Notstromfunktion: Rechner für die Laufzeit des Speichers
Der Rechner schätzt, wie lange Ihr Batteriespeicher das Haus bei einem Stromausfall versorgt. Tragen Sie die nutzbare Kapazität, den Füllstand beim Ausfall und den Verbrauch der Geräte ein, die weiterlaufen sollen.
Eigene Rechnung: verfügbare Energie = Kapazität × Füllstand, Laufzeit = Energie geteilt durch Verbrauch. Die 10 Prozent Umwandlungsverlust sind eine Annahme für einige Hundert Watt Last. Bei sehr kleiner Last sind die Verluste höher. Nachladen durch die Solarmodule ist nicht eingerechnet.
Das Wichtigste in Kürze
Die Notstromfunktion versorgt bei einem Stromausfall einzelne Geräte oder das ganze Haus mit Strom aus dem Batteriespeicher der Solaranlage. Ohne diese Funktion schaltet sich jede Solaranlage ab, sobald das öffentliche Netz ausfällt, auch bei voller Sonne und vollem Speicher.
- Der Strom fällt in Deutschland im Zehnjahresmittel 12,7 Minuten je Kunde und Jahr aus (Bundesnetzagentur, ungeplante Unterbrechungen über drei Minuten).
- Ein voller Speicher mit 10 kWh nutzbarer Kapazität reicht bei 500 Watt Verbrauch rechnerisch 20 Stunden (eigene Rechnung ohne Verluste).
- Im Speichertest der HTW Berlin hatten 22 Batteriespeicher im Mittel 11,1 kWh nutzbare Kapazität.
- Bei 100 Watt Last lag der Wirkungsgrad der Hybridwechselrichter im selben Test zwischen 54 und 86,1 Prozent. Kleine Lasten leeren den Speicher also schneller als gedacht.
- Solarstrom allein reicht nach einem Schweizer Feldversuch auch mit Batteriespeicher nicht für eine sichere Notversorgung, vor allem nicht im Winter (Bundesamt für Energie, Schweiz).
Was ist die Notstromfunktion bei einer PV-Anlage?
Die Notstromfunktion ist die Fähigkeit einer Solaranlage, bei einem Stromausfall weiter Strom zu liefern. Der Strom kommt aus dem Batteriespeicher und je nach System zusätzlich direkt von den Solarmodulen. Hersteller nennen die Funktion auch Backup oder Ersatzstrom.
Selbstverständlich ist das nicht. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) schreibt in seinem Ratgeber zum Stromausfall: Wer die eigene Photovoltaikanlage auch bei einem Stromausfall nutzen will, braucht eine Anlage, die dafür ausgelegt ist. Die meisten Anlagen auf deutschen Dächern sind es nicht.
Wie viel die Notstromfunktion leistet, ist von System zu System verschieden. Die Spanne reicht von einer einzelnen Steckdose am Gerät bis zur Versorgung des ganzen Hauses. Diese Unterschiede entscheiden über Nutzen und Preis und sind deshalb der wichtigste Punkt beim Vergleich von Angeboten.
Warum schaltet eine Solaranlage bei Stromausfall ab?
Eine Solaranlage schaltet bei Stromausfall ab, weil ihr Netz- und Anlagenschutz das vorschreibt. Dieser Schutz gehört nach Angaben von VDE FNN zu den Anforderungen der Anschlussregel VDE-AR-N 4105, die für alle Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz gilt. Er überwacht das Netz und trennt die Anlage, sobald Spannung oder Frequenz nicht mehr stimmen.
Der Grund ist die Sicherheit. Würde die Anlage weiter einspeisen, stünde die Leitung in der Straße unter Spannung, obwohl der Netzbetreiber sie für abgeschaltet hält. Monteure, die den Schaden beheben, wären in Gefahr. Dazu kommt ein technischer Grund: Ein gewöhnlicher Wechselrichter richtet sich nach dem Takt des Netzes. Fehlt dieser Takt, kann er keinen brauchbaren Strom erzeugen.
