Gleichstrom trifft Gleichstrom: Warum Photovoltaik und LED technisch besser zusammenpassen, als das Hausnetz erlaubt

Es gibt eine kleine Absurdität in fast jedem Haus mit Solaranlage, und kaum jemand denkt darüber nach. Die Module auf dem Dach erzeugen Gleichstrom. Die Batterie im Keller speichert Gleichstrom. Und die LED-Beleuchtung im ganzen Haus läuft intern ebenfalls mit Gleichstrom. Dazwischen aber liegt ein Wechselstromnetz, das aus dem Jahr 1900 stammt. Der Strom vom Dach wird also erst in Wechselstrom gewandelt, durchs Haus geschickt und an jeder Leuchte wieder zurück in Gleichstrom übersetzt. Jede dieser Stufen kostet ein paar Prozent Energie, die als Wärme verpufft.

Sichtbar wird diese Übersetzungsarbeit an einem unscheinbaren Bauteil: dem Netzteil. LED Netzteile sitzen zwischen Steckdose und Leuchte und machen aus 230 Volt Wechselspannung die 12 oder 24 Volt Gleichspannung, mit denen Streifen, Panels und viele Einbauleuchten tatsächlich arbeiten. Wer verstehen will, wie gut oder schlecht Solarstrom und Beleuchtung im eigenen Haus zusammenspielen, muss genau an dieser Stelle hinsehen. Denn hier entscheidet sich, wie viel von der geernteten Energie am Ende als Licht ankommt und wie viel unterwegs verloren geht.

Die Wandlungskette einmal durchgerechnet

Verfolgen wir eine Kilowattstunde vom Dach bis zur Leuchte. Der Wechselrichter, der aus Modul-Gleichstrom netzkonformen Wechselstrom macht, arbeitet mit Wirkungsgraden um 95 bis 98 Prozent. Läuft der Strom über die Batterie, kommen Ladeverluste und erneutes Wandeln dazu, je nach System weitere fünf bis zehn Prozent. Am Ende der Kette übersetzt das Netzteil zurück in Gleichspannung, gute Geräte schaffen dabei über 90 Prozent, billige liegen spürbar darunter. In Summe gehen auf diesem Weg schnell zehn bis zwanzig Prozent verloren, und zwar systembedingt, nicht durch einen Defekt. Das ist kein Skandal, so funktioniert Hausinfrastruktur nun einmal. Aber es erklärt, warum in Forschung und Gebäudetechnik seit Jahren über Gleichstromnetze diskutiert wird, in denen Dach, Speicher und Verbraucher ohne den doppelten Umweg auskommen. In Rechenzentren und einzelnen Pilotgebäuden existieren solche DC-Netze bereits. Im Wohnhaus bleiben sie vorerst Zukunftsmusik, die Normung und die Geräteauswahl sind schlicht noch nicht so weit.

Was heute schon geht: das Netzteil ernst nehmen

Bis dahin liegt der realistische Hebel bei dem Bauteil, das ohnehin in jeder Anlage steckt. Netzteile unterscheiden sich stärker, als ihr unspektakuläres Äußeres vermuten lässt. Der Wirkungsgrad im Datenblatt gilt meist für Volllast, spannend ist aber der Teillastbereich, denn gedimmtes Licht ist der Normalfall am Abend. Ein Gerät, das bei zwanzig Prozent Last noch effizient arbeitet, spart über die Jahre real Energie. Dazu kommt der Standby-Verbrauch: Ein Netzteil, das nachts am Netz bleibt, zieht auch dann ein paar Zehntel Watt, wenn kein Licht brennt. Bei einem einzelnen Gerät ist das egal, bei acht Netzteilen im Haus läppert es sich. Und schließlich die Dimensionierung. Die alte Faustregel, das Netzteil großzügig überzudimensionieren, stammt aus einer Zeit schlechter Teillastwirkungsgrade und gilt so pauschal nicht mehr. Sinnvoll ist eine Reserve von rund zwanzig Prozent über der angeschlossenen Leistung: genug Luft für stabile Dauerlast, aber kein Gerät, das ständig im ineffizienten Keller seiner Kennlinie arbeitet.

