04. April 2018
4 Minuten zu lesen

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

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

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

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

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?

129 Comments

  1. TeeSeR

    Interessanter Artikel. Ich habe mir auch schon ähnliche Gedanken gemacht. Ich warte noch etwas mit dem Kauf eine FV-Anlage zu. Aber wenn dann, möchte ich die Geräte ebenfalls für den optimalsten Eigenverbrauch damit speisen. Danke für die Inspiration.

      • Rainer

        Hallo Hans
        Ich finde deine beschriebene Lösung ziemlich cool.
        Was ich mich aber frage:
        Wie verhinderst du, dass trotz allem Strom aus dem Netz bezogen wird.
        Dafür müsste es ja beim Zähler so etwas wie eine Vorrangschaltung geben, oder? quasi PV Strom > Netzstrom

        Danke Rainer

        • Roger Gerl

          Hall Rainer,

          Das macht Hans mit der Loxone Steuerung, wie ich es mit Siemens Logo und einem Thyristor-Steller mache.

          Zwischen Wechselrichter und dem Netz gibt es einen bidirektionalen Zähler, welcher die Daten zu Bezug oder Einspeisung an die Steuerung liefert (z.B. über Modbus/TCP). Der Thyristorsteller (wie auch eine regelbare Wallbox) wird dann so geregt, dass er nie oder nur kurz in den Bezug kommt. Wenn sich also innert wenigen Sek eine Wolke vor die Sonne schiebt, dann regelt die Logik den Thyristorsteller (oder über Wallbox des Ladestrom des Fahrzeugs) zurück, bis er wieder in den Einspeisebereich kommt (mit Puffer und Hysterese). Ist die Wolke weg, steigt die Einspeisung und der Regelkreis erhöht den Verbauch bis nur ein Watt ins Netz eingespiesen werden. Da der Hausverbrauch dauernd variert, habe ich z.B. den Puffer auf 50W gesetzt und erreiche damit eine sehr gute Autarkie.

          Die Logik kann noch weiter gehen und schaltet so z.B. den Thyristorsteller in der Nacht ein um Warmwasser nachzuladen, wenn es 1-2 Tage keinen (oder zu wenig) Sonnenschein gab. Optimal wäre dann einen Warmwasserspeicher zu haben, der ein Thermometer mit Anbindung hat. Leider hat das meiner noch nicht ,sonst könnte man die bimetall-Schaltung beim Boiler auch leicht umgehen.

          Viele Grüsse
          Roger

        • Rainer

          Hallo Roger

          Danke!
          Der «intelligente» Zähler hat mir gefehlt. Den habe ich leider nicht.

          Rainer

  2. Michael Bongiovanni

    Hallo, sieht toll aus! Das mit dem Thyristorsteller sieht das EW aber nicht gerne! Speziell in der Schweiz verboten wegen schieflage der Phasen. Optimaler wäre dann wohl eine PWM Regelung. Der Ohmpilot kostet zwar was aber macht ein super Job. Wir haben den mit Erfolg im Einsatz mit Loxone über API.

    Grüsse eines Smartphones aus dem Emmental….

    • Hans

      Servus Michael,

      jap, das hatte ich im Artikel nicht erwähnt. Ich habe genau den Thyristorsteller ausgewählt, weil er Wellenpaketsteuerung beherrscht. Damit wird nur bei Nulldurchgang eine komplette Welle (360°) abgeschnitten und so wird das Netz nicht gestört, als wenn man den reinen Phasenanschnitt macht.

  3. we-love-webdesign

    Sehr interessanter Beirag über Eigenverbrauchsoptimierung.
    Ich selbst habe bis jetzt meinen Eigenverbrauch nicht optimiert. Nachdem ich deinen Beitrag gelesen habe, überlege ich mir jedoch sehr wohl ein Loxone oder ein fertiges Module zuzulegen, um meinen Eigenverbrauch zu optimieren. Immerhin spart man dadurch viel Geld.

    Danke!

    Liebe Grüße

  4. Chris

    Danke für den guten Artikel. Die gleiche Idee hatte ich auch schon eine weile geplant und werde sie nun auch umsetzen.
    Mit der Wellenpaketsteuerung ist die Lösung bei uns in der Schweiz laut Werkvorschrift des EKZ (Zürich) zulässig. Man muss aber die Anzahl Regeländerungen beachten. Bei meiner Heizung (3 KW mit 1 x 400V) sind 10 Änderungen pro Minute erlaubt. Das ist nicht perfekt, da aber der Energiemesser bei der Loxone nur alle 5 Sekunden die Daten via Modbus erhält, wird das schon passen.

    Welche weiteren Komponenten hast du noch im Gehäuse verbaut (siehe links in deinem Foto)?
    Eine Komponente scheint ein Koppelrelais zu sein und das mit dem PT1000 ist klar (habe ich auch schon bei uns verbaut). Nicht das ich etwas bei der Planung vergesse 😉

    Danke für die Rückmeldung.

    Gruss
    Chris

    • Hans

      Hi Chris,

      ja das reicht würde ich sagen, man könnte schon schneller regeln aber es geht hier ja um den Grossteil der Energie und nicht um kleinste Details 🙂

      Ich habe ein Koppelrelais verbaut um den Leistungssteller einzuschalten, der hat einen Schliesskontakt, muss man so lösen. Links davon ist ein kleines 24VDC Power Supply, das nutze ich für den Temperaturfühler als Spannungsversorgung. Meine Zuleitung hat nur 4 Leiter, die sind wie folgt genutzt:
      – GND
      – 0-10V Regelsignal für Leistungssteller
      – 0-10V Feedback vom Thermofühler (PT1000)
      – Power on Signal (24V) für Relais

      Hoffe das hilft…

      Gruss
      Hans

      • Urs

        Sali Hans
        zuerst danke für den Super Artikel. Hätte noch paar Fragen dazu
        – wieso das Koppelrelais, kann ich nicht direkt ein Miniserver Relais nehmen für den Start S1(Klemme 1-2 = keine Last) ?
        – wie hast du den PT1000 angeschlossen ? Hast da eine Regelelektronik Bausatz dazu gekauft oder ?
        – hast du den Boiler Tag/Nachtumschalter gar nicht mehr in Betrieb, d.h. Nachtbetrieb machst über einen Loxone Schaltuhr Baustein und Tag über einen manuellen Treppenlichtschalter Timer ?
        – Versuchte das Schema selber nachzubauen aber schwierig, würdest evtl. das Schema teilen ?

        Danke und Gruess
        Urs

        • Hans

          Hallo Urs,

          viele Fragen, ich versuche es mal 🙂

          – wieso das Koppelrelais, kann ich nicht direkt ein Miniserver Relais nehmen für den Start S1(Klemme 1-2 = keine Last) ?

          Nein, Start sollte Potentialfrei sein gemäss Chiemtronic, ich nutze einen Digital IO und die sind auf GND bezogen. Ein Relais Ausgang würde klappen, die nutze ich aber lieber für 230VAC direkt. Daher die Lösung über Koppelreleais, nimmst du einen Relais Ausgang würde es gehen.

          – wie hast du den PT1000 angeschlossen ? Hast da eine Regelelektronik Bausatz dazu gekauft oder ?

          Genau, einen PT1000 mit 0-10V Regelelektronik mit 24V Speisung. Gibt es zahlreiche bei .sensorshop24.ch.

          – hast du den Boiler Tag/Nachtumschalter gar nicht mehr in Betrieb, d.h. Nachtbetrieb machst über einen Loxone Schaltuhr Baustein und Tag über einen manuellen Treppenlichtschalter Timer ?

          Könne man so lösen, genau. Anders war das in meinem Fall nicht möglich. Ich kriege das Freigabesignal des EW nun direkt in Loxone, damit kann ich es direkt weitergeben. Ist am einfachsten so.

          – Versuchte das Schema selber nachzubauen aber schwierig, würdest evtl. das Schema teilen ?

          Muss ich mir mal aufzeichnen, habe das einfach gebaut 🙂 Kann ich aber in einer ruhigen Minute mal angehen, bin gerade mit Wetterstation etwas beschäftigt 🙂

          Danke und Gruess
          Urs

  5. Richi

    Hallo Hans
    Bei Deinen Beiträgen stelle ich gleiche Interessen fest: Sony, Loxone, PV, später E-Car ;-
    Die PV-Überschuss-Sache interessiert mich…würdest Du Detail (Loxone & Schema) öffentlich zu Verfügung stellen ?
    Grüsse Richi

  6. Lisa

    Hallo Hans
    Danke für den inspirierenden Artikel! Wir sind gerade am Überlegen, welche Grösse Anlage wir brauchen, und wie wir sie für den Eigengebrauch optimieren können. Allerdings weis ich noch nicht, ob ich in nützlicher Frist genug davon verstehen werde, um das Nachzubauen. Werde es einfach mal versuchen.
    Gruss
    Lisa

  7. BigBen4711

    Hi,
    hast Du einen Link für das verwendete Gehäuse? Ich finde nix, wo der Chiemtronic-Steller von der Tiefe her reinpasst. Derzeit habe ich einfach eine Hutschiene an die Wand gedübelt – das ist nicht wirklich schön. Danke!

  8. BigBen4711

    Hallo,
    ich habe ebenfalls einen Chiemtronic-Steller verbaut, allerdings taktet dieser sehr langsam. Bei 50% z.B. 1 Sekunde an, dann wieder 1 Sekunde aus, usw.

    Ist das bei Dir auch so?

    • Chris

      Hallo,

      Welchen Steller hast du bestellt?
      Bei mir hatte der erste nach ca. 30 Minuten Betrieb einen Defekt. Bei der Abwicklung mit Chiemtronic kam dann auch heraus, dass sie den falschen (ohne Wellenpacket) Steller geschickt hatten. Es wurde aber ohne wenn und aber ein neuer von Chiemtronic geschickt. Jetzt habe ich den richtigen und alles klappt bestens. Habe ihn nun seit ca. 2 Monaten im Einsatz. Service von Chiemtronic war schnell und freundlich.

  9. Andreas

    Hallo Hans

    Habe ein ähndliches Setting, darum lese ich intgeressiert mit. 🙂
    Frage: Du schreibst von ‹Wellensteuerung›. Ist damit einfach das Schwingungspaket von Chiemtronic gemeint?