Auch ein Speicher ändert daran zunächst nichts. Das Schweizer Bundesamt für Energie hält in einem Bericht über einen Feldversuch fest, dass Anlagen bei einem Netzausfall normalerweise die Produktion stoppen. Für den Betrieb ohne Netz brauche es einen Schalter, der die Anlage vom Netz trennt, und eine Steuerung, die Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht hält. Mehr zum Schutz selbst steht im Beitrag zum NA-Schutz.
Notstrom, Ersatzstrom, Inselanlage: Was ist der Unterschied?
Notstrom, Ersatzstrom und Inselanlage unterscheiden sich darin, wie viel vom Haus versorgt wird und ob ein Netzanschluss besteht. Im Handel hat sich diese Einteilung eingebürgert: Notstrom meint meist eine einzelne Steckdose, Ersatzstrom die Versorgung des Hausnetzes. Genormt sind die Begriffe für Wohnhäuser nicht, darum verwenden Hersteller sie unterschiedlich.
| Merkmal | Notstrom | Ersatzstrom | Inselanlage |
|---|---|---|---|
| Was wird versorgt? | Einzelne Steckdose oder ein Stromkreis | Ausgewählte Stromkreise oder das ganze Haus | Das ganze Gebäude, dauerhaft |
| Netzanschluss | Ja | Ja | Nein |
| Umschaltung | Oft von Hand | Meist automatisch | Entfällt |
| Solarmodule laden nach | Meist nicht | Je nach System ja | Ja |
| Aufwand | Gering | Umschalteinrichtung im Zählerschrank | Hoch, Auslegung auf den Winter |
| Passt zu | Kühlschrank, Router, Licht | Heizung, Arbeit von zu Hause, Tierhaltung | Gebäude ohne Netzanschluss |
Die Notstromfunktion ist also eine Brücke für Stunden. Die Anlage bleibt am Netz und speist im Alltag ganz normal ein, das nennt man Netzparallelbetrieb. Erst beim Ausfall wechselt sie die Betriebsart und kehrt zurück, sobald das Netz wieder stabil ist.
Eine Insel-Solaranlage hat dagegen gar keinen Netzanschluss. Sie muss das ganze Jahr allein auskommen und braucht dafür deutlich mehr Speicher und Modulfläche. Für ein Wohnhaus mit Netzanschluss ist sie selten die wirtschaftliche Wahl.
Steht im Angebot nur "notstromfähig", fragen Sie nach: Welche Stromkreise werden versorgt? Wie viel Leistung steht bereit, auf einer oder auf drei Phasen? Schaltet die Anlage von selbst um? Laden die Module den Speicher im Ausfall nach? Lassen Sie die Antworten in den Vertrag schreiben.
Wie funktioniert die Umschaltung auf Notstrom?
Bei der Umschaltung auf Notstrom trennt die Anlage das Haus vom öffentlichen Netz und baut ein eigenes, kleines Stromnetz auf. Erst wenn die Verbindung zur Straße sicher unterbrochen ist, darf der Wechselrichter wieder Strom ins Haus geben.
Das Herzstück ist ein Wechselrichter, der selbst ein Netz bilden kann. Meist ist das ein Hybrid-Wechselrichter, an dem Solarmodule und Batterie gemeinsam hängen, oder ein eigener Batterie-Wechselrichter. Er gibt Spannung und Frequenz vor und regelt, wie viel Strom aus Batterie und Modulen kommt.
Für die Trennung gibt es zwei Wege. Das BBK beschreibt für Stromerzeuger im Haus einen Umschalter von Hand und einen automatischen Umschalter. Dasselbe gilt für Solaranlagen: Bei der einfachen Lösung legen Sie einen Schalter um oder nutzen eine eigene Steckdose. Bei der automatischen Lösung erkennt die Anlage den Ausfall und schaltet selbst.
Wie schnell geht die Umschaltung?
Die Umschaltzeit ist eine Herstellerangabe und reicht je nach System von Sekundenbruchteilen bis zu mehreren Sekunden. Unabhängige Messreihen dazu lagen für diesen Beitrag nicht vor. Hersteller haben ein Interesse an kurzen Werten, lassen Sie sich die Zeit deshalb schriftlich zusichern. Computer und andere empfindliche Geräte können auch bei kurzer Unterbrechung neu starten. Wer das vermeiden muss, braucht zusätzlich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV).
