PV-Anlage — 28 kW Ost-West mit Speicher & Schutzkonzept

Für den Hof meiner Eltern habe ich eine 28-kW-Photovoltaikanlage geplant und umgesetzt — von der Standortwahl über die Stringplanung und ein durchdachtes Überspannungsschutz-Konzept bis zum Batteriespeicher mit redundanter Wechselrichter-Auslegung. Das Projekt verbindet klassisches Elektrohandwerk mit dem, was ich beruflich mache: vernetzte, überwachbare Systeme.

Ausgangslage & Ziele

Meine Eltern stehen kurz vor der Pensionierung — sinkende Fixkosten sind da ein starkes Argument, denn die Strompreise werden eher steigen als fallen. Dazu kommt der Hofladen: Tiefkühler, Trockner und Dörrgeräte für die Lebensmittelproduktion brauchen kontinuierlich Strom. Die Anlage sollte deshalb nicht auf maximale Mittagsspitze, sondern auf eine gleichmässige Tagesproduktion ausgelegt sein — und später erweiterbar bleiben (Akku, E-Auto).

Standortwahl: PV auf dem Stall statt auf dem Bauernhaus

Die Anlage kam bewusst auf den Kuhstall, nicht aufs Bauernhaus: Unter dem Ziegeldach des Wohnhauses soll später eine Wohnung entstehen — eine PV-Anlage hätte Dachfenster und Umbauten erschwert. Das Stalldach musste ohnehin saniert werden, also haben wir beides kombiniert: Das Montage-Gerüst diente zuerst dem Rückbau der Ziegel und der Installation des neuen Blechdachs, danach der PV-Montage.

Stringplanung: Ost-West clever gekoppelt

Das Dach ist je zur Hälfte nach Osten und Westen ausgerichtet. Die 28 kW Peak werden so zwar selten erreicht — dafür produziert die Anlage vom Morgen (Ost) über den Mittag (beide Seiten) bis zum Abend (West) gleichmässig, im Schnitt rund 15 kW. Das schont die Wechselrichter und passt perfekt zum Dauerverbrauch des Hofladens.

Die sechs Strings sind darum immer paarweise Ost+West auf einen Wechselrichter gekoppelt: zwei Fronius Symo GEN24 10.0 Plus (je 2×5-kW-Strings) und ein GEN24 8.0 (2×4-kW-Strings), erschlossen über Generator-Anschlusskästen (GAK) von Weidmüller. Herzlichen Dank an die LED-Werkstatt — die Praxiserfahrung von Christoph Farni hat die Aufteilung entscheidend geprägt.

Auf Panel-Ebene läuft jeder String als Serpentine durch seine Modulreihen: vom Plus-Pol unten spaltenweise nach oben zum Minus-Pol. Wo sich zwei Strings eine Spalte teilen, wechselt der String diagonal in die Nachbarspalte — so bleiben alle Stringlängen elektrisch sauber und die gespiegelte Anordnung der Ost- und Westhälfte macht die Verschaltung auf beiden Dachseiten identisch.

Speicher mit redundanten Hybrid-Wechselrichtern

Als Speicher dient eine BYD Battery-Box Premium HVM 19.3, angebunden an einen Fronius-Hybrid-Wechselrichter mit Smart Meter. Im Fronius-System kann aber nur ein Wechselrichter die Batterie laden — fällt genau dieser aus, stünde der Speicher wochenlang still.

Deshalb sind zwei Hybrid-Wechselrichter verbaut: Fällt der erste aus, wird auf den zweiten umgeschaltet. Damit das in Minuten statt Stunden geht, sind alle DC-Verbindungen zu Wechselrichter und Batterie mit PV-Steckern (PV-Next) ausgeführt und die RS485-Bus-Anbindung ist extern geführt — umstecken, fertig.

Überspannungsschutz: beidseitig gedacht

Die alte Hauptverteilung im Bauernhaus wurde komplett erneuert — und mit ihr das Schutzkonzept. Da zwischen Bauernhaus und Stall rund 15 Meter liegen, sind beide Seiten mit Überspannungsschutz Typ 1 abgesichert: in der neuen Hauptverteilung wie in der Unterverteilung des Stalls.

