Was versteht man unter Inselbetrieb?
Gewöhnliche PV Anlagen arbeiten Netz-gekoppelt. Das bedeutet auch wenn das komplette Haus mit eigenem PV Strom versorgt wird, benötigt der Wechselrichter immer noch das öffentliche Netz um zu arbeiten. Beim Inselbetrieb hingegen fällt das komplett weg. Man versteht darunter tatsächlich eine komplette Trennung vom Hausnetz und dem öffentlichen Netz. Es gibt also keine physikalische Verbindung mehr.
Das führt aber auch zu einigen Herausforderungen. Welche technischen Voraussetzungen benötigt es nun also um ein funktionsfähiges Inselsystem aufzubauen.
Installation und Systemaufbau im Inselnetz
Damit ein Inselsystem aufgebaut, benötigt es auch die entsprechenden Geräte. Im Mittelpunkt steht hier wieder mal der Wechselrichter. Wie bereits erwähnt arbeiten gewöhnliche Wechselrichter Netz-gekoppelt. Im Inselsystem würden diese nicht funktionieren. Es benötigt also spezielle Insel-Wechselrichter. Aber Achtung - immer mehr Anbieter werben mit Wechselrichter, die bei Stromausfall auch ohne Netz weiter produzieren. Notstrom-, oder Ersatzstrom-fähige Wechselrichter sind aber nicht gleich Inselwechselrichter. Für kurze Perioden können diese zwar bei Stromausfall das Hausnetz weiter versorgen. Sie sind aber nicht ausgelegt für den permanenten Inselbetrieb komplett ohne Netzanbindung.
Die nächste Frage, die sich für ein Inselnetz stellt, ist ob die Versorgung 1-phasig oder. 3-phasig erfolgt. Das übliche Hausnetz ist Deutschland ist 3-phasig aufgebaut. Das ermöglicht auch Drehstrom-Verbraucher den Betrieb. Ein 3-phasiges Netz im Inselbetrieb is aber technisch gesehen aufwändiger und teurer. Je nachdem für welche Anwendung es dann wirklich in Frage kommt, gibt es abzuwägen wie der technische Aufbau des Inselnetzes erfolgen soll.
Ein weiterer großer Unterschied zwischen einem einem Netz-gekoppelten System und einem Inselsystem, ist das Rückspeisen in das öffentliche Netz. Wenn im Netz-parallelen Betrieb die PV Leistung höher ist als der Verbrauch, kann der Überschuss ganz einfach ins Netz rückgespeist werden. Das funktioniert im Inselbetrieb aber nicht. Da es sich um ein geschlossenen System handelt, gibt es keine Möglichkeit den Überschuss irgendwo „hinzuschieben“. Es darf also nur das erzeugt werden, was auch direkt verbraucht oder in einer Batterie zwischengespeichert werden kann. Für den Fall, dass bei guten Bedingungen eigentlich mehr Leistung erzeugt als verbraucht werden kann, muss der Wechselrichter seine Ausgangsleistung also kontinuierlich limitieren. Das erfordert natürlich wieder einen Insel-fähigen Wechselrichter mit der erforderlichen Intelligenz.
Ingesamt sind Inselsysteme also viel komplexer aufgebaut und erfordern auch eine gut durchdachte Planung und Dimensionierung der gesamten Anlage.
- Keine Hilfe mehr aus dem öffentlichen Netz
Dadurch, dass im Inselbetrieb keine Verbindung mehr zum öffentlichen Netz besteht, gestaltet sich auch die Versorgung des Haushalts schwieriger. Es gibt nun bei Verbrauchsspitzen keine Hilfe mehr aus dem öffentlichen Netz. Der gesamte Bedarf muss ausschließlich vom eigenen System abgedeckt werden. Das erfordert schonmal eine durchdachte Dimensionierung der kompletten Anlage. Diese wird dann nicht ausschließlich so dimensioniert um möglichst wirtschaftlich zu sein, sondern um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Daher muss eine Anlage ohnehin schonmal sehr großzügig ausgelegt werden. Aber auch das Lastprofil spielt eine große Rolle. Wann laufen die Verbraucher? Wieviel Leistung benötigen die Verbraucher?
