PV-Eigenverbrauchsoptimierung: Warmwasser-Boiler Regelung selbst gebaut

Anfangs Februar 2018 habe ich bei mir eine erste Stufe der Eigenverbrauchs-Optimierung der Photovoltaik-Anlage, welche ich mit Loxone programmiert habe, in Betrieb genommen. Seit letztem Herbst erzeuge ich ja dank einer 9.32kWp PV-Anlage eigenen Strom und mein Ziel war immer, möglichst viel davon selbst zu verbrauchen. In einem ersten Schritt habe ich den Warmwasser-Boiler entsprechend mit regelbarer Hardware ausgerüstet und wenn ich Energie-Überschuss habe, stecke ich diese in Warmwasser.

Warum Eigenverbrauch optimieren?

Das ist eigentlich ganz einfach und schnell erklärt. In der Schweiz hat man üblicherweise zwei Stromtarife, Niedertarif abends und Samstag-Nachmittag sowie Sonntags und sonst Hochtarif. Inklusive Netznutzungsgebühren etc. kostet mich die kWh im Niedertarif rund 0.14 CHF und im Hochtarif etwa 0.20 CHF. Für den erzeugten Strom aus der PV-Anlage werde ich etwas zwischen 0.04-0.05 CHF erhalten. Brauche ich den Strom selber, spare ich also mindestens um Faktor 3, wenn nicht um Faktor 5 Strom, weil die meiste zeigt Energie in der Hochtarif-Phase generiert wird. Da macht es Sinn das Warmwasser am Tag während Sonnenschein zu generieren, anstatt in der Nacht. Schliesslich braucht mein rund 15 Jahre alter Boiler immerhin im Schnitt 9.5kWh pro Tag.

Eigenverbrauchsoptimierung mit Loxone – Tagesansicht vor Optimierung

Der Screenshot zeigt den Tagesverlauf meines Energiebedarfs im letzten Herbst. Um Mitternacht hat der Boiler mit 6kW rund 1.5h lang aufgeheizt. Tagsüber habe ich aber 25kWh Energie erzeugt und davon nur 8.25kWh selbst genutzt, den Rest habe ich günstig eingespeist. Genau das soll sich ändern.

Boiler stufenlos ansteuern

Bisher konnte ich mit einem Schütz (Schalter) den Boiler zwar zuschalten, der hat dann aber bei Bedarf die volle Leistung (6kW) gezogen, verteilt auf 3 Phasen. Da der Boiler zwar in die Jahre gekommen ist, aber eine Neuanschaffung noch nicht geplant ist, wollte ich eine Regelung bauen. Dabei bin ich auf Chiemtronic gestossen und habe einen sogenannten Thyristorsteller «T-Drive 3Ph compact 3x9A 0-10V» bestellt. Den kann ich direkt mit 0-10V vom Loxone Miniserver aus ansteuern und direkt alle 3 Phasen regeln. Wichtig bei der Wahl war ich die Vollwellenpaketsteuerung, das heisst es werden nur jeweils Wellen beim Nulldurchgang abgeschnitten und damit wird das Netz nicht gestört, wie man es sonst von Phasenanschnittssteuerungen kennt. Der Netzbetreiber wird es euch danken…

Den Thyristorsteller inklusive etwas Zusatzverdrahtung habe ich in ein Gehäuse verbaut und im Keller vor dem Boiler verbaut. Zusätzlich habe ich noch einen PT1000 Wärmefühler in die entsprechende Öffnung des Boilers montiert. Damit kann ich auch die Temperatur in Loxone überwachen. Der Boiler selbst hat drei Stufen zur Abschaltung über den verbauten Thermostat, die habe ich von der mittleren auf die höchste gestellt, damit ich über Loxone die volle Kontrolle habe.

Thyristorsteller-Lösung für stufenlose Boiler-Regelung mit Loxone

Boiler Regelung mittels Loxone

Den Chiemtronic Thyristorsteller regle ich wie bereits erwähnt über einen 0-10V Ausgang des Miniservers und ein Digitalausgang wird genutzt um das Relais zu schalten, welches den Thyristorsteller aktiviert. Ich habe einige Lösungsvarianten ausprobiert um die Regelung zu machen, am erfolgreichsten war ich bisher mit einer einfachen Schaltung welche bei einem Überschuss von mehr als 150W wieder etwas nachregelt. Das System ist etwas träge, weil Loxone ihre 3-Phasen-Energiezähler relativ spärlich nur alle 10 Sekunden abfragt, sonst läuft es aber 1A. Die Idee der Regelung habe ich aus dem Loxforum.

Zusätzlich habe ich noch einige Details eingebaut, auch nach Rücksprache mit meinem Installationspartner der Solaranlage von Oppliger AG, besten Dank hier nochmals. So heize ich nämlich den Boiler bei PV-Überschuss auf 70°C hoch, falls er normal über Nacht geladen wird bleibe ich bei den üblichen 55°C die ich vorher hatte. Sollte er während 7 Tagen nicht einmal mindestens 65°C erreichen, wird das manuell einmal über Nacht gemacht, zwecks Verhinderung von Legionellen.

Loxone Programm: Boiler Regelung

Resultat

Unten ist ein wiederum eine Tagessituation aus dem März diesen Jahres abgebildet. von 02:00 bis 08:00 lief die Wärmepumpe noch, daher kommt dort noch etwas Verbrauch hinzu. Sonst sieht man aber sehr schön, wie der Hausverbrauch zusammen mit der PV-Produktion ab etwa 10:00 Uhr ansteigt. Klein Spitzen gibt es immer wieder, zum Beispiel beim Kochen, wenn die Wasserpumpe schnell anspringt, Waschmaschine und so weiter. Die Regelung hat noch etwas Optimierungsbedarf, aber komplett bringt man die Spitzen kaum weg. Ich könnte natürlich den Hausverbrauch auch einige hundert Watt unter dem Überschuss abregeln, da gibt es schon Möglichkeiten, aber für mich passt es so einmal fürs Erste.

Eigenverbrauchsoptimierung mit Loxone – Tagesansicht nach Optimierung

Fazit

Da ich meine Anlage erst seit Herbst in Betrieb habe, kann ich keine wirklich relevanten Vergleichswerte aus dem erhöhten Eigenverbrauch hier aufzeigen. Anhand von Vergleichen aus ähnlichen Tagesverläufen, schätze ich aber das ich den Eigenverbrauch an sonnigen Tagen von ca. 30% auf 50-60% hochschrauben konnte. Was ich hier noch nicht einbezogen habe, ist der VW e-Golf, welche ich auch noch geregelt laden kann.

Ich empfehle jedem den Eigenverbrauch zu optimieren, ob man dazu Loxone nutzt oder fertige Module die das bewerkstelligen ist zweitrangig. Mein erhöht damit seine Autarkie und verringert die Zeit bis zum Break Even Point der Anlage, was auf jeden Fall Sinn macht. Zudem sehe ich es als sinnvolle Nutzung der eigenen Photovoltaik-Anlage, wenn man möglichst viel des selbst produzierten Stroms auch selber verbraucht.

Wie sehen eure Lösungen aus?