Was bedeutet Schwarzstart?
Schwarzstart heißt, dass eine Anlage ihr Netz ohne Hilfe von außen wieder aufbauen kann. Das zählt, wenn der Speicher in der Nacht leer geworden ist. Ein System ohne diese Fähigkeit bleibt dann aus, auch wenn am Morgen die Sonne scheint. Im Feldversuch des Schweizer Bundesamts für Energie scheiterte der Schwarzstart zunächst mehrfach, unter anderem wegen falscher Einstellungen und weil die Steuerung selbst keinen Notstrom hatte.
Wie lange reicht der Speicher bei Stromausfall?
Wie lange der Speicher reicht, ergibt sich aus der verfügbaren Energie geteilt durch den Verbrauch. Ein voller Speicher mit 10 Kilowattstunden nutzbarer Kapazität versorgt Geräte mit zusammen 500 Watt rechnerisch 20 Stunden lang.
Laufzeit in Stunden = nutzbare Kapazität in kWh × Füllstand ÷ Verbrauch in kW
| Nutzbare Kapazität | 300 Watt | 600 Watt | 1.000 Watt |
|---|---|---|---|
| 5 kWh | 16,7 Stunden | 8,3 Stunden | 5 Stunden |
| 10 kWh | 33,3 Stunden | 16,7 Stunden | 10 Stunden |
| 15 kWh | 50 Stunden | 25 Stunden | 15 Stunden |
Drei Dinge verkürzen diese Zeiten in der Praxis. Erstens zählt die nutzbare Kapazität, und die ist nach Angaben der HTW Berlin in der Regel kleiner als die Nennkapazität auf dem Typenschild. Im Speichertest der Hochschule hatten 22 Batteriespeicher im Mittel 11,1 kWh nutzbare Kapazität. Was eine Kilowattstunde ist, erklärt der Beitrag zur Kilowattstunde.
Zweitens ist der Speicher beim Ausfall selten voll. Abends nach einem trüben Tag kann er fast leer sein. Die HTW Berlin führt deshalb unter den Fragen zur Planung auf, wie viele Kilowattstunden für den Netzersatzbetrieb reserviert werden sollen. Viele Systeme lassen eine solche Reserve einstellen. Sie steht dann im Alltag nicht für den Eigenverbrauch zur Verfügung.
Drittens arbeitet der Wechselrichter bei kleiner Last schlecht. Im Test der HTW Berlin erreichte der schwächste Hybridwechselrichter bei 100 Watt Entladeleistung nur 54 Prozent Wirkungsgrad: Für 100 Watt im Haus flossen 186 Watt aus der Batterie. Das beste Gerät kam auf 86,1 Prozent.
Bei Tageslicht können geeignete Systeme den Speicher nachladen und die Laufzeit deutlich strecken. Verlassen sollten Sie sich darauf nicht. Der Schweizer Feldversuch kommt zu dem Schluss, dass Solarstrom auch mit Batteriespeicher für eine sichere Notversorgung nicht ausreicht, weil vor allem im Winter Lücken entstehen.
Welche Geräte laufen im Notstrombetrieb?
Im Notstrombetrieb laufen alle Geräte, deren Leistung der Wechselrichter liefern kann und deren Verbrauch der Speicher lange genug deckt. Grenzen setzen also zwei Werte: die Notstromleistung in Kilowatt und die Kapazität in Kilowattstunden. Sparsame Dauerläufer sind unkritisch, Wärmegeräte leeren den Speicher schnell.
Gut geeignet
- LED-Beleuchtung
- Kühlschrank und Gefriertruhe
- Router, Telefon und Ladegeräte
- Laptop und Bildschirm
- Steuerung und Umwälzpumpe der Heizung
Besser ausschalten
- Herd und Backofen
- Waschmaschine und Trockner
- Durchlauferhitzer und Heizlüfter
- Klimagerät
- Wallbox für das Elektroauto
Das BBK nennt eine Größenordnung für Geräte, die Wärme erzeugen: Je Gerät kommen schnell 1.500 bis 2.000 Watt zusammen. Zwei solche Geräte gleichzeitig überfordern viele Notstromausgänge. Die Behörde rät deshalb, vor dem Umschalten zumindest leistungsstarke Geräte wie den Herd auszuschalten.