Auch an Tagen mit schlechten Verhältnissen muss der Verbrauch gedeckt werden können. Und vor allem auch in der Nacht. Mit der PV Anlage alleine wird das nicht möglich sein. Ein Batteriespeicher ist dazu notwendig. Aber auch der reicht alleine oft nicht aus. Wenn es mehrere Tage nur wenig Strom gibt, wird auch der Speicher nicht voll. Komplette Inselsysteme benötigen für die Übergangszeit also auch Diesel-Generatoren oder ähnliche Erzeuger. Das macht das ganze wiederum schwerer Systemanbieter zu finden, die all das vereinen können.
- Batteriespeicher unumgänglich
Wie bereits erwähnt ist ein Inselsystem ohne Speicher nicht möglich. Vorausgesetzt man möchte nicht die Hälfte der Zeit sein gesamten Haus mit einem Diesel-Generator betreiben. Ganz wichtig bei der Auswahl des Batteriespeichers ist natürlich die Speicherkapazität. Es muss auch hier wieder kalkuliert werden wie hoch der Energieverbrauch während der Nacht ist und wie lange man seine Verbraucher ohne Hilfe eines Diesel-Generators versorgen möchte.
Neben der Kapazität der Batterie gibt es aber noch einen mindestens genau so wichtigen Punkt, nämlich die Ladeleistung der Batterie. Wenn die Leistung tagsüber direkt von der PV Anlage produziert wird, kann man natürlich auch die komplette Leistung für seine Verbraucher nutzen.
Wenn aber nur aus dem Speicher bezogen wird, ist die maximale Entladeleistung begrenzt. Diese muss dann natürlich auch auf die Verbraucher ausgelegt sein. Um den gesamten Verbrauch auch in der Nacht und bei schlechten Verhältnissen aus dem Speicher zu decken, muss die Ladeleistung zu jeder Zeit höher sein als die Verbrauchsspitzen.
Die unterschiedlichen Jahreszeiten, der dadurch ungleiche Energieertrag und der unterschiedliche Energiebedarf über das Jahr gesehen machen das ganze natürlich nicht einfacher. Eine Inselanlage muss Individuell geplant werden weil auch die Bedürfnisse unterschiedlich aussehen.
- Kosten/Nutzen
Es wird kaum wo eine Inselanlage installiert, wo es auch die Möglichkeit zur Anbindung an das öffentliche Netz gibt. Zumindest nicht aus wirtschaftlichen oder finanziellen Gründen. Oft aber aus ideologischen Gründen oder einfach aus Überzeugung. Es ist natürlich ein Weg unabhängig vom öffentlichen Netz zu werden. Und das auch auf eine nachhaltige Art und Weise. Wenn man aber die Kosten betrachtet, muss man schon sehr tief in die Tasche greifen. Ein komplettes Inselsystem erfordert sowohl bei der Planung sehr viel Expertise aber auch die entsprechenden Systemkomponenten, die in der Regel sehr viel teurer als reguläre PV Systeme sind. Wer die Kosten nicht scheut, kann sich dadurch jedenfalls einen kleinen Traum erfüllen. Aufgrund vieler Faktoren, die beachtet werden müssen macht es die Hausversorgung aber nicht zwingend komfortabler.
Natürlich stellt sich auch die Frage wofür denn das Inselsystem eigentlich gebraucht wird. Eine Hütte am Berg mit kleinen wichtigen Verbrauchern wird im Inselnetz jedenfalls leichter versorgt als eine mittelgroße Fabrik. Theoretisch lässt sich das ganze aber auch für Großanlagen realisieren. Damit steigen natürlich auch Komplexität und Kosten. In Deutschland sind aufgrund der sehr guten Infrastruktur des öffentlichen Netzes kaum Inselanlagen notwendig. Klassische Inselsysteme finden wir bei uns zum Beispiel im Süden des Landes auf Berg- und Almhütten. Grundsätzlich aber überall da, wo eine Anbindung an das öffentliche Netz nicht möglich ist. Dazu zählen aber auch genau so Schiffe oder Boote, die mit PV betrieben werden.