Solarstrom effektiver nutzen

L I V E Stammtisch ab 20:30 Uhr im Chat
  • Hallo

    Bin neu hier und heisse Uwe

    habe mir ein raspberry 4 zugelegt und bin damit absolut unerfahren.

    Habe eine Solaranlage auf dem Dach und nutzte den Strom für meine Heizung und Hausstrom, Rest wird verkauft. Betreibe die Heizung mit Pufferspeicher (Wasserführend) 2Heizpatronen jeweils 3 kW und das wird gesteuerte mit einem Energieflussrelais EFR4000 IP über Stromwandlerauf drei Phasen. Mein Problem ist, es hat nur 3 Ausgänge und somit kann ich nicht den Strom effektiv nutzen. Ich würde gern jeden einzelnen KW, der auf den Phasen anliegt in die Patronen speisen

    Jetzt meine Idee, es mit dem Raspberry zu probieren und das Energieflussrelais EFR4000 zu ersetzen.

    Hat jemand eine Idee, oder gibt es was vergleichbares, wie ich die einzelnen Phasen im Schaltschrank auslesen kann und dem Pi die Einschaltwerte für die Phasen der Patronen vorgeben kann.

    Mir raucht jetzt schon der Kopf nur beim Schreiben. Wenn man das ganze weiter spinnt, denke mal, könnte man ein E Auto auch noch laden.

    Schon mal im voraus Danke für Vorschläge Uwe

  • Hallo Uwe,

    erst mal Willkommen hier im Forum!

    Solche Erweiterungen würde ich nicht mit einem Basteltechner machen, sondern mit der entsprechenden Fachfirma klären. Kostet zwar eventuell mehr, aber ein abgefackeltws Haus ist garantiert teurer. Deine Versicherung wurde sich freuen, da sie nicht zahlen muss ........

    Spoiler anzeigen

    Pi4 V1.1, 4 GB, USB3-Hub, 250 GB SSD, Bullseye 64, Mate-Desktop, SD-Card Extender (ruht)
    Pi3b Pihole (Buster)
    Pi3b, 128-GB-SSD, Buster, mit 10,1" Monitor als MM (ohne Spiegel ;) )
    orangepi zero, ohne Beschäftigung
    Pi 5 4 GB im GeekPi-Gehäuse mit externer SSD (Bookworm)


    Warnung: Raspi und Co. machen süchtig! :)

  • Wenn ich mir die Beschreibung https://www.ziehl.com/de/produkte/detail/EFR4000IP-339/ ansehen, sollte dieser Gerät das alles doch selber machen können.

    Wie ist dein WR, 1-Phasig oder 3-Phasig?

    Wenn du einen 3-Phasigen WR hast, dann solltest du auch drei Heizpatronen nutzen.

    Doch die Arbeit würde ich von dem Energieflussrelais selber erledigen lassen, das ist dafür sehr viel besser geeignet.

    Den PI könntest du vielleicht nehmen, um die Ausgabe des Relais schöner zu visualisieren.

    Computer ..... grrrrrr

  • Wenn ich das richtig verstehe, möchtest du mehr Abstufungen haben und auch mehr Heizpatronen (oder auch andere Abnehmer) einsetzen?

    Grundsätzlich hätte ich wenig Bedenken, das mit einer eigenen Regelung zu machen, so lange die Schaltelemente professionell sind, also ordentliche Hutschienen-Schaltteile, die mit einer vernünftigen Steuerspannung geschaltet werden. Was dann vorne an Logik dran hängt, ist nicht so relevant.

    Alternativ: Könntest du nicht solche Teile kaskadieren? Also an die drei Ausgänge des Stromflussrelais wiederum je ein Stromflussrelais anschließen? Wird natürlich teurer.

    Außerdem kannst du mit den Teilen, wenn ich das richtig gelesen habe, 7 Kombinationen schalten. Wenn du an einen Ausgang eine Patrone hängst, an den nächsten zwei und an den dritten vier, dann kannst du beliebige Kombinationen von 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 KW schalten.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Den PI könntest du vielleicht nehmen, um die Ausgabe des Relais schöner zu visualisieren.

    Das ist der Plan, um die 2 vorhandenen Patronen, sprich 6 einzelne KW der einzelnen Phasen, besser zu regeln.

    Mit dem Ziehl lässt es sich nicht so genau einstellen. Weil die Messung über 3 Phasen erfolgt und wenn ein Abnehmer im Haus angeht und immer noch genügend gesamt KW gemessen werden, obwohl ein Phase schon im +arbeitet, zählt der Stromzähler. Er skaliert den eingespeisten und verbrauchten Strom nicht. Heisst, ich zahle Strom obwohl eigentlich auf der anderen Seite einspeise.