Geschützt ist dabei nicht nur die 5×32-mm²-Stromleitung, sondern auch die Ethernet-Verbindung (Cat.6 mit PoE) und der RS485-Bus des Energiezählers — Überspannung nimmt jeden Weg, den man ihr lässt. In allen Unterverteilungen des Bauernhauses steckt zusätzlich Typ 2. Verbaut sind durchgehend Weidmüller-Komponenten; das Orange macht die Ableiter im Schrank auf einen Blick erkennbar.

IoT-Energiemanagement: Fronius-API + Home Assistant

Eine PV-Anlage installieren ist das eine — ihr Potenzial ausschöpfen das andere. Die Fronius-Wechselrichter bringen dafür eine offene API mit (Fronius Solar API), über die sich Live-Daten wie PV-Produktion, Netzbezug, Batterieladestand und Hausverbrauch abfragen lassen.

Diese API habe ich mit Home Assistant verbunden: Auf Basis des aktuellen PV-Überschusses steuert die Automatisierung gezielt Verbraucher an und priorisiert sie — Strom wird dann verbraucht, wenn er vom eigenen Dach kommt. So steigt der Eigenverbrauch spürbar, statt dass der Überschuss günstig ins Netz fliesst.

Ein paar realistische Anwendungsfälle, die ich damit Schritt für Schritt umsetze:

Warmwasser als Speicher: Der Boiler heizt bevorzugt dann, wenn die Anlage Überschuss liefert — Warmwasser ist der günstigste «Akku» im Haus, ganz ohne zusätzliche Hardware.

Tiefkühler & Kühlgeräte vorkühlen: Bei Überschuss senkt Home Assistant die Solltemperatur leicht ab, bei Netzbezug läuft wieder Normalbetrieb. Die Kälte wird quasi mit Sonnenstrom «vorproduziert» — bei den vielen Kühlgeräten des Hofladens summiert sich das.

Dörrgeräte und Trockner ins Sonnenfenster legen: Die Lebensmittelproduktion ist zeitlich flexibel — die Automatisierung startet die Geräte erst, wenn genug Überschuss über mehrere Minuten anliegt, statt morgens um sieben mit Netzstrom.

Benachrichtigen statt raten: Eine Push-Meldung «Jetzt lohnt sich Waschmaschine/Geschirrspüler» macht auch die nicht automatisierten Geräte überschussfreundlich — und eine Alarmierung meldet, wenn ein Wechselrichter ausfällt oder die Produktion vom Erwartungswert abweicht.

Vorausschauend mit dem Akku haushalten: Mit Wetterprognose lässt sich die Batterie-Ladestrategie anpassen — etwa morgens Kapazität für den sonnigen Mittag freihalten oder vor angekündigtem Gewitter gezielt vollladen (Notstrom-Reserve).

E-Auto-Überschussladen (vorbereitet): Sobald ein E-Auto dazukommt, regelt die Wallbox den Ladestrom dynamisch dem Überschuss nach — das war von Anfang an Teil der Dimensionierung.

Das Energiemanagement wächst so Anwendungsfall für Anwendungsfall; jede Umsetzung wird ein eigener Blogbeitrag.

Zum Selbst-Nachbauen: Die offizielle Doku zur Fronius Solar API (JSON) beschreibt alle Endpoints und liefert die API-Spezifikation als PDF; Antworten auf GEN24-spezifische Fragen sammelt das Fronius-Help-Center zum GEN24. Auf der Gegenseite dockt die Fronius-Integration von Home Assistant direkt an diese API an und legt Sensoren für Produktion, Netz, Batterie und Verbrauch automatisch an. Ein Stolperstein aus der Praxis: Ab GEN24-Firmware 1.14 ist die Solar API ab Werk deaktiviert — sie muss im Wechselrichter-Webinterface unter Kommunikation einmalig eingeschaltet werden.

Fazit

Standort, Verteilung, Schutzkonzept, Stringplanung und Wechselrichter-Topologie greifen bei einer PV-Anlage eng ineinander. Mit der Ost-West-Kopplung, der redundanten Hybrid-Auslegung und dem beidseitigen Überspannungsschutz ist die Anlage robust, wartungsfreundlich und auf den Alltag eines Hofbetriebs zugeschnitten. Und dank Fronius-API und Home Assistant arbeitet sie nicht nur, sie denkt mit — die Eigenverbrauchs-Optimierung läuft und wächst mit jeder neuen Automatisierung.

Die ganze Geschichte mit allen Überlegungen gibt es im Blogbeitrag: PV-Anlage planen und umsetzen — vom Konzept zum Energiemanagement