    Ich habe heute meinen Steller (9A / 0-10V / Schwingungspaket / 3x 400VAC) installiert (für den Elektroboiler). Irgendwie schaltet die Start LED gar nie ein. Dies trotz (momentaner) Brücke zw. Klemme 1/2.
    Hast du da einen Tip?

    Danke bereits für deine Antwort!
    Andreas

  10. Andreas

    Hallo Hans
    Habe bereits Antwort von Chiemtronic erhalten: Habe Polarität von 0-10V (Kl. 3/4) vertauscht. Ist m.M.n. etwas Mangelhaft im Manual beschrieben.
    Nun gut, jetzt gehts… 🙂

  11. Ändu

    Hallo Hans
    Jetzt muss ich doch nachfragen betr Start an der Chiemtronic, resp. der Loxone:
    Was benützt du genau für einen Ausgang, dass du ein Koppelralais benötigst?
    Ich führe die ‚Start-Schlaufe‘ über einen digitalen Ausgang einer Extension (oder evtl MS selber, bin gerade nicht mehr sicher) und das funktioniert gut.
    Danke fürs Feedback!

  12. Reto

    Hallo Hans

    Das würde aber bedeuten, dass jeweils immer die volle Spannung anliegt (einfach im Verhältnis nach dem 0-10V Spannungseingang) und der Ausgang nicht stufenlos ist. Wenn ich mit der PV z.B. 500W Überschuss habe und ganz oft kurzzeitig 4kW (Nennleistung Heizstab) bezogen wird, dann beziehe ich ja Strom vom Netz. Vielleicht wird das auch durch die Induktivität des Heizelements gedämpft. Hast du das einmal überprüft?

  13. Reto

    Hoi Hans

    Ich habe das auf einen Kommentar weiter oben bezogen. Der Thyristorsteller mit Wellenpaketsteuerung schneidet nur komplette Wellen, im Prinzip ist das 0% oder 100% verglichen mit der Phasenschnittsteuerung, wo je nach Pulsweite jede Welle abgeschnitten wird. Im Mittel über eine gewisse Zeit ist es dann schon richtig mit der Leistung, nur habe ich mich gefragt, wie das der Energiezähler sieht resp. ob durch die hohen kurzen Peaks das Stromnetz trotzdem benötigt wird oder nicht.
    Der Heizstab ist ja induktiv, also ist der Stromanstieg begrenzt.
    Deine Erfahrungen sind gut auch wenn du z.B. nur mit 1000W den Boiler heizen tust bei z.B. 1500W Überschuss?

  14. Florian

    Hallo Hans,
    Mit welcher Taktung hast du den gleitenden Mittelwert eingestellt?
    Bei Regelt der Thyristorsteller bei voller PV Leistung immer ca. 2kw darunter!

  15. Roger

    Hallo Hans

    Wirklich cool dein Projekt, ich denke dass dies der Ansatz ist, welchen ich weiter verfolgen möchte. Auf der Homepage des Hersteller Chiemtronic, gibt es jedoch 5 Typen der Thyristorsteller, welche man auswählen kann. Reicht der Phasenabschnitt (ohne Aufpreis) für einen Boiler? Kannst du mir sagen, welche Option ich auswählen muss, damit ich den richtigen Thyristorsteller bestelle.

    – Phasenanschnitt
    – Schwingungspaket
    – Phasenanschnitt mit Stromregelung
    – Phasenanschnitt mit Spannungsregelung
    – Phasenanschnitt mit Leistungsregelung

  16. Heinz

    Hallo Hans

    Danke für die gute Beschreibung.
    Ich arbeite momentan an der Umsetzung der Boilerladung mit überschüssiger Energie von der PV-Anlage.
    Allerdrings bin ich unsicher, ob das Prinzip der Wellenpaktsteuerung wirklich geeignet ist gegenüber der Phasenanschnittsteuerung.
    Wenn ich das richtig verstehe, dann funktioniert die Wellenpaktsteuerung wie ein normaler Schalter der x Sek. geschlossen ist und dann y Sek. offen ist.
    Falls das wirklich so ist, dann fliesst doch im geschlossenen Zustand, während einem Wellenpaket, immer der maximale Strom des Verbrauchers (Boiler Heizregister)
    und falls die PV-Anlage diesen Strom nicht liefern kann wird der fehlende Strom vom EW bezogen? Das wäre jedoch nicht erwünscht.

    Freundliche Grüsse aus der Zentralschweiz

    • Hans

      Hoi Heinz, Hallo Reto,

      ich habe das System jetzt rund ein Jahr aktiv, es wird kein Strom aus dem Netz bezogen und das kann ich mit zwei Messungen bestätigen. Einerseits durch den Energiezähler den ich direkt über Loxone auslese und mit dem ich regle, andererseits über den Zähler des EVU. Diesen lese ich mittlerweile mit einem IR-Lesekopf auch aus. Funktioniert also.

      Grüsse
      Hans

  17. Reto

    Hoi Hans und Heinz

    Diese Steuerung gibt kurzzeitige Impulse mit 0% oder 100%. Es kann aber sein, dass die Induktivität des Heizstabes den Stromanstieg soweit ausbremst, dass nie die volle Leistung bezogen wird.

    Mein Heizstab hat eine Leistung von 4.5kW. Da meine Anlage über 8kW Peak liefert, schalte ich die Elektroheizung per Relais zu oder weg. Das funktioniert tiptop, natürlich mache ich das nur, wenn genügend Reserve besteht.

  18. Heinz

    Hallo Reto und Hans

    Das mit der Induktivität wäre eine Erklärung wenn die Induktivität genügend gross ist und die Stromimpulse sehr kurz sind.
    Die Länge der Stromimpulse ist aber abhängig vom Stellsignal (Regelsignal 0..100%) und variiert deshalb stark.
    Mit einem schnellen Strommessgerät, am besten mit Peak-Speicher, könnte man den effektivem Strombezug zuverlässig kontrollieren.

    Ich habe bei mir einen Test am Laufen mit einem Halbleiterrelais mit Schaltpunkt im Nulldurchgang das von einem PWM-Signal angesteuert wird.
    Für mein Verständnis verhält sich ein Halbleiterrelais genau gleich wie ein Thyristorsteller mit Halbwellensteuerung (Wellenpaketsteuerung).

    Zur Kontrolle erfasse ich die Ströme von der PV-Anlage und vom EW und zeichne diese in einem Trenddiagramm auf.
    Wichtig bei der Messung ist, dass die Abtastzeit der Trendaufzeichnung genügend performant ist, ich erfasse alle 100ms einen Messwert.
    In der Trenddarstellung ist eindeutig zu sehen, dass bei jedem Schaltpunkt der fehlende Strom vom EW bezogen wird.

    Freundliche Grüsse
    Heinz

  19. Heinz

    Guten Morgen Hans

    Meine 4.8kWp PV-Anlage hat einen Wechselrichter von Solaredge. Zusätzlich habe ich einen Energiezähler mit Modbus-Schnittstelle am Solaredge angeschlossen. Dieser Zähler misst direkt am Hauseingang den aktuellen Strom als Bezug vom EW oder Rücklieferung zum EW.
    Am Solaredge ist über Modbus-TCP (Ethernet) ein Raspberry PI angeschlossen. Auf dem Raspi läuft eine Soft-SPS die ich mit Codesys programmierte. Diese Kombination nutze ich als Mess-, Steuer- und Regeleinrichtung für verschiedene haustechnische Funktionen, unter anderem auch zur Boilerladung. Die Messwertspeicherung und Trendvisualisierung erfolgt ebenfalls im Raspi. Dank der Modbus-TCP-Schnittstelle und dem Raspi ist das System sehr performant und somit können auch kurze Stromspitzen zuverlässig erfasst werden.

    OT Ausblick:
    Eine weitere Idee ist die überschüssige Stromproduktion der PV-Anlage zu nutzen um die Erdsonden meiner WP-Anlage zu regenerieren. Dazu wird ein Heizband um die Soleleitung montiert und dann elektrisch erwärmt. Ich erhoffe mir davon, dass die Wärme im Erdreich gespeichert wird und somit die Soletemperatur im Herbst, Winter höher ist als ohne Regeneration. Das hätte den Effekt, dass die WP einen besseren Wirkungsgrad (COP) hat. Der Erdspeicher ist unerschöpflich und somit kann theoretisch der Eigenverbrauch maximal sein. Ich bin mir bewusst, dass das Ganze ein Experiment ist, aber nach einen Jahr weiss ich mehr. Seit kurzem speichere ich die Sole-Temperatur im Raspi des Vor- und Rücklaufs als Basis für meine Idee.

    Aktuell arbeite ich an einer Schnittstelle zwischen dem Raspi und Digitalstrom um das ganze Haus noch effektiver Steuern zu können.

    Freundliche Grüsse
    Heinz

    • Hans

      Heinz, das klingt ja spannend und die Idee ist gar nicht so abwägig. Ich habe ebenfalls Solaredge und auch den Modbus Messwandler von SE im Einsatz, den könnte ich also ebenfalls mitauslesen. Wirst du dein Projekt irgendwo publizieren?

  20. Heinz

    Hallo Hans

    Alle Messdaten vom Solaredge und auch die des Modbus-Stromzählers können via Modbus-TCP ab Solaredge ausgelesen werden.
    Die offene Schnittstelle im Solaredge ist von SunSpec und im Internet findet man Dokumente die das Protokoll genau beschreiben, Achtung die deutsche Beschreibung ist unvollständig.

    Ob ich die Applikation publiziere weiss ich noch nicht, zur Zeit brauche ich noch sehr viel Zeit bei der Umsetzung meiner Ideen.

    Nochmals zum Thyristorsteller;
    Auf Nachfrage betreffen Phasenanschnitt- oder Schwingungspaketsteuerung bei Chiemtronic erhielt ich folgende Auskunft:
    ‚Die Schwingungspaketsteuerung schaltet immer eine volle Sinushalbwelle durch und somit fließt während dieser Zeit der volle Laststrom. Hier wäre die Phasenanschnittvariante die bessere Lösung. Sie müssten zum Gerät dann noch einen Filter vorschalten, dann würden die Netzverzerrungen und Netzrückwirkungen gedämpft werden. Im Kombination mit einem Filter wäre der Phasenanschnitt auch soweit unbenklich einsetzbar.‘

    Die Schwingungspaketsteuerung ist leider für die ideale Ausnutzung des Stroms von der PV-Anlage nicht optimal weil jedes Mal wenn der Strom ab PV-Anlage nicht reicht kurz Strom vom EW bezogen wird, das ist genau das was ich mit meinem Hableiterrelais auch feststelle.
    Ich werde für die Boilerladung und die Erwärmung der Soleleitung bei der Wärmepumpe je einen Thyristorsteller mit Phasenanschnittsteuerung einsetzen .