Hilfreich ist eine kurze Liste der Geräte, die bei Ihnen weiterlaufen müssen. Addieren Sie deren Leistung in Watt und tragen Sie die Summe oben in den Rechner ein. Wie hoch der Verbrauch Ihres Hauses im Leerlauf ist, zeigt der Beitrag zur Grundlast. Der Elektrofachbetrieb kann den Notstromkreis auf genau diese Geräte begrenzen.
Das BBK weist darauf hin, dass in der häuslichen Pflege Hilfsgeräte ausfallen können, die lebensnotwendig sind, zum Beispiel Beatmungsgeräte. Verlassen Sie sich hier nicht allein auf die Solaranlage. Klären Sie die Absicherung mit dem Hersteller des Geräts und dem Pflegedienst.
Wie machen Sie Ihre PV-Anlage notstromfähig?
Notstromfähig wird eine PV-Anlage durch drei Bausteine: einen Wechselrichter, der ein eigenes Netz bilden kann, einen passenden Batteriespeicher und eine Einrichtung, die das Haus vom Netz trennt. Fehlt einer davon, bleibt es bei der Abschaltung im Ausfall.
Ob Ihre Anlage die Funktion schon hat, finden Sie in wenigen Schritten heraus.
- Datenblatt des Wechselrichters lesen. Begriffe wie Backup, Ersatzstrom, Notstrom oder EPS weisen auf die Funktion hin.
- Prüfen, ob ein Batteriespeicher vorhanden und für den Notstrombetrieb freigegeben ist.
- Im Zählerschrank nach einer Umschalteinrichtung oder einem beschrifteten Notstromkreis suchen.
- Im Übergabeprotokoll nachsehen, ob die Funktion eingerichtet und getestet wurde.
- Im Zweifel den Installateur fragen. Schalten Sie nicht auf eigene Faust die Hauptsicherung aus, um die Funktion zu testen.
Bei einer Nachrüstung kommt es darauf an, was schon da ist. Ist der Wechselrichter vorbereitet, genügt oft die Umschalteinrichtung samt Einrichtung der Funktion. Ist er es nicht, muss er getauscht werden. Fehlt der Speicher, steht zuerst diese Anschaffung an. Was dabei zu beachten ist, lesen Sie im Beitrag PV-Speicher nachrüsten.
Feste Preise lassen sich seriös nicht nennen, weil sie vom vorhandenen Gerät und vom Zählerschrank abhängen. Die Richtung ist aber klar. Das Schweizer Bundesamt für Energie hält fest, dass die nötigen Bauteile in bestehenden Anlagen selten verbaut sind und das Nachrüsten oft erhebliche Mehrkosten verursacht. Wer eine Anlage plant, bekommt die Funktion am günstigsten, wenn sie von Anfang an mitbestellt wird.
Nach Angaben des BBK dürfen Arbeiten an der Hausinstallation nur von Elektrofachbetrieben ausgeführt werden. Die Behörde empfiehlt außerdem, den örtlichen Netzbetreiber über das Vorhaben zu informieren. Lassen Sie die Funktion bei der Übergabe einmal vorführen und wiederholen Sie den Test von Zeit zu Zeit. Auch der Schweizer Feldversuch empfiehlt, den Notfall regelmäßig zu proben.
Ist die Notstromfunktion sinnvoll?
Die Notstromfunktion ist sinnvoll, wenn ein Stromausfall bei Ihnen spürbaren Schaden anrichtet. Für die Statistik allein lohnt sie sich nicht: Nach Angaben der Bundesnetzagentur war jeder Anschluss im Zehnjahresmittel nur 12,7 Minuten im Jahr ohne Strom. Gezählt werden ungeplante Unterbrechungen von mehr als drei Minuten, die nicht auf höhere Gewalt zurückgehen.