Licht ist Abendlast, und genau das macht es interessant

Beim Thema Eigenverbrauch denken die meisten an Waschmaschine und Wallbox, also an Verbraucher, die man in die Mittagssonne verschieben kann. Beleuchtung funktioniert genau umgekehrt: Sie läuft, wenn die Sonne weg ist. Ohne Speicher bedeutet das Netzbezug. Mit Speicher wird Licht dagegen zum dankbarsten Abnehmer überhaupt, denn es zieht über Stunden eine kleine, konstante Leistung, typischerweise einige Dutzend Watt für die gesamte Wohnbeleuchtung. Das ist die Art von Last, mit der Batterien gut umgehen können, ganz anders als die kurzen Leistungsspitzen eines Wasserkochers. Wer seine Beleuchtung ohnehin modernisiert, verschiebt die Abendlast damit fast nebenbei auf den eigenen Dachstrom. Eine LED-Wohnungsbeleuchtung, die über den Abend zwei bis drei Stunden läuft, kommt auf Größenordnungen von hundert bis zweihundert Wattstunden. Das klingt bescheiden, ist aber genau der Verbrauchssockel, der sich Tag für Tag wiederholt und deshalb in der Jahresbilanz auftaucht.

Im Kleinen funktioniert es längst: Inselanlagen

Wie ein Haus ohne den doppelten Wandlungsumweg aussähe, kann man sich übrigens heute schon ansehen, nur eben eine Nummer kleiner. Im Gartenhaus, am Carport oder im Wohnmobil sind Gleichstrom-Inseln seit Jahren Standard: Ein Solarmodul lädt über einen Laderegler eine 12- oder 24-Volt-Batterie, und die speist die LED-Beleuchtung direkt, ganz ohne Wechselrichter und ohne Netzteil. Die Wandlungsverluste der großen Hausanlage entfallen hier komplett, weil alle Beteiligten von vornherein dieselbe Spannungswelt bewohnen. Für ein Gartenhaus mit zwei, drei Leuchten reicht dafür schon ein bescheidenes Modul mit kleiner Batterie, und die Erdkabel-Verlegung vom Haus in den Garten erübrigt sich gleich mit. Wer also ohnehin über Licht für Schuppen, Laube oder Stellplatz nachdenkt, bekommt dort das Gleichstrom-Prinzip in Reinform, Jahre bevor es im Wohnhaus ankommt. Als Nebeneffekt lernt man an so einer kleinen Anlage mehr über Dimensionierung und Lastprofile als aus jedem Ratgeber.

Steuerung: die zweite Stellschraube

Zwischen Netzteil und Leuchte sitzt bei modernen Anlagen eine Steuerung, und auch sie hat eine Energieseite. Präsenzmelder in Fluren und Nebenräumen beenden das Dauerbrennen zuverlässiger als jeder Vorsatz. Zeitprofile, die das Licht am späten Abend automatisch absenken, sparen nicht nur Strom, sondern passen auch besser zum Abend als volle Helligkeit bis Mitternacht. Wichtig ist nur, dass Steuerung und Netzteil zusammenpassen: Dimmbare Netzteile gibt es für unterschiedliche Verfahren, von Phasenabschnitt über 0-10 Volt bis zu Bussystemen wie DALI oder KNX. Wer hier mischt, was nicht zusammengehört, bekommt Flackern statt Effizienz. Die Systemfrage vor dem Kauf zu klären ist deutlich billiger, als hinterher Komponenten zu tauschen.

Nüchternes Fazit

Man muss die Geschichte nicht größer machen, als sie ist. Die Beleuchtung ist nach dem Umstieg auf LED nicht mehr der große Posten auf der Stromrechnung, dieser Titel gehört Heizung, Warmwasser und Mobilität. Aber sie ist der Verbraucher, der jeden einzelnen Abend läuft, in jedem Raum, über Jahrzehnte. Wer bei der Modernisierung auf effiziente Netzteile achtet, sie passend dimensioniert, den Standby im Blick behält und die Abendlast über einen Speicher mit eigenem Strom versorgt, holt aus der Kette vom Dach bis zur Leuchte heraus, was mit heutiger Technik herauszuholen ist. Und wenn irgendwann tatsächlich Gleichstromnetze in Wohnhäuser einziehen, gehört die Niedervolt-Beleuchtung zu den ersten Gewerken, die davon profitieren werden. Sie spricht diese Sprache schließlich schon heute.