    Freundliche Grüsse
    Heinz

    • Hans

      Hoi Heinz,

      lese auch über Modbus TCP und Loxone die WR-Daten aus, die des Stromzählers jedoch nicht, weil ich bereits einen im Einsatz habe von Loxone.

      Ich nehme an, das EVU wird keine Freude am Thyristorsteller haben, deswegen Griff ich zur Wellenpaketsteuerung. Ich muss das ev. nochmals nachmessen, bisher konnte ich aber keinen Netzbezug feststellen.

      Grüsse
      Hans

    • Hans

      Hoi Heinz,

      irgendwie hat mich das Thema nicht mehr in Ruhe gelassen, weil ich in der Theorie ganz bei dir bin. Wenn ganze Kurve anliegen, liegt auch die maximale Leistung für sehr kurze Zeit an. Ich habe das bisher zwar ausgewertet, aber durch Mittelung in meinem Loxone Skript nie gesehen.
      Habe also jetzt ein paar Tage zusätzliche Daten ohne Mittelung gesammelt und heute auch Zählerwerte explizit ausgewertet. Es werden von rund 8-9kWh die ich für die Boiler-Ladung brauche etwa 2-3kWh zusätzlich vom Netz bezogen.

      Werde ich in den nächsten Tagen / Wochen angehen, passt mir gar nicht. Danke für den Input und die sachliche Diskussion.

  21. Heinz

    Hallo Hans

    Ich vermutete, dass bei deiner Messung etwas beschönigt sein muss oder die Induktivität und die Schalfrequenz eine Strombegrezung bewirkten. Bei der Phasenanschnittsteuerung muss auf jeden Fall ein optimales Tiefpassfilter verbaut werden. Chiemtronic hat passende Filter im Angebot.

    Freundliche Grüsse
    Heinz

  22. Randy

    Hallo Hans
    ich habe vor kurzem mein Dach mit PV bestückt (9kwh) und auch eine Batterie (9kwh) installiert. Danach hat BKW(wohne im Raum Bern) das Steuergerät für den Warmwasserboiler entfernt – für die Steuerung muss ich jetzt selber schauen haben sie gesagt.
    da mein Boiler (120L, in Küchenkombination eingebaut) schon ca 30 Jahre alt ist und ihn niemand mehr entkalken will, bin ich mir am überlegen, was ein guter Ersatz sein könnte.
    Im Moment heizt er einfach, wenn er Lust hat – meistens kommt dann die Energie von der Sonne oder der Batterie.
    Gerne möchte ich möglichst viel der selber produzierten Energie auch verwenden und den Boiler selber regeln.
    Ich habe fhem (freeware) als Hausautomationssoftware auf meinem synology server und möchte gerne damit den Boiler ansteuern. Leider verfüge ich nicht über genügend technisches Knowhow, um das selber zu machen.
    Kennst du jemanden, der mir dabei weiter helfen könnte.
    Danke und viele Grüsse Randy

    • Hans

      Ciao Randy, bei der Ansteuerung des aktuellen Boilers oder bei der Wahl des neuen?
      Ansteuerung jetzt wäre sicher my-pv AC-Thor eine Option, der kann sich auch selbst regeln wenn du den Energiezähler verbaust.

  23. namor

    hallo hans und alle

    wir sind uns gerade am überlegen, ob wir in einem ferienhaus eine wärmepumpe fürs heizen alleine oder kombiniert fürs warmwasser verbauen sollen. eine pv-anlage ist auch geplant. verstehen wir es richtig? die wärmepumpe kann nicht ganz so gut für die eigennutzung des solarstroms benutzt werden, da sich die last nicht so genau steuern lässt? für die trennung der heizfunktionen spricht natürlich auch, dass bei einem ausfall der heizung noch warmwasser vorhanden ist, die vereinfachung der installation und die niedigeren kosten. wie würdet ihr entscheiden?

    • Hans

      In die Wärmepumpensteuerung einzugreifen ist nie ganz ohne und als einfache Möglichkeit dient immer SG-ready, sofern vorhanden. Hast du meinen Artikel zum Solar Manager schon gesehen?
      Ich selbst habe seit kurzem den my-pv AC Thor verbaut, kann gerne hier mal darüber berichten.

  24. namor

    Danke und ja, den Artikel haben wir gelesen. Im Moment sind wir erst am entscheiden, ob sich der Aufwand für den Anschluss eines Warmwasserspeichers an die Wärmepumpe überhaupt lohnt (wir planen den Einsatz eines Monoblock-Geräts). Der Wirkungsgrad ist ja kleiner und bei 55° C kommt noch die Legionellen-Problematik hinzu. Auf der anderen Seite fällt es schwer, 2019 mit Strom nur Wärme zu erzeugen…

  25. namor

    Danke. Wir haben gesehen, dass oft Frischwassermodule eingesetzt werden und dachten, dass sei die einzige gangbare Lösung. Da wir nicht ständig im Atelier sind, wissen wir nicht, ob ein 80-Liter-Elektroboiler am Ende nicht effizienter wäre als ein 180-200-Liter-Wärmetauscher-Warmwasserapeicher.

  26. Markus

    Hallo Hans
    Super Projekt, dies werde ich bei mir auch gleich umsetzen!
    Nur kurz noch eine Frage bezüglich der Bestellung. Welchen Thyristorsteller hast du bestellt?
    – Phasenanschnitt
    – Schwingungspaket
    – Phasenanschnitt mit Stromregelung
    – Phasenanschnitt mit Spannungsregelung
    – Phasenanschnitt mit Leistungsregelung

    Für deine Rückmeldung danke ich dir bestens
    Gruss
    Markus

  27. Helmut Graml

    Hallo Leute, ich finde es toll das ihr eure Erfahrungen hier preis gebt. Ich möchte 2020 zusätzlich zu meiner Ölheizung eine PV Anlage sowie einen Hygienespeicher (kostet etwa soviel wie ein Frischwassermodul allein) mit zwei Heizstäben realisieren sowie die Heizungssteuerung über Loxone durchführen.

    Welche PV und Speichergröße würdet ihr für einen 6 Personenhaushalt wählen?

    Hat schon jemand einen Hygienespeicher mit zwei Heizstabeinführungen gefunden?

    Wie arbeitet der ACTHOR von mypv – lt. Hersteller kein Wellenpaket aber auch kein Phasenschnitt?

    Danke

  28. Heinz

    Hallo Helmut
    Wie der AC Thor genau funktioniert wollte ich auch wissen und fragte deshalb my-pv. Eine befriedigende Antwort erhielt ich leider nicht. Ich hatte den Eindruck, dass my-pv nicht sagen will welche Technologie verwendet wird, wieso auch immer.
    Zitat aus dem Mail-Verkehr mit my-pv:
    ‹Wir arbeiten mit einem Hochfrequenzleistungsteil und takten >20.000 mal pro Sekunde. Das leichte Geräusch kommt vom Netzteil. Wir arbeiten rein sinusförmig!›
    Daraus schliesse ich, dass das Prinzip ähnlich ist wie bei einem Frequenzumformer mit variabler Ausgangsspannung jedoch mit konstanter Ausgangsfrequenz von 50Hz, welche Massnahmen getroffen werden um die Oberwellen zu minimieren weiss ich nicht. Sobald jedoch getaktet wird, egal mit welcher Frequenz, besteht die Gefahr dass Oberwellen entstehen und damit der Sinus verändert wird.
    Hierzu eine interessanter Artikel: https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/oberschwingungen-vermeiden-wo-bitte-gehts-zur-sinusform-a-597917/

    Zum Hygienespeicher kann ich nichts sagen.
    Gruss
    Heinz

  29. Roger

    Hallo Heinz et all

    Ich plane meine PV im März 20 in Betrieb zu nehmen. Meine Wahl des Wechselrichters fällt im Moment auf den Kostal Plenticore 10.0 für ca. 10.9 kWp Produktion. Meine Devise ist think big, start small, nur schon da die fin. Mittel nicht sofort zur Verfügung stehen. Damit wäre auch die Möglichkeit für eine spätere Batterie gegeben (DC direkt in den WR). Ich will den Eigenverbrauch hoch halten und ebenfalls den Boiler wärmen und bei HomeOffice oder am Weekend den Tesla befüllen. Nun hat der Kostal einen potentialfreien Schaltausgang, den ich Verbrauchs/Poduktionsabhängig steuern kann.

    Im ersten Schritt möchte ich den Boiler (400l 3 Phasen, gemessene 5.2 kW Verbrauch) mit diesem Schalter bei Produktion von z.B. >6kW zu aktivieren. Dazu möchte ich einfach das Netz-Freigabe Relais des Boilers (bei uns zwischen 01:00 und 06:00) überbrücken. Mittels Hysterese kann ich dafür sorgen, dass das Ein/Ausschalten nicht zu oft passiert. Hat das jemand schon so gelöst ? Muss ich dazu parallel zum Netzrelais ein weiteres Einbauen, damit alle drei Phasen geschaltet werden, oder gibt es eine Möglichkeit das Netzrelais zu aktiveren ?

    Im zweiten Schritt werde ich mir ev. einen SmartFox zulegen, welche auch einen 3phasen Leistungssteller im Programm haben (Phasenanschnitt). Ich mag die Thor Lösung nicht, da ich möglichst alles auf den Hutschienen haben will und nicht noch weitere Boxen ausser WR, Batterie und Ladestation montieren möchte. Ist solch ein Thyristorsteller nun problemlos einzusetzen oder gibt es da nun Probleme mit dem EKZ ?