Diese Zahl ist ein Durchschnitt über alle Anschlüsse. Wen ein Sturm, ein Bagger oder ein Brand im Umspannwerk trifft, der sitzt unter Umständen Stunden oder Tage im Dunkeln, und Extremereignisse sind in der Kennzahl nicht enthalten. Das BBK empfiehlt jedem Haushalt, sich so vorzubereiten, dass er einige Tage ohne Hilfe von außen auskommt.
- Sie arbeiten zu Hause und brauchen Rechner und Internet.
- Sie halten Tiere, deren Lüftung, Tränke oder Melktechnik Strom braucht.
- Ihre Heizung läuft nur mit Strom für Steuerung und Pumpe.
- Sie lagern große Mengen Tiefkühlware.
- Sie wohnen abgelegen, wo Reparaturen am Netz länger dauern.
Trifft nichts davon zu, genügt oft die einfache Notstromsteckdose für Licht, Kühlschrank und Telefon. Die Versorgung des ganzen Hauses ist dann eher Komfort als Notwendigkeit. Bedenken Sie auch die Grenze im Winter: Bei einem mehrtägigen Ausfall im Dezember ist ein Hausspeicher schnell leer, und die Module liefern wenig nach.
Solaranlage oder Notstromaggregat?
Ein Notstromaggregat mit Kraftstoff ist die Alternative für lange Ausfälle, denn es liefert unabhängig von Wetter und Jahreszeit. Dafür braucht es Kraftstoff, Wartung und einen sicheren Platz. Das BBK warnt: Stromerzeuger dürfen wegen der Abgase nicht in Innenräumen betrieben werden, geeignet ist ein gut belüfteter und trockener Ort im Freien. Für den Anschluss an das Hausnetz gilt dasselbe wie bei der Solaranlage. Er gehört in die Hand eines Elektrofachbetriebs.
Häufige Fragen zur Notstromfunktion
Was ist die Notstromfunktion bei einer PV-Anlage?
Die Notstromfunktion versorgt bei einem Stromausfall einzelne Geräte oder das ganze Haus mit Strom aus dem Batteriespeicher. Dafür trennt die Anlage das Haus vom öffentlichen Netz und baut ein eigenes kleines Stromnetz auf. Eine Solaranlage ohne diese Funktion schaltet sich bei Stromausfall ab.
Funktioniert die Notstromfunktion ohne Batteriespeicher?
In der Regel nicht. Der Batteriespeicher gleicht aus, dass die Sonne schwankt und nachts fehlt. Einzelne Hersteller bieten eine Steckdose am Wechselrichter an, die bei Sonnenschein auch ohne Speicher Strom liefert. Sie fällt aus, sobald eine Wolke kommt, und eignet sich nur zum Laden kleiner Geräte.
Wie mache ich meine PV-Anlage notstromfähig?
Sie brauchen drei Dinge: einen notstromfähigen Wechselrichter, einen passenden Batteriespeicher und eine Einrichtung, die das Haus bei Stromausfall vom Netz trennt. Ein Elektrofachbetrieb prüft, ob Ihre vorhandenen Geräte dafür geeignet sind, und baut die Umschaltung im Zählerschrank ein.
Wie schalte ich den Notstrom ein?
Das hängt vom System ab. Bei einer automatischen Umschaltung müssen Sie nichts tun, die Anlage trennt das Haus selbst vom Netz. Bei einer manuellen Lösung legen Sie einen Umschalter im Zählerschrank um oder stecken die Geräte in die Notstromsteckdose. Wie Ihre Anlage arbeitet, steht im Übergabeprotokoll des Installateurs.
Wie viel kostet die Notstromfunktion bei Photovoltaik?
Eine Notstromsteckdose ist bei vielen Geräten ab Werk vorhanden und kostet wenig zusätzlich. Die Versorgung des ganzen Hauses ist deutlich teurer, weil eine Umschalteinrichtung und Arbeiten im Zählerschrank hinzukommen. Am günstigsten ist es, die Funktion gleich beim Kauf der Anlage einzuplanen. Verbindliche Preise nennt nur ein Angebot.
Ist Notstrom bei einer PV-Anlage sinnvoll?
