erkennt der hybride Wechselrichter einen Stromausfall, wird das Gebäudenetz unmittelbar vom öffentlichen Netz getrennt. Die PV-Anlage und der Stromspeicher gewährleisten eine Notstromversorgung. Die Batteriekapazitätund die installierte Leistung bestimmen die maximale Dauer der Ersatzversorgung. Es sind unter anderem folgende hybride Wechselrichter mit Notstromfunktion am Markt erhältlich:

  • Bosswerk Hybrid Wechselrichter HY
  • Fronius GEN24 Plus Hybrid Wechselrichter
  • Goodwe GW 5000-EH
  • Kaco Blueplanet Hybrid Wechselrichter
  • SMA Sunny Island
  • SMA Sunny Tripower Smart Energy Hybrid Inverter
  • Solaredge Hybridwechselrichter
  • Steca SOLARIX PLI
  • Sungrow Hybrid HV

Der Preis für eine verlässliche Notstromversorgung

Die Kosten einer Notstromversorgung durch Photovoltaik hängen von der bereits bestehenden technischen Ausstattung ab. In der Annahme, dass bereits eine Solaranlage auf dem Dach besteht, bestimmt dieAuswahl der erforderlichen Komponentenden Preis.

Die wohl günstigste Variante ist die ausschließliche Versorgung einer Steckdose. Der Fronius GEN24 Plus ist je nach Leistung für 2.000 – 4.000 Euro erhältlich und ermöglicht sowohl die PV Point als auch eine vollständige Notstromversorgung. Grundlegende Geräte wie Heizung, Wärmepumpe oder elektrischer Herd sind kaum über den PV Point betreibbar (1-phasig; maximal 3 kW).

Sie haben bereits einen Batteriespeicher und wünschen sich eine Notstromfunktion, dann benötigen Sie lediglich einen fähigen hybriden Wechselrichter. Diese sind einfach nachrüstbar und bereits ab 1.500 Euro erhältlich. Der Einbau sollte in jedem Fall von qualifizierten Elektroniker:innen übernommen werden.

Batteriespeicher mit Notstromfunktion bilden das Rundum-sorglos-Paket. Sofern bereits eine PV-Anlage installiert ist, starten die Materialpreise für die Notstromversorgung bei rund 4.800 Euro. Genaue Angaben können hier nicht gemacht werden, da die Preise von den individuellen Wünschen zu Speicherkapazität, Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und weiteren Funktionen abhängen. Obwohl die Preise für Stromspeicher in den letzten Jahren stark gesunken sind, fallen rund 1.000 € pro Kilowattstunde Speicherkapazität an.

Die Besten Komplettsysteme mit Notstromfunktion im Vergleich

Die Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin führt eine jährliche Stromspeicher-Inspektion mit am Markt erhältlichen Stromspeichern durch. Insgesamt wurden 2022 21 Speichersysteme auf Herz und Nieren geprüft. In zwei Größenklassen (5 kW und 10 kW) konnten jeweils die drei besten Stromspeicher identifiziert werden. Das Ranking ergibt sich aus einem System Performance Indikator. Die umfassenden Kriterien sind der Veröffentlichung zu entnehmen.

Tabelle: Die drei besten Stromspeicher der Klassen 5 kW und 10 kW in der Stromspeicher-Inspektion 2022. (HTW Berlin)
Stromspeicher Inspektion 5 kW 10 kW
Platz 1 Fronius und BYD RCT Power
Platz 2 GoodWe und BYD Fronius und BYD
Platz 3 Kostal und BYD KACO und BYD
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Häufige Fragen (FAQ) zu PV mit Notstromfunktion

Wie realistisch ist ein Stromausfall?

Die durchschnittliche Versorgungsunterbrechung in Deutschland lag 2020 bei 10,73 Minuten. Nach Angaben der Netzbetreiber kann es im Winter 22/23 – zumindest in den kritischeren Szenarien – in einigen Stunden zu Lastunterdeckungen kommen.

Wie wird eine PV-Anlage notstromfähig?

Ist eine Solaranlage am öffentlichen Netz angeschlossen, sind hybride Wechselrichter und/oder Batteriespeicher mit Notstromfunktion erforderlich. Ein entsprechender Wechselrichter schaltet bei Stromausfall auf Ersatzversorgung im Gebäudenetz. Die Kapazität des Stromspeichers definiert maßgeblich die Qualität der Notstromversorgung.

Kann man die Notstromfunktion nachrüsten?

Im Prinzip bietet sich jede Solaranlage für eine Nachrüstung an. Ein notstromfähiger hybrider Wechselrichter kann den alten Wechselrichter ersetzen. Mit entsprechendem Stromspeicher wird Ihre PV-Anlage dann notstromfähig.

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