    Vielen Dank
    Roger

  30. Heinz

    Hallo Roger
    Ich denke dass die Überbrückung des Netz-Freigabe Relais für deine Applikation reicht, wenn der Boiler nicht schon auf Maximal-Temperatur ist wird der bestehende Leistungsschütz automatisch eingeschalten. Wie das rechtlich aussieht das Netz-Freigabe Relais zu überbrücken weiss ich allerdings nicht.
    Der Einsatz eines Thyristorstellers mit Phasenanschnitt-Technologie sollte im Vorfeld mit dem EW abgeklärt werden. Es gibt EWs die eine Phasenanschnitt-Steuerung nicht zulassen, bei anderen ist bis zu einer bestimmten Leistung eine Phasenanschnitt-Steuerung zugelassen. Beim Einsatz eines Thyristorstellers mit Phasenanschnitt sollte aber immer auch ein angepasstes EMV-, Oberwellen-Filter verbaut werden. Ich habe ein Thyristorstellers mit Phasenanschnitt (5kW) und entsprechendem EMV-Filter für die Boilerladung im Einsatz und stelle keine negative Beeinflussung fest, im Gegensatz zum Netzteil meines ca. 5 Jahre alten PC (Fujitsu) welcher ohne zusätzlichem Netzfilter mein digitalSTROM-System stört.
    Gruss
    Heinz

  31. Roger

    Vielen Dank Heinz

    Ja, ich kläre das mit dem EKZ vorher ab bez. Phasenaschnitt. Der PVA Spezi setzt eigentlich nur den Thor ein für solche Zwecke und meinte da brauche es keinen Filter (ev. schon einen verbaut).

    Installiere ich den Filter vor dem Thyristorsteller (hätte ich mal so eingebaut) oder soll ich ihn zwischen EKZ Zähler und meinem geplanten Energie-Meter setzen ? Oder filtert das Teil dann auch noch die Schaltsignale für das Boiler-Relais raus ?

    Viele Grüsse
    Roger

  32. Roger

    Hallo Heinz

    Add-on zu den Abklärungen bez. Nachfreischaltung des Boilers.

    Den Schütz darf man nicht überbrücken, damit sie die Kontrolle über einen möglichen Lastabwurf haben. Aber man kann die Tagfreischaltung in Auftrag geben, damit er auch am Tag zwischen 07:00 und 17:00 und 19:00 bis 22:00 freigeschaltet wird. Mit einem zusätzlichen Schütz in Reihe kann der Boiler dann gesteuert aktiviert werden, wenn Überschuss besteht. Man muss einfach darauf achten, dass der Schütz in der Nacht aktiviert ist, damit dieser bei zuwenig Sonne auch dann geladen wird. Ein Steuerausgang des Wechselrichters kann man meist nur so programmieren, damit der Schütz bei Überschuss aktiviert wird, weshalb es hier etwas intelligenteres braucht.

    Phasenanschnitt-Thyristor-Steller sind vom EKZ nicht zugelassen, auch nicht mit vorgeschalteten Filter, da es aus ihrer Sicht keine geeigneten Filter gibt. PWM Leistungssteller sind jedoch kein Problem (wie z.B. der AC Thor oder andere)

    Viele Grüsse
    Roger

  33. Heinz

    Hallo Roger

    Die Ansteuerung via PWM-Signal ist nicht ideal weil der PWM-Leistungsteller (Wellenpaketsteuerung) wie ein normaler Schalter funktioniert und somit immer 100% Leistung benötigt wird. Reicht die Leistung der PV-Anlage nicht, wird die fehlende Leistung vom EW bezogen (siehe dazu auch die Forenbeiträge Stichwort ‚Wellenpaktsteuerung‘).
    Ob das beim AC Thor besser ist und wie das EMV-Technisch aussieht weiss ich nicht, gemäss Hersteller arbeitet das Gerät rein sinusförmig.

    Gruss
    Heinz

  34. Thomas

    Hallo Hans,

    Bin schon lange nach einer Lösung so wie du das Programmiert hast, Ist es möglich wenn du mir das Projekt durchschickst?

    mfg Thomas

  35. Christoph

    Hallo Hans,
    finde dein Projekt sehr interessant aber verstehe jetzt nicht ganz wieso du alles wieder abgebaut hast und auf my-pv Thor umgestiegen bist.
    Der Tyristorsteller von Chiemtronic schien doch gut zu laufen und ist auch günstig gegenüber dem Thor.
    Könntest du bitte darauf nochmal eingehen.

    Vielen Dank!

    mfg Christoph

    • Hans

      Hoi Christoph,

      ja die Regelung mit dem Leistungssteller zog auch immer etwas Netzstrom, das hatte ich nie bemerkt weil das Solaredge Portal nicht so genau auflöst. Als ich anfang den EW Zähler über Loxone schneller auszulesen fiel mir das auf.

  36. Ricardo

    Hoi Hans
    Ich plane eine Anlage für meinen Eltern auch mit Solaredge WR und mit Steuerung eines Heistabs (2.5kWp).
    Für die Steuerung habe ich mir überlegt, um die Lösung von SolarEdge «Smart Energy Warmwasser-Controller» einzusetzen.
    Siehst du irgendwelche Nachteilen um diese Lösung zu benutzen im vergleich mit my-PV?

    Vielen Dank

    mfg
    Ricardo

  37. Hartmut Callies

    Hallo Hans,
    im Kommentar am 06.09.2019 schreibst Du «… andererseits über den Zähler des EVU. Diesen lese ich mittlerweile mit einem IR-Lesekopf auch aus.».
    Ich will meinen Zähler auch auslesen, da dieser alle wichtigen Daten enthält und nicht Modus-Zähler nach dem Hauszähler schalten. Deshalb suche ich nach einer zuverlässigen Schaltung und Software.
    Welchen IR-Lesekopf verwendest du und welche Schaltung und Software hast du nach dem IR-Lesekopf? Ich nehme an, dass Du die Daten in Loxone auswertest.

    Gruss
    Hartmut

  38. Konrad

    Servus Hans,
    genau sowas will ich machen. Allerdings kostengünstig und mit Raspi und Domoticz. Das verwende ich bereits für die SmartHome Steuerung bzw. aktuell für ein minimales Überschussmanagement.

    Ich möchte den AC Dimmer von RobotDyn verwenden, welcher eine Nulldurchgangserkennung hat. Was mir aber nicht klar ist, wie kann ich den Boiler damit steuern. Ich habe einen Siemens DG10025. Anhänge gehen hier nicht, aber Schaltplan findet sich im Netz. Beim Schnellladen (Knopf am Boiler drücken) zieht der 6kW. Vermutlich 2 kW je Heizstab über die 3 Phasen. Ansonsten je nach Einstellung 1 oder 2 kW.

    Wie ist der Dimmer nun anzuschließen bzw. wie funktionieren die 1 und 2kW? Es gibt auch 4 Kanal-Dimmer, Ich könnte also in jede Phase einen einbringen. Aber vermutlich wird dann da nur eine Phase verwendet bei 1kW und bei 2 kW 2 Phasen??

    Was natürlich auch super wäre, wenn so wie Du beschrieben ein auslesen der Temperatur möglich wäre. Aber wie bekomme ich einen Fühler in den Kessel? Wie ist das bei Dir? Den bestehenden wird man ja nicht anzapfen können?
    Danke Konrad

  39. Peter

    Servus Hans,

    wie ich sehe, haben die Schweizer genau die gleichen Problemchen wie die Deutschen und schließen erneuerbare Energien an alte Techniken an.

    Ohne Zweifel hast du den Eigenverbrauch erhöht und den Verbrauch gesenkt und das auch super umgesetzt.

    Jedoch wäre es meiner Meinung nach schlauer den Warmwasserverbrauch zu analysieren und dort zuerst einmal zu reduzieren, sodass man am Ende gar nicht «soviel» Wasser erwärmen muss…..

    LG Peter aus Deutschland

  40. pietrosuisse812

    Hallo Hans

    Was für einen Heizstab im Boiler verwendest du? Der muss ja auch irgendwie angesteuert werden? Ich habe einen Boiler von Meier Tobler. Der von Werk angedachte LAN fähige Heizstab war zu lang und wir mussten den konventionellen einsetzen.
    Ohne einen Ansteuerbaren Heizstab geht das ja sonst nicht?
    Danke für dein Feedback.

    Habe auch PV und Loxone installiert. Nur die Wärmeluft Pumpe ist leider Dumm und nicht integrierbar. Das wäre vermutlich die effizienteste Variante wenn ich die Wärmepumpe direkt über Loxone steuern könnte und so den Solarstrom nutzen.

    Grüsse Peter

  41. Roger

    Hallo Peter,

    Ich antworte Dir mal, weil wir offenbar die fast gleichen Wärmepumpen/Boiler haben. Im Tobler Boiler habe ich den konventionellen 400V/3Phasen Heizstab mit drei Heizelementen drinn, total 5.6kW (1x 2.8kW, 2x 1.4kW). Ich steure diesem mit einem 3phasen-Thyristor an, welcher einen analogen 0-10V (oder 0-20mA) Eingang hat. Wie Du dem das Signal mit Loxone gibst, kann Dir sicher Hans erklären (ich steuere über Siemens Logo).

    Die WP haben oftmals einen Eingang, bei dem man mit einem Relais die Pumpe in Standby versetzen kann (Kontakte offen). Ich kann damit ferngesteuert die Heizung selber steuern, damit sie nur zu gewissen zeiten einschaltet, oder erst in der Nacht, wenn wir z.B. aus dem Urlaub nach Hause kommen. Eine andere Steuerung macht nicht viel Sinn, denn am Abend und für den Morgen hast Du nix vom Dach und willst es doch warm haben. Daher ist das Einzige was da hilft eine Batteriespeicher zu nutzen, der Dir am Tag die Energie sammelt und Abends wieder hergibt, wenn man sie braucht, aber nichts vom Dach kommt.

    Viel Erfolg und Grüsse
    Roger

  42. dahu4wa

    Gibt es bei der Ansteuerung mit Wellenpaket bzw Phasenanschnitt nicht einen Denkfehler?
    In der Zeit, in der der Boiler eine Halbwelle/Teilwelle nicht «verwendet», wird doch auch der erzeugte Strom der PV Anlage nicht genutzt und eingespeist?