Das hängt von Ihrem Bedarf ab. Nach Angaben der Bundesnetzagentur fällt der Strom in Deutschland im Zehnjahresmittel nur 12,7 Minuten je Kunde und Jahr aus. Sinnvoll ist die Funktion vor allem, wenn ein Ausfall bei Ihnen teuer oder gefährlich wäre: bei Arbeit von zu Hause, Tierhaltung, großen Kühlvorräten oder abgelegener Lage.
Wie lange reicht ein 10-kWh-Speicher bei Stromausfall?
Ein voller Speicher mit 10 Kilowattstunden nutzbarer Kapazität reicht bei 500 Watt Verbrauch rechnerisch 20 Stunden, bei 1.000 Watt 10 Stunden (eigene Rechnung ohne Verluste). Ist der Speicher beim Ausfall nur halb voll, halbiert sich die Zeit. Umwandlungsverluste im Wechselrichter verkürzen sie zusätzlich.
Lädt die Solaranlage den Speicher während des Stromausfalls nach?
Nur, wenn das System dafür gebaut ist. Bei einfachen Notstromlösungen bleiben die Solarmodule abgeschaltet, und es steht nur die Energie zur Verfügung, die im Speicher ist. Systeme mit Ersatzstrom halten die Solaranlage im getrennten Hausnetz in Betrieb und laden den Speicher bei Tageslicht nach.
Ist ein Notstromaggregat für ein Haus sinnvoll?
Ein Stromerzeuger mit Kraftstoff liefert auch im Winter und bei leerem Speicher Strom. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe warnt aber: Wegen der Abgase darf er nicht in Innenräumen laufen, und den Anschluss an die Hausinstallation darf nur ein Elektrofachbetrieb vornehmen.
Fazit
Die Notstromfunktion macht aus einer Solaranlage mit Speicher eine Absicherung für Stunden, nicht für Wochen. Entscheidend ist, was genau versorgt wird: eine Steckdose, einzelne Stromkreise oder das ganze Haus. Lassen Sie sich Leistung, Umschaltung und Nachladen im Angebot schriftlich geben.
Wer eine Anlage plant, sollte die Funktion von Anfang an mitdenken, denn später wird sie teurer. Wer nur selten betroffen ist, fährt mit der einfachen Lösung gut. Welche Anlage zu Ihrem Dach und Verbrauch passt, zeigt der Photovoltaik-Konfigurator.
Quellen und Methodik
Die Zahlen zu Stromausfällen, Speicherkapazität und Wirkungsgrad stammen aus den verlinkten Veröffentlichungen von Behörden und Hochschulen. Laufzeiten sind eigene Rechnungen. Umschaltzeiten sind Herstellerangaben und deshalb ohne Zahl wiedergegeben. Die Einteilung in Notstrom und Ersatzstrom folgt dem Sprachgebrauch der Branche. Solar.red hat keine Geräte gemessen.
- Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe: Stromausfall - Vorsorge und Selbsthilfe - Photovoltaik bei Stromausfall, Umschalter, Stromerzeuger, Elektrofachbetrieb, Vorsorge
- Bundesnetzagentur: Versorgungsunterbrechungen Strom - durchschnittliche Dauer der Stromausfälle je Kunde und Zählweise
- HTW Berlin: Stromspeicher-Inspektion - nutzbare Speicherkapazität, Wirkungsgrad bei kleiner Last, Reserve für den Netzersatzbetrieb
- Bundesamt für Energie (Schweiz): Notstrom - dezentral und erneuerbar - Netztrennung, Schwarzstart, Grenzen im Winter, Mehrkosten der Nachrüstung
- VDE FNN: Technische Anschlussregeln Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105) - Netz- und Anlagenschutz
Hinweis: Dieser Beitrag dient der unabhängigen Information und ersetzt keine Planung durch einen Elektrofachbetrieb. Der Rechner liefert eine Schätzung, die tatsächliche Laufzeit hängt von Gerät, Temperatur und Zustand des Speichers ab. Lebenserhaltende medizinische Geräte dürfen nicht allein über die Notstromfunktion einer Solaranlage abgesichert werden.
© Solar.red