  • In dem Vorschlag von Rasp-Berlin geht es die Visualisierung der Daten, nicht um das Steuern der Anlage. Dazu steht im Beitrag von Gnom eigentlich alles Notwendige.

    Ansonsten habe ich auch nicht verstanden, was du meinst :no_sad::no_sad::no_sad:

    Spoiler anzeigen

    Pi4 V1.1, 4 GB, USB3-Hub, 250 GB SSD, Bullseye 64, Mate-Desktop, SD-Card Extender (ruht)
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    Warnung: Raspi und Co. machen süchtig! :)

  • Hallo nochmal an alle und danke für die ersten Hinweise und auch Fragen.

    Ich versuche jetzt nochmal die Lage und die Anforderung sehr genau zu beleuchten - was leider etwas länger wird.

    Vorhanden:

    - ca. 7KW PV-Anlage mit 3-Phasen-WR der in das Hausnetz einspeist

    - 2x ca. 1,5 KW PV-Anlage mit 1-Phasen-WR der in das Hausnetz einspeist

    - Heizungsanlage nur mit 3-Phasen-Heizpatronen (maximale Ausbaustufe des Heiß-und Heizwasser-Speichers) - KEINE weitere Heizart

    -- 1x 9KW-3-Phasen-Heizpatrone nur am Nachtstrom und daher bisher nicht mit PV-Strom nutzbar (Patrone 3-unten)

    -- 2x 3KW-3-Phasen-Heizpatrone am Hausnetz/Tag- bzw. Normalstrom und mit PV-Strom nutzbar (Patrone 1-oben und Patrone 2-Mitte)

    --- jeder der einzelnen Phasenanschlüsse der Patronen kann einzeln verdrahtet werden und einer beliebigen Strom-Phase zugeordnet werden

    - 1x Ziehl IP4000 als Stromflussrelais im Hausnetz mit 3x Stromwandlern/Messern direkt hinter dem Stromzähler

    -- 3x Schaltausgang mit je 1KW-Schaltkapazität mit je einem nachgeschalteten Schütz, um höhere Leistungen schalten zu können und den Ziehl zu entlasten

    -- 2x 10V analog Ausgang die je den restlichen in das Stromversorgernetz eingespeisten Strom als Spannung darstellen

    - Stromzähler des Stromversorgers: elektronisch mit Einzelmessung jeder Phase des Stromverbrauchs und zusätzlich separat Stromeinspeisung jeder Phase

    - unbenutzter Raspberry PI 4B

    - Kleiner Elektroschein ;) für die einfachen Sachen.

    Bisherige Umsetzung:

    - Ziehl-Stromflussrelais schaltet Patrone 1 und 2

    -- 1x 1KW an Ziehl Schaltausgang 1 - Patrone 1-Phasenanschluss1 (Speicher-oben)

    -- 1x 2KW an Ziehl Schaltausgang 2 - Patrone 1-Phasenanschluss2/3 (Speicher-oben)

    -- 1x 3KW an Ziehl Schaltausgang 3 - Patrone 2-Phasenanschluss1/2/3 (Speicher-Mitte)

    -- Schaltprogramm schaltet bei verfügbarem PV-Strom (Überschuss vom Hauseigenverbrauch) die beste Lastkombination

    - Zur besseren Wärmeverteilung der im Speicher durch die Patronen erhitzten Bereiche wurde eine Umwälzpumpe mit Min/Max-Temperatursteuerung installiert (Umpumpen von oben nach unteres Drittel)

    - die zwei kleineren 1-Phasen-PV-Anlagen liegen installationsbedingt auf Strom-Phase 2 und 3

    Ergebnis der bisherigen Umsetzung:

    - relativ hoher Eigenverbrauch des PV-Überschusses

    - suboptimaler Heizungs- bzw. eher Warmwasserkomfort bei wechselhaftem Wetter

    - Versorger-Stromverbrauch trotz Einspeisung

    Herausforderung bei der bisherigen Umsetzung - Strom:

    - durch die Schaltung der relativ großen Lasten 2KW und 3KW ergeben sich je nach Sonnensituation sehr häufige Schaltungen

    - die Lasten verteilen sich nicht gleichmäßig auf die Stromphasen (den Hausstrombedarf nicht vergessen) , sodass auch auf einzelnen Phasen Strom aus dem Versorgernetz gezogen wird.