    Läuft also ein Boiler zb auf 1/2 der Leistung und verwendet nur jede zweite Halbwelle, so wird doch auch nur 1/2 der erzeugten Leistung der PV Anlage genutzt. Oder habe ich hier einen Denkfehler? 😀

  43. Stephan

    Das mit dem «Denkfehler» beschäftigt mich auch seit einigen Tagen. Ich stehe vor dem gleichen Problem: bekomme in den nächsten Tagen meine 7kWp-PV mit BYD HVS 10.2. Rückspeisung steht verständlicherweise in der Prio-Liste der (selbst geschriebenen) Regelung an letzter Stelle – Vermeidung von Stromentnahme aus dem Netz an Oberster – gleich gefolgt von Einsparung des Gasverbrauches. Letzteren möchte ich mit einer elektr. Heizung, angeschlossen am (nicht genutzten) Solarthermie-Anschluss am WW-Vorratsbehälter (300l) – realisieren. Meine Überlegung/Bedenken/Sorge ist folgende: ich würde gern die Regelung der Heizung (ca. 4kW, 3Ph.) via gesteuertem Nullspannungsschalter realisieren. Die Idee: ein Paspi-Zero bekommt ein Nullspannungssignal (ZCD) und „zündet“ anschließend den Nullspannungschalter (der ZCD wird nur für das „synchrone“ Timing verwendet). Je nach gewünschter Leistung (0 … 100%) verteilt die Steuerung jetzt „Zündimpulse“ so, dass sie über eine Sekunde (100 Halbwellen) die gewünschte Leistung ergeben (man könnte bei 33% z.B. 33 Halbwellen hintereinander das Signal am Nullsp.schalter stehen lassen, dann 77 Halbwellen warten – oder einfach jede 3te Halbwelle einmal zünden … ). So, der Gedanke den ich nicht auflösen kann: angenommen ich ermittle, dass aktuell 2kW rückgespeist werden – dann würde die Regelung für den Heizstab auf 50% (von 4kW Heizleistung) stehen. Soweit so gut. Wenn man aber jede Halbwelle betrachtet wird ja hier (wenn auch nur sehr kurz) die kpl. Leistung von 4kW verbraucht, wie reagiert der WR und der Zweirichtungszähler von meinem Stromlieferanten? Ist Letzterer „träge“ genug (ist natürlich schon die neueste Generation) um diesen kleinen „Ausrutscher“ zu verzeihen? Oder ziehe ich dann ohne es zu merken 50% der Heizleistung aus dem Netz? Dann wäre eine (kombinierte) Phasenan- und abschnitts-Steuerung vllt. doch besser …
    Hat hier Jemand eine Idee/Antwort?

    • Kai Riek

      Habe dank dieses Artikels auch den Eigenverbrauch meiner PV Anlage erhöht. Ich habe bei mir die Phasenanschnittsteuerung statt Pulspaketsteller eingebaut. Ich hatte zuerst wie oben geschrieben den Pulspaketesteller. Die Anschaltzeit war dabei so lang (~1s), dass der Heizstab immer mit seinen vollen 6kW losgelegt hat. Da wird es nix mit stufenloser Steuerung. Also direkt den Phasenanschnittsteller hinterher bestellt und ausgetauscht. Seither wird das Wasser auf 60°C geheizt, wenn ich mehr als 500W Einspeiseleistung habe. Die Temperatur wird über den Heizstab definiert, der bei 60°C einfach abschaltet und bei ca. 55°C wieder an geht. Die Leistingsregelung erfolgt ebenfalls per Loxone. Dabei verwende ich den PID-Regler Baustein, der mit einer Taktrate von 1s als reiner Integrator läuft. Momentane Parameter sind Kp=0, Ki=0,05, Kd=0. Zum Reglerausgang werden dann «3V» addiert, da der Steller erst ab rund 3,3V loslegt und dabei ca. 350W Ausgangleistung hat. Ein Analogmultiplexer gibt diese Spannung auf den Steller, wenn der Reglelausgang größer 0 ist. An sonsten gehen 0V (aus) auf den Steller, wenn am Regler «nix» rauskommt.

      • August

        Hallo Kai,
        könntest du bitte genauer erläutern, was du mit dem PID-Regler im Detail machst?

        Du schreibst «Die Leistingsregelung erfolgt ebenfalls per Loxone. Dabei verwende ich den PID-Regler Baustein, der mit einer Taktrate von 1s als reiner Integrator läuft. Momentane Parameter sind Kp=0, Ki=0,05, Kd=0»

        Was ist der Eingang des PID-Reglers (die Regelgröße) und was der Ausgang (die Stellgröße)?

        Du regelst damit vermutlich die am Heizstab einzustellende Leistung, warum kann man das nicht einfach so machen?:

        Leistung am Heizstab := PV-Überschussleistung – Leistungsreserve für andere Hausgeräte

        Beispiel:
        Überschussleistung aktuell 5 kW
        Dem Heizstab gibt man dann z.B. 4,8 kW über den Thyristorsteller vor (mit 200 W Leistungsreserve für andere Geräte)

        Und das passe ich kontinuierlich entsprechend der gerade aktuellen Überschussleistung an.

        Wozu brauche ich da einen PID-Regler?

  44. Roger

    Das ist alles kein Problem weder bei Wellenpaket noch Phasenanschnitt (letztere mögen unsere EW’s nicht so gerne, aber ich habe seit 2 J kein Problem). Ein Denkfehler ist das nicht, denn tatsächlich wird der Teil nicht genutzt, wo z.B. die Phase mit dem Delay angeschnitten wird. Aber das spielt keine Rolle, denn wenn aktuell 2kW vom Dach kommen, 1 kW vom Haus genutzt werden, dann wird das restliche kW aus dem Phasenschnitt entnommen. Einfaches Beispiel: ein 2.3kW Boiler an einer Phase wird per Phasenanschnitt gesteuert. Sind also bei Volllast 10A. Nun steht von der PVA 1.15kW als Überschuss zur Verfügung, dann wird die Phase zur Hälfte abgeschnitten. Und da ein Heizstab (Widerstand) eine träges Element ist, mittelt sich das ganze über eine Sekunde gesehen sehr flach und man erhält eine saubere Leistungsabgabe an den Boiler.

    @Stephan: Deine Theorie ist sicher richtig aber ich würde mir da gar keine Gedanken machen. Einfach einen Thyristor-Steller vor den Boiler schalten und der erledigt dies problemlos. Bei meiner Kostal Anlage lese ich laufend das Meter (KSEM) aus, welches Bezug/Einspeisung zurückgibt. Steigt die Einspeisung über 50W, steuere ich damit den Tyristorsteller (bei mir ein Celduc SGTA4654), womit alles über 50W dem Boiler zugeführt wird. Damit erhalte ich einen perfekten Eigenverbauch, ohne eine teure Batterie verwenden zu müssen.

    Mit einer Batterie macht eine solche Ansteuerung eines Boilers weniger Sinn. Denn so wird einfach die Batterie geladen und dann entladen, wenn nichts mehr von der Sonne kommt. Und im Winter wird die eh immer leer sein, denn der Hausverbrauch wird höher sein, als das, was man in die Batterie bringt. Somit wird der Boiler ganz normal in der Nacht vom EW freigegeben und wenn’s doch was in der Batterie hat, zuerst von dort genutzt, bevor vom Netz was bezogen wird. Das Laden des Boilers macht einzig dann Sinn, wenn die Batterie um 13:00 schon voll vollständig nachgeladen wurde und man den Rest nicht einspeisen will. Doch wird dann die Batterie auch nicht vollständig genutzt, denn auch wenn man gross kocht, wenn keine Sonne mehr da ist und auch sonst Strom verbraucht, die 10kWh kriegst Du kaum weg über Nacht. Anders ist es jetzt in der Übergangszeit, da meine WP doch noch am Morgen anspringt um es schön warm zu machen. Aber dafür lohnt sich der ganze Aufwand niemals.

    Fazit: ohne Batterie möglichst viel Automation einbauen, damit der Eigenverbrauch optimiert wird, mit Batterie kann man das getrost weglassen, da der Speicher gefüllt wird, wann möglich und geleert wird, wann nötig.

  45. Stephan

    @Roger Danke für Deine Antwort. Allerdings kann ich Dir nicht ganz zustimmen. Eine 7kWp-Anlage im Sommer an einem schönen Tag (14h Sonne – ich rechne mal mit 10h) – ergibt ca. 70kWh. 10kWh gehen in den Akku (vorausgesetzt der ist kpl. leer), 15kWh verbrauchen wir im Jahres-Mittel am Tag … da bleibt relativ viel Energie «übrig». Mit einem 3kW-Heizstab könnte ich 300l (wenn – theorethisch) das Wasser von 15° auf 65° anheben was ca. 18kWh verbraucht. Immer noch viel übrig … Ich denke schon, dass der Batt.-Speicher sich lohnt. Bei mir vor Allem – wegen des rel. hohen Grundstrombedarf (also auch Nachts) wegen der kleinen (Mini-)Server-Farm im Keller auf der Testumgebungen von Kunden laufen (VM-Server, NAS, Switches, WLan … usw.)
    Dann noch einmal die Frage nach dem «Thyristorsteller» … (ich bin Elektroniker, kenne mich da also recht gut aus). Mein Favorit ist eben eine Vollwellen(bzw. Halbwellen)-Variante – die die Wellen weder an- noch abschneidet (aka «Schwingungspaketsteuerung»). Hier ist eben die Frage wie der WR und Stromzähler während einer Halbwelle reagiert … das werde ich wohl nur durch Tests herausfinden. Ein Phasenan- oder/und (geht auch kombiniert!) -abschnitt wäre mathematisch die beste Variante, hier wird tatsächlich der Strom auf einen bestimmten Wert (P = U2 / R … U->Abschaltspannung und R der Wiederstand des Heizstabes) limitiert – leider generiert das eben auch «unschöne» Transienten …

  46. Konrad

    Hallo Zusammen,
    das Thema interessiert mich ebenfalls sehr bzgl. Verbrauchsopimierung. Habe keinen Akku. Und auch nur einen normalen Siemens-Boiler. Deshalb ist da leider die Wassertemperaturmessung nicht möglich. Würde das ganze nochmal verbessern helfen.

    Bzgl. der Halbwellensteuerung habe ich auch meine Bedenken. Zumindest theoretisch. Und in einem anderen Thread (Finde ich gerad nicht) wurde geschrieben, dass das eben aus den von Dir geschilderten Gründen nicht funktioniert.

    Aber vermutlich käme es wirklich auf einen Versuch an. Die Frage ist, wie machen das die Wallboxen?? Da scheint es zu funktionieren. Müßte ich aber ggf bei Sonnenschein nochmal genauch checken, ob da auch wirklich der Zähler vom EVU dann nicht bzw nur gering läuft. Das Smartmeter von Fronius zeigt zumindest an, dass es klappt.

  47. Roger

    @Stephan: Dem WR und Meter ist das völlig egal 🙂 Funktioniert problemlos mit Phasenanschnitt oder Wellensteuerung. Ich habe mich eigentlich nur für den Phasenanschnitt entschieden, weil das Bauteil klein ist und auf die Hutschiene passt. Angesteuert wird er mit 4-20mA.

    Leider hat Deine Rechnung einen Fehler, denn Du produzierst niemals von 08:00 bis 18:00 die volle Leistung – ausser Du veränderst dauernd den Winkel und läufst mit den Panels der Sonne nach 🙂 Meine 10kW Anlage liefert bei einem super Sommertag ca. 70kWh. Den Boiler leert man auch nie, das heisst bei 3kW mit 300l bist Du bei etwa 5-7kW Nachladen pro Tag (auf 60-62°C). Das heisst, Deine Ideal-Rechnung kann aufgehen, aber man hat nie jeden Tag ideale Bedingungen und 6 Monate höheren Verbrauch wegen der Heizung (bei mir ist alles elektrisch, 36kWh/Tag im Jahesschnitt mit Tesla-laden). Deine 15kWh/Tag im Schnitt weisen auf eine Fossil-Heizung hin. Du musst es genau rechnen, denn dann wenn man viel mehr verbraucht, produziert man auch viel weniger und umgekehrt. Ich habe die Rehcnung gemacht und eine 10kW Batterie würde mir eine Amortisation von 32 Jahren bedeuten … rechnet sich nie.

    @Konrad: Eine Wallbox darfst Du weder mit Phasenanschnit noch Wellenpaket steuern – niemals. Das Laden des Fz wird über den Ladestrom gesteuert, den die WB dem Fz über den Pilotdraht mitteilt (per PWM). Das heisst man schaltet 1 oder 3 Phasen voll an das Kabel und sagt dann dem Fz mit welchen Strom es laden soll. Alles andere verabschiedet das BMS im Fz.

  48. Konrad

    Missverständnis: Ich meinte nicht die Wallox mit mit Phasenanschnitt zu steuern, sondern dass die Wallbox auch den Energiefluß steuert. Bzw, wie Du ausgeführt hast wohl dann das KFZ. Wobei auch da gemäß I=U/R vermutlich die Spannung geregelt wird !? Oder über mehr oder weniger Akkuzellen der Widerstand verändert wird!?

    Bzgl. Speicher kann ich das bestätigen. Mein Solateur wollte mir auch einen Speicher verkaufen. Absoluter ökonomischer Unsinn. Ich kam auch so auf 30 Jahre Amortisationszeit. Kann das nun auch belegen, da ich von Fronius die Tagesdaten am Monatsende bekomme und die in ein Excelsheet einpflege. Dort berechne ich, was täglich ein 5 kWh-Speicher gebracht hätte. Wenn es interessiert, kann ich nach den Zahlen schauen…

    Nichtsdestotrotz ist die Frage nach der praktischen Erfahrung bzgl. Halbwellensteuerung noch offen. 😉

    Wie steuerst Du deine Heizung? Ich habe auch Elektro (Marmor) und bin am überlegen, wie man das in den Griff bekommen kann (mit Node-Red oder Domoticz oder ählich auf einem Raspi). Erste Versuche nur An/Aus mit einem Boiler habe ich am laufen. Aber um das richtig zu machen gehört natürlich viel mehr dazu.

    Bzgl. eAuto habe ich evcc im Einsatz. Klappt super :). Sehr empfehlenswert.

    Gruß
    Konrad

  49. Roger

    @Konrad Die Heizstäbe im Boiler (5.6kW) steuere ich über den Thyristorsteller an. Die Wärmepumpe kann leider nur on/off. Ich habe daher einfache Logiken programmiert, wo ich einfach manuell einstellen kann, welchem Verbraucher ich den Vorrang gebe. Habe ich eine längere Reise vor, so priorisiere ich das Fz, hat der Boiler zuwenig Ladung bekommen, kann ich diesem Vorrang geben. Dann noch einfach 3 %-Stufen, 100, 80, 60% der WP, wo ich einfach Betriebszeiten vorgebe. Hat die WP selber schon drinn, aber ich kann die so übersteuern. Nutze ich eigentlich nur, wenn wir im Winter weg sind.

    Viele Grüsse
    Roger

  50. Stephan

    @Roger: das mit dem Boiler ist klar, deswegen schrieb ich ja auch «wenn» (das war missverständlich von mir, stimmt). Und Du hast Recht, es ist eine Gastherme. Ich denke schon mal vorsichtig darüber nach Diese durch eine Wärmepumpe (Luft) unterstützen zu lassen.

    Das mit der Amortisierung des Speichers stimmt so wahrscheinlich. Meine Gedanken gehen da eher in die Richtung der kommenden/drohenden Preisspierale (nach Oben natürlich) ein Schnippchen zu schlagen (gar nicht mal so sehr aus finanzieller Absicht). Und da ich wie gesagt einige Dauerverbraucher habe möchte ich die Nachts aus dem Speicher versorgen.

    Für mich ist die Frage bzgl. Phasenanschnitt / Wellenpaket auch noch nicht geklärt. Nochmal mein Argument (bzw. Frage): woher kommt der Strom – sagen wir mal im Peak des Sinus, wo er am höchsten ist (ohmsch. Verbraucher vorrausgesetzt)? Das Netz hat einen sehr kleinen Innenwiederstand, wäre also sofort in der Lage den Strom zu liefern. Der WR «drängelt» sich ja durch eine leicht höhere Spannung nach vorn … bis zu dem Punkt wo die Strombegrenzung greift, dann fällt die Spannung leicht ab was bedeutet, dass in diesem Moment der Strom vom Netz kommt. Das Alles hängt davon ab wie die Strombegrenzung des WR arbeitet bzw. wieviel % pro Welle mehr geliefert werden können und die Begrenzung über das zeitl. Integral geregelt wird.

    Danke für Euren Input! 🙂

  51. Stephan

    Übrigens, ich berechne den Amortisierungszeitraum eines Speichers etwas optimistischer. Ich habe einen Nacht-/Ruheverbrauch von ca. 400W (wie schon gesagt, Rechner, Netzwerk etc plus zwei Kühlschränke nebst «Kleinkram») – zusätzlich käme am Abend noch kochen, TV/Musik hinzu (der Panasonic Plasma + Yamaha A3080 «genehmigen» sich leider Einiges aus der Steckdose). Wenn ich es an 200 von 365 Tagen schaffe den Speicher Nachts kpl. auszunutzen (10kWh) und von einer Strompreiserhöhung von (NUR!!!) 3% ausgehe (beginnend mit 35ct) komme ich auf 8 Jahre (Anschaffungspreis ca. 7k€). Zugegebenermaßen sind hier optimistische Komponenten enthalten (Speicher am Beginn des Abends voll, Morgens kpl. leer, also zu 100% genutzt) – beim Strompreis bin ich mir nicht sicher ob 3% Steigerungsrate reichen …

    Wie schon Oben geschrieben, dieser (finanzielle) Aspekt ist für mich nicht der Ausschlag für den Speicher (im Übrigen auch kein ökologischer Gedanke, ich bin der festen Überzeugung, dass Akku-Pakete (speziell in dieser Größe) in Summe mehr Schaden an der Umwelt anrichten als sie wettmachen).

  52. Martin

    Guten Abend
    Ein sehr spannender Blog. Ich plane auch gerade meine PV Anlage. Mit Schichtenspeicher und zwei Heizstäben zur Unterstützung der WP und Nutzung von Ueberschuss Solar Strom. Ich plane als Steuerung SMARTFOX PRO einzusetzen. Hat jemand damit Erfahrung / Kann er den empfehlen?
    Meine WP ist schon 12 Jahre alt. Nach einem Firmwareupgrade sollte sie SG Ready sein. Meine WP kann leider nicht bivalent betrieben werden.
    Ich bin von Hause aus Informatiker und mit Hardware/Heizung nicht so vertraut.
    Vielen Dank für eine Antwort/Feedaback.
    Viele Grüsse
    Martin

  53. Philipp Huber

    Hallo Hans

    Dein Beitrag ist sehr inspirierend!

    Ich möchte die selbe Lösung für fast den gleichen Setup (6kW el.Boiler, Heizwiderstände im Dreieck geschaltet, 12 kW PV Anlage).

    Ich habe mich mit Chiemtronic unterhalten um mehr Details zu erfahren. Die Thyristorsteuerung schaltet oder verhindert jeweils in einer Sekunde die 100 Halbwellen.
    Damit lässt sich auf 1 Prozent genau Leistung schalten.
    Allerdings funktioniert das mit der störungsarmen Wellenpacketsteuerung bei Dreieck-Beschaltung nur beschränkt: 2 der 3 Heizwiderstände lassen sich so im null-Durchgang schalten. Doch dabei wird der 3. Heizwiderstand sowohl bei Vollast zu- wie auch abgeschaltet.

    Das lässt sich leider nicht verhindern bei einer Dreieck-Beschaltung. Evtl müsste ich den 3. Heizwiderstand ausbauen bzw. abhängen.

    Gerne würde ich von dir noch mehr Details lernen.

    1. Bemerkst du keine Störungen 2 mal pro Sekunde aufgrund der oben beschriebenen Problematik?

    2. Ein weiteres Problem dieser Thyristorsteuerung ist diese 1-Sekunden Schaltperiode.
    Moderne digitale Energiezähler (konkret neuste Generation von z.B. Landis&Gyr) haben ein Samplinginterval von 100 ms.
    D.h. bei z.B. Ansteuerung dieser Thyristorsteuerung von 60% wird der Zähler 6x voll eingeschalten und 4x ausgeschalten messen anstelle der beabsichtigten gedimmten 60% der Boilerleistung.

    D.h. ich werde auf der Rechnung des E-Werks in 6 von 10 Messperioden vom E-Werk beziehen und in 4 von 10 Messperioden ins E-Werk einspeisen, anstelle der erwarteten ausgeglichenen 0 kWh.

    Hast du noch einen mechanischen Zähler, der diese 1-Sekunden Perioden ausgleicht?

    Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.

    LG
    Philipp Huber, Baselland.