    -- Problem: Obwohl ein PV-Überschuss als Summe existiert und der Ziehl versucht Diesen möglichst zu verbrauchen, wird dabei teils auf 1 bis 2 Phasen eingespeist und teils auf 1 Phase Strom gezogen --> Der Stromzähler "zahlt" 10Cent für den PV-Überschuss und "berechnet" gleichzeitig 30+Cent für den identischen Verbrauch auf der anderen Stromphase

    - die Lasten 2KW und 3KW sind bei wechselhaften Wetter nicht immer sinnvoll zu nutzen --> 1KW-Schritte wären besser steuerbar

    -- oft stehen z.B. im Winter nur 2 bis max.3 KW PV-Überschuss zur Verfügung, sodass sich oft eine 1 KW-Lücke ergibt die nicht nutzbar ist

    -- es wird dann nur entweder Patrone 1 oder nur Patrone 2 "befeuert" was wiederum eine suboptimale Wärmeverteilung im Speicher ergibt

    - Viele Hausverbraucher liegen auf Stromphase 2

    - beide kleinen Solaranlagen speisen nicht auf Phase 1 ein

    - die 2x 0bis10V-Gleichstrom-Ausgänge des Ziehl sind ohne größere elektrotechnische Kenntnisse nicht als Schaltaktoren für Schützansteuerung nutzbar

    Herausforderung bei der bisherigen Umsetzung - Heizung:

    - die Heizpatronen erwärmen den Wasserspeicher physikalisch bedingt nicht gleichmäßig

    -- auch wenn warmes Wasser von unten oder Mitte im Speicher nach oben steigt, geschieht das nicht zeitnah und nicht mit maximaler Temperatur

    - Patrone 1 wird für das Heiß- bzw. Warmwasser benötigt, wenn man nicht kalt duschen will und muss daher regelmäßig und häufig laufen

    - alle Patronen schalten bei ca. 75Grad Wassertemperatur in direkter Patronenumgebung ab.

    -- wenn eine Patrone mit 3 Phasen läuft wird die Umfeld-Temperatur recht schnell erreicht, sodass alle 3 Phasen abgeschaltet werden

    - die Umwälzung kommt bei hohen Temperaturen oben im Kessel (Patrone 1) an die Temperaturgrenze der Pumpe, sodass diese unfreiwillig pausiert, wenn sie gerade am meisten zur Wärmeverteilung gebraucht würde

    Verbesserungspotential:

    - Schalten von 6x 1KW Heizpatronen-Anschlüsse einzeln anstatt größerer Blöcke

    - Optimierung der Schaltung, sodass der PV-Überschuss besser über die zwei Heizpatronen verteilt wird mithilfe der 1KW-Schritte

    - Bessere Verteilung über die Hausstromphasen, um das Ziehen von Versorgerstrom trotz PV-Überschuss zu vermeiden, wenn möglich sogar mit Phasenumschaltung der einzelnen Patronenanschlüsse (z.B. per Wechselschütz und zusätzlichem Steuer- bzw. Schaltausgang)

    - "Wetter-optimierte" Steuerung:

    -- Bei wechselhaftem oder schlechtem Wetter sollte das Warmwasser (also Speicher oben/Patrone 1) immer erhitzt bzw. auf Temperatur gehalten werden

    -- Heizungswasser sollte dennoch angewärmt werden, um den Verbrauch des Nachtstroms zu begrenzen

    -- OPTIONAL: Automatisches Umschalten der Nachtstrom-Patrone auf Tagstrom bei sehr hohem PV-Überschuss und Einbindung in Energieflussrelais

    Ideen zur Umsetzung - kleine Umsetzung:

    - Nutzung der 2x 0bis10V-Gleichstrom-Ausgänge des Ziehl über eine Raspberry-Lösung (Eingänge und Schaltaktor-Ausgänge am Raspberry) um weitere ein bis zwei 1KW-Schaltstufen zu gewinnen

    Ideen zur Umsetzung - große Umsetzung:

    - Vollständiges Ersetzen des Ziehl durch Raspberry mit installierter Haussteuerungssoftware

    -- Relais(-Ausgänge):

    --- mit mindestens 6, besser 10 Schaltausgängen (Relais 230V) für Schalten der 6x 1KW-Heizpatronen-Stufen bzw. deren vorgeschalteter Schütze

    --- optional 3 besser 4-6 Relais zum Schalten der Umwälzpumpe und Wechsel-Schützen für Phasenumschaltung von 3x 1KW-Heizpatronen-Stufen

    -- Eingänge:

    --- mit mindestens 3x Messeingängen (Spannungsmesser / V) für Erfassung des Stromüberschusses am Hausanschluss

    --- optional weitere Messeingänge für Temperaturfühler und Lichtsensoren

    -- Busanbindungen (jeweils sofern umsetzbar):

    --- I2C-Ausgang für Ansteuerung von Laderegler/Ladegerät für Elektroauto (muss man ja für die Zukunft bedenken)

    --- Schnittstelle zu parallel zum Hausstromnetz geschaltetem Batteriespeicher (falls es sich zukünftig lohnt es umzusetzen)

    --- 3x Schnittstelle zu Wechselrichtern (KACO und Growatt)

    --- RS232/485 ModBus

    --- 1-Wire-Anbindung

    --- ZigBee-Anbindung

    -- Nutzer-Ausgabe:

    --- Web-Interface auf dem PI mit Steuerungs- und Konfigurationsmöglichkeit

    --- ganz optional: kleines Display und Tasten für manuelle Relais-Steuerung

    - EInsatz einer Haussteuerungssoftware auf dem PI

    Bereits angeschaute Relais-HATs, von denen ich keine Ahnung habe, ob die nutzbar sind:

    - https://www.welectron.com/Waveshare-15423-RPi-Relay-Board-B

    - https://www.unipi.technology/products/unipi…ySlug=unipi-1-1

    Wen haben wir schon gefragt:

    - mindestens 4 Elektriker aus der Umgebung, die alle abgewunken haben und teils über die bisherige Lösung bereits staunen (nicht negativ gemeint, da es alles echt gute Elektriker sind)

    - Bekannte und Kumpels, teils mit Haussteuerungen, die alle abgewunken haben

    Fragen über Fragen:

    - Welche HATs könnten sich für die oben genannten Anforderungen bzw. Ideen eignen?

    - Welche Hausautomatisierungslösung könnt Ihr empfehlen, die auch Dummies konfiguriert bekommen und zu den HATs die Ihr vorschlagt kompatibel sind?

    - Kann man Logiken in den Haussteuerungssoftwares abbilden, um z.B. je nach Stromphasen-PV-Überschuss die sinnvollsten Relais zu schalten?

    - Wie könnte man eine Steuerung mit Wettervorhersage (aus Internet) und zusätzlichen Wettersensoren (tatsächliches Wetter) integrieren, um den Heizwasserspeicher besonders im Winter sinnvoll "vorzuladen", um nicht Kaltwasser beim Duschen als Abhärtung nutzen zu müssen?

    - Was würdet Ihr anders machen oder habe ich wichtige Punkte vergessen und nicht beachtet?

    - Kennt Ihr ansonsten eine professionelle Lösung, die nicht gleich wieder nur für den Steuerungscontroller/Energieflussrelais 1000€ kostet?

    Ich hoffe Ihr könnt mit den Infos und Fragen was anfangen und hoffe auf viele Antworten. Falls Ihr zu einzelnen Punkten Ideen habt, freue ich mich auch dabei über Antworten, da vielleicht viele kleine Bausteine eine ganze Lösung ergeben :danke_ATDE: .

  • Also, das hab ich jetzt nicht alles gelesen. Selbst wenn, würde ich das wahrscheinlich nicht überblicken.

    Aber eins ist klar: Deine Vorstellung ist extrem komplex und da wirst du weder einen finden, der dir das baut, noch eine Lösung aus von der Stange.

    Wenn du weißt, was du wohin verschalten willst, dann soltle es doch machbar sein, entsprechende Schaltteile so zu verkabeln, dass das funktioniert.

    Die Ansteuerung der Schaltteile ist technisch sicher kein Problem. Aus der Hausinstallation kenne ich Schaltteile, die mit 24 V Steuerspannung geschaltet werden. Die wiederum kannst du leicht mit dem Pi und einem Transistor ansteuern.

    Dann brauchst du noch die Sensoren, die dir sagen, wie viel Strom verfügbar ist udn wie die Situation sons tist (Temperaturen usw.).

    Die Logik dahinter musst du dann wohl selbst programmieren. Ob sich da eines der bekannteren Systeme (NodeRed, HA, FHEM, ...) eigenet, wirst du wohl ausprobieren müssen. Notfalls kannst du Teile sicher dazuprogrammieren.

    Du kannst ja mit den Kernfunktionen anfangen und das dann nachher verfeinern.

    Wahrscheinlich wird dir aber hier keiner eine Bauanleitung aus dem Hut zaubern. Da wird es schlauer sein, wenn du mit der Sache einfach mal anfängst und