    • Kai Riek

      Das lange Puls-Pausenverhältnis habe ich auch beobachtet. Moderne Messeinrichtungen blicken das sofort und rechnen dann auch entsprechend die hohe Leistung ab. Aus diesem Grund habe ich mich dann nachträglich für den Phasenanschnittsteller entschieden.

      • Philipp Huber

        Hallo Kai, danke für die Bestätigung meiner Vermutung. Hast du keine Störungen im WLAN (Radio, ok wer hört heute noch LW Radio…) etc. mit der Phasenanschnittsteuerung bei dieser hohen Leistung?

        • Roger Gerl

          Ich nutze ebenfalls die Phasenanschnittsteuerung für die Überschussladung des 5.6kW Boilers (Steuerung mit Siemens Logo). Dies ohne jegliche Probleme mit Störungen oder anderen RFI Einflüssen.

    • Fabian

      Hallo,

      ich habe mal beim Hersteller für meinen Zähler nachgefragt, die Antwort sh.u.
      Die Frage würde das mit der Wellenpaketsteuerung und dem Leistungssteller von Chiemtronic dann für meinen Zähler funktionieren oder nicht?

      «ein EasyMeter Drehstromzähler der Reihen Q3A, Q3M oder T3M ermittelt die Energie in 1 Sek (1000 ms) Intervallen. Die Energiemesswerte der Einzelphasen werden dabei miteinander verrechnet (saldierender Zähler), das Gesamtergebnis dann je nach Vorzeichen auf die zugehörigen Energieregister inkrementiert.
      Die interne Abtastrate der ADCs liegt bei 500kHz um auch nicht-sinusförmige Messgrößen bis über 150kHz sicher und richtig erfassen zu können.»

      Danke
      VG Fabian

  54. DRS

    Wenn man einen Boiler ersetzen muss, würde man sich heutzutage nicht einen Wärmepumpen-Boiler anschaffen? Der ist ja um Welten effizienter als ein herkömmlicher mit Heizstab und ich nehme an, es gibt Modelle, die gleich smart steuerbar sind, ohne zusätzliche Hardware.

    • Sebastian

      Dieses Thema würde mich auch sehr interessieren. Wir planen unseren 25 Jahre alten, 2-phasig angeschlossenen 300l Domotec Boiler zu ersetzen. Im Moment steuern wir den Eigenverbrauch der rund 3.2kw mit einem Shelly Pro2 und einem Schütz parallel zur Tag/Nachtschaltung bzw. Sperrschütz. Eine neuer Boiler/Heizstab soll dann direkt via Hausautomation (OpenHAB) steuerbar sein. Gibt es dazu Empfehlungen?

  55. Bernd

    Hallo in die Runde

    Gibts den Loxone Programmentwurf nicht nur als Bild, sondern als Programm zum herunterladen ?

    Danke für die Information.

    lg Bernd

    • Kai Riek

      Ein Programm zum herunterladen wird wenig erfolgreich sein. Ich weiß zumindest keinen Weg, wie ich Teile der gesamten Hausprogrammierung separat sichern kann.
      Eine Möglichkeit wäre eine Loxone Konfig, die ausschließlich diesen Teil enthält. Den müsstest du dir in deine eigene Gesamtkonfig kopieren oder händisch übertragen.
      Habe wegen Urlaub meine eigene Konfig nicht griffbereit, sonst hätte ich schnell einen Versuch gewagt.

  56. gekrne@t-online.de

    Ich wollte das auch mit Halbwellensteuerung realisieren. Da gab’s ein günstiges und gutes Modul aus China. Habe zwischenzeitlich ebenfalls wo gelesen, dass es bestenfalls mit Phasenanschnitt funktioniert, aber nicht mit Halbwellensteuerung. Wobei es m.W. noch keiner so richtig nachgemessen hat.

    Ich werde also auch Phasenanschnitt, oder eine Kochplattenschaltung realisieren. Diese müßte in jedem Fall funktionieren, aber hat halt keine so genaue Abstufung der Leistung.

    Hat vielleicht irgendeiner einen Siemens Boiler und kann mir dazu Realisierungshinweise geben? Ist es möglich den eingebauten Temperaturfühler irgendwie auszuwerten?

    @Roger, ich vermute Du verwendest dann da ein Analogmodul?

  57. Roger

    Ja, ich nutze einen 3-Phasen Thyristor-Steller (Cellduc SGTA4654), der über einen Analog-Eingang (4-20mA) angesteuert wird. Die Ansteuerung läuft über ein Analog-Output Modul für die Siemens Logo! Mein «dummer» 400l Boiler (Tobler aus 2009) hat einen einfachen Einsatz mit 3 Heizstäben, jede auf einer anderen Phase. 2x 1.4kW und 1x 2.8kW = 5.6kW. Je nach System sind solche Analog-Ausgänge ja schon vorhanden. Smartfox z.B. hat die Ansteuerung des Cellduc direkt implementiert, also nur Anschliessen und fertig.

    Temperatur wird über das eingeschraubte Rundinstrument angezeigt. Die Ziel-Temperatur wird am einstellbaren Bimetall bei den Heizstäben definiert. Eigentlich gleich wie bei Raumthermostaten. Das funktioniert bei mir problemlos, heisst, er lädt einfach mit Überschuss und der Boiler schaltet selber ab, wenn er voll geladen ist. Den Thyristorsteller lasse ich noch angesteuert, bis ich nach 30 Sek keine Last mehr auf dem SmartMeter sehe. Wenn es tagsüber zu wenig Überschuss gab, um den Boiler voll zu bekommen, dann aktiviere ich Nachts um 01:00 den Thyristor-Steller mit 100% und so wird er über das Netz nachgeladen.

    Das sollte mit jedem Heizstab (Ohmscher Verbraucher) problemlos funktionieren. Man muss ev. die Ladekurve in seine Lösung programmieren, denn auch wenn der Thyristor-Steller linear angesteuert die Phase anschneidet, so sieht die Ladekurve selber wie ein Sinus aus (oder Hysterese). Ich habe dies nicht gemacht, sondern einfach einen Regelkreis gebaut, der immer nachregelt, wenn der PV-Überschuss sich nach Oben/Unten verändert. Da die Heizstäbe rel. träge sind, klappt das sehr gut.

    Wenn Du einen moderneren Boiler hast, dann ist ev. die Ansteuerung und das Auslesen der Temperatur anderweitig möglich. Bei meinem müsste ich das Einschraubthermometer durch einen Temperaturführer austauschen und an einen Modbus Converter anschliessen. Alles da, aber ich müsste den Boiler mal teilentleeren (es fehlt die Lust dazu).

    Viele Grüsse
    Roger

  58. Ingo

    Super Beitrag. Stehe gerade auch vor dem Problem, dass mein Rotex WW Speicher eine 3kw 230V Einphasen Heizpatrone hat.

    Habe über FHEM eine Steuerung gebaut, die über einen Lastschütz und eine WLAN Steckdose die Patrone bei Überschuss ansteuert. Klappt super, jedoch halt nur wenn mehr als 3kw von der 6,3kwp PV kommen. Überlege nun, wie ich die Heizpatrone Leistungsmäßig mit DIY begrenzen kann.

    Hast du dazu auch einen Tipp?

  59. Waldo

    Hat jemand erfahrung mit dem Samrtfox Leistungsteller? https://smartfox.at/wp-content/uploads/2022/11/Datenblatt-Leistungssteller_3ph_6kW.pdf

    Das Datenblatt ist recht spärlich und es bleibt unklar in welchen Modi dieser funktioniert.

    Eigentlich möchte ich einen alten Stiebel-Eltron SHW 200 Boiler ansteuern, der hat viele verschaltungsmöglichkeiten, zB 3x 230V für 2/4/6 kW oder eben auch eine 400V Leistungstellung. Dazu würde ich auch einen temperaturfühler verbauen, finde aber im moment noch keine gute Lösung die passt. @Roger, welches Modell hast du denn bereits?

  60. Ueli

    Wusste ich doch, dass da draussen längst Profis am Werk sind, die auf meine Fragen kreative Antworten parat haben 🙂

    Wir stehen erst am Anfang unserer PV-Transformation. Unsere Chance: Das Haus zählt zur älteren Generation, wir heizen mit Holz im Kachelofen, und unten im Keller steht ein Sodbrunnen mit Potenzial für eine Wärmepumpe irgendwann down the road. Über Heizöl, Gas und ähnliche Dinge haben unsere Vorbesitzer und wir den «Leapfrog» gemacht.

    Die konkrete Frage, anschliessend an die Boilergeschichte oben: Wie lassen sich bestehende, z.T. ältere Haushaltgeräte so in ein PV-Setting einbinden, dass der Verbrauch optimal gesteuert werden kann? Gibt es ein Art «smart box» als Gateway für sämtliche Verbraucher?

  61. Konrad

    Klingt cool Ueli,
    auch wenn mir der Begriff Sodbrennen nichts sagt. Muss dann meine Ente fragen…

    Ich habe auch ein altes Haus, mit Grundofen und elektrischer Marmorheizung. Gesteuert wird mit einem Raspberry und Node-Red. Als Basisinstallation habe ich: ei23.de drauf.

    Gesteuert wird derzeit Wasserboiler und eine Heizung. Weitere sollen folgen. Waschmaschine hängt über eine WLAN-Steckdose auch dran, aber mehr für Information. Bringt auch nicht viel solche Geräte zu steuern, da geringer Verbrauch.

    Extrem viel bringt eAuto. Das wird über evcc gesteuert. Sehr empfehlenswert. Klappt super und die Jungs entwickeln fleißig weiter. Du kannst da auch andere Verbraucher, wie Wärmepumpe etc mit dranhängen. Da tauchen immer Mal wieder Fragen in der Diskussion auf.

    Gruß
    Konrad

  62. Philipp Huber

    Das passt genau zu meinen Recherchen. Ich bin Elektro&SW Ing und arbeite als Dienstleister. Wir haben auch SW (Firmware) für neue Elektrozähler geschrieben. Diese arbeiten im 100ms Takt, d.h. mitteln für 100ms die Leistung und addieren sie über die Zeit.
    Ich wurde durch dein Projekt mit dem Warmwasserboiler auf diesen Blog aufmerksam und geniesse deine Beiträge, aber bei diesem Beitrag war ich bereits von Anfang an skeptisch bezüglich dem eingesetzten Thyristormodel. Ich habe mich bei der Herstellerfirma erkundet und sie haben mir bestätigt, dass ihrer Regelung von 0 bis 100% genau wie im obigen Link beschrieben in einer Periode von 1s abläuft. Bei 50Hz ergeben sich 100 Halbwellen und die werden schön sequentiell dazugeschaltet. D.h. bei einer Einstellung von 30% werden zuerst 30 Halbwellen durchgeschalten und dann 70 Halbwellen unterdrückt. Leider ergibt das beim modernen Stromzähler mit 100ms Messfenster 3 x Vollast und 7 x keine Last.
    Zusammen mit der PV Anlage ergibt sich dann 3x pro Sekund Bezug (zum normalen Preis) und 7x Einspeisung zum reduzierten Einspeisepreis. Wir wollten aber eine Nullsumme erreichen: der Zähler soll dauernd (idealerweise) 0 kW messen.

    Deshalb bin ich gerade am entwickeln einer eigenen Triac Steuerung für 6000W. Phasenanschnitt ist für mich auch keine Lösung, deshalb arbeite ich ausschliesslich mit kompletten Halbwellen.
    1. Mit einer Phase haben wir 10 Halbwellen pro 100ms, die wir zu und abschalten können. Und diese sollen auch regelmässig über die Zeit verteilt sein.
    2. Mit 3 Phasen haben wir 20 Halbwellen pro 100ms (etwas schwieriger zum verstehen) und es lässt sich damit durchaus ein Halbwellenmuster gestalten, dass innerhalb 100ms regelmässig Halbwellen hinzuschaltet oder unterdrückt.
    Ich erreiche zwar nicht 1% Schritte sondern 5% Schritte aber damit lässt sich durchaus arbeiten.
    Simuliert habe ich bereits alles 🙂 Feedback und Kritik herzlich willkommen.

  63. Konrad

    Danke Philipp für die ausführliche Erklärung. Da scheint sich jemand ja richtig gut auszukennen.

    Was ich mich frage, wie regelt eine Wallbox Vielleicht kannst Du dazu auch einen Aussage machen. Denn da funktioniert es. Ich verwende evcc, welches genau nachregelt. Ich habe da die Zählerstände des EVU-Zählers notiert und das Ganze über 3 h beobachtet. Es fand tatsächlich – trotz Regelung der Wallbox weder eine Einspeisung noch ein Bezug statt.

  64. Philipp Huber

    Mit der Wallbox verhält es sich komplett anders.

    Tatsächlich beeinflusst die Wallbox deine 3 Phasen nur durch simples Einschalten (nach Einstecken, zu Beginn des Ladens) und Auschalten (irgendwann zwischen Ende des Ladens und dem Entriegeln des Steckers vor dem Ausstecken).

    Die Dosierung der Lade-Leistung findet im Auto selbst statt. Das heisst, das Auto benötigt von der AC Wallbox ganz normale 220 V (in Europa) 1 oder 3 Phasen (EV detektiert selbst, was im Stecker anliegt) und zwar UNVERÄNDERT, direkt, wie aus der Steckdose. Das EV wandelt AC nach DC und zieht dann seine DC Ampères wie jeder andere Verbraucher, d.h. mehr oder weniger.

    Die Wallbox steuert diesen Bezug über ein separates 12V Signal (Control Pilot, eines der oberen 2 pole in deinem 5 poligen AC Ladestecker). Mit diesem Signal (Puls-Pauseverhältnis in 1kHz) teilt die Wallbox dem EV mit, wie viele Ampères das EV von den angeschlossenen 220V Phasen ziehen darf und kann den Bezug auch komplet unterbinden.
    Wenn nicht unterbunden liegt die steuerbare Stromstärke bei min 6 A und max irgendwo bei max 80A.
    (Das Maximum ist aber wiederum auch durch das Kabel beschränkt, das im 2. Steuersignal Proxy-Pilot angibt, für wieviel A es max ausgelegt ist. Auch das Auto hat natürlich ein oberes AC Strom-Limit.)

    Fazit, es findet keine Halbwellen-Unterdrückung oder Phasenanschnitt statt, der Verbrauch ist linear und damit ideal für jeden Leistungszähler.

    P.S. Eine geregelte Ladestation (Wallbox) war mein vorheriges Projekt. Es läuft seit 3 Monaten einwandfrei. Ich messe mit Shelly 3EM und leite alle nicht-benötigte Leistung is EV um. Da es nur ein 12V/-12V Steuersignal zu regeln gab, brauchte ich keinerlei Leistungselektronik. Die Schaltung der 220 V habe ich mit normalen Hutschienenrelais erledigt.

  65. Roger

    Vielleicht eine kleine Ergänzung zu Philipp’s perfektem Kommentar. Der vom EV einzustellende Strom wird ihm in 1A Schritten über das Pilotsignal vorgegeben. Je nach EV startet die Ladung erst bei 6A (mein Tesla lädt bereits bei 5A) und wird dann in 1A geregelt. Der 1 oder 3 Phasen Schütz in der Wallbox muss dabei wie das Kabel auf die max. Stromstärke ausgelegt sein.

    Ich habe die Überschussladung für das EV in meine Haussteuerung integriert, sodass erst die 12kWh Batterie, dann der Boiler und danach das Fahrzeug den Überschuss bekommt. Bei Bedarf kann ich die Priorisierung ändern (z.B. vor Ferienantritt das EV laden, Batterie zu Hause braucht man dann eh nicht). Man muss einfach den einzustellenden Strom aus dem zur Verfügung stehenden Überschuss berechnen (mit 690W Schrittweite funktioniert es bei mir sehr gut). Die Befehle und Ladewerte werden bei mir per Modbus/TCP an die Wallbox übertragen (mit Phoenix Contact Controller).

  66. Konrad

    Vielen Dank für die gut erklärten Ausführungen.
    Wer die Wallboxsteuerung nicht selbst programmieren will, kann das phantastische OpenSource Projekt für den Raspi verwenden: https://evcc.io/

    Genau sowas bräuchte man jetzt noch für den Boiler, elektrische Heizung,… Vielleicht mit einem esp32 und einem Halbleiter-Relais.

    Wenn ich Phillipp richtig verstanden haben müßte der ESP den Nulldurchgang feststellen und dann innerhalb der 100 ms Halbwellen an-/abschalten!? 10 Halbwellen sind es, also z.B. bei 50% leistung dann 5 Halbwellen alle 100ms abschalten.

  67. Philipp

    Der Begin ist egal, das Signal ist periodisch. Und da der Bezug der Halbwellen auch innerhalb der 100ms verteilt ist, spielt es keine grosse Rolle.
    Und ja, ich arbeite mit ESP32 (mein Lieblings-Spielzeug). Habe gestern den PLL fertiggestellt um die Phase genau zu erkennen. Als nächstes kommt die Triac Steuerung (die Steuerung schaltet zwar bereits elektronisch nur komplette Halbwellen, aber da ich zwei Phasen ansteuern will, muss ich mich genau auf den 50Hz Takt synchronisieren). Ich werde wohl noch 1 Monat brauchen bis zum ersten Lasttest und danach noch ein paar Wochen am Webinterface weiterarbeiten :-).

  68. Philipp

    Hi Konrad, ich habe tatsächlich erwägt, das Projekt auf github zu teilen. Ich habe es noch nicht getan, da es doch einiges an Aufwand bedeutet, ein brauchbares Repo zu gestalten. Allerdings würde es mich natürlich sehr freuen, wenn es andere ebenfalls gebrauchen könnten. Ich müsste noch einiges säubern und selbst dann braucht es wohl noch ein paar Iterationen bis alles zuverlässig nutzbar ist. D.h. du bräuchtest etwas Geduld mit mir. PCBs könnte ich grundsätzlich auch weitergeben da ich jeweils 10 Stück bekomme, eine neue Version ist allerdings noch in der Pipeline, d.h. ich bestelle bei erfolgreich getestetem Prototypen. Ich arbeite mit KiKad und einer eigenen BauteileLib, auch die müsste wohl auf Github zumindest, damit das Schema peer-proofed wird. Die SW mit PlatformIO ist für Adafruit ESP32-S2 QT (Seeed XIAO-ESP32S3 würde wahrscheinlich auch gehen). Ich habe einige Sourcen, die eigentlich in eine Arduino-Lib gehörten. Auch Default Passwörter müssten noch aus dem Code etc. Und natürlich bräuchte es noch ein Readme.md.
    Wie tief bist du drin? Würde dir sharing auf diesem Level überhaupt helfen? Oder anders gefragt, welches Level würde helfen? (Die Schaltung ist für einen Boiler mit Heizwiderständen in Dreieck-Schaltung gedacht, ich denke, das ist Standart. Ein Boiler mit Sternschaltung würde 3 Triacs benötigen.)
    Da wir hier von Leistungselektronik sprechen, kann ich natürlich auch keinerlei Verantwortung übernehmen, bin ja selbst noch im Prototypenstadium. Wir sprechen von ca. 1.2V Spannung an beiden eingesetzten Triacs bei je max 10A, d.h. Kühlkörper für je 12W mit Fan-Kühlung und Spitzenspannungen von knapp 600V (400Vpp).
    Irgendwann ist das ganze dann wieder veraltet, da ein Ersatz durch Wärmepumpenboiler nicht mehr auf diese Art gedimmt werden kann. Im Moment ist aber solch ein grosser Run auf die Dinger, dass ich mich noch nicht in die Warteschlange stellen möchte. Ein neuer Boiler müsste für mich auf jeden fall wieder regelbar sein. Bezüglich diesem Regelungs-Feature habe noch keine Ahnung, was der Markt bietet.

  69. Konrad

    Grundsätzliches Interesse wäre da. Hardwarekenntnisse kaum. SW möglich. Auch bzgl. Doku könnte ich was machen. Am Besten, wir tauschen uns mal direkt aus (simplelogin.nc4qo@aleeas.com). ESP32 habe ich welche liegen. Bin aber noch nicht dazu gekommen damit was zu machen…. 🙁

  70. Rafael

    Hallo!

    wie wäre es mit der Steuerung über Tasmota. Diese software kann bereits ZC-AC DImmer (s. setoption99) ansteuern. Alles Weitere wie webui, wifi, mqtt ist bereits vorhanden. Den Nulldurchgang könnte man dann mit einem externen Eingang des ESP32 synchronisieren. Dies hätte den Vorteil, dass die Lösung universell und um weitere Sensore beliebig erweiterbar ist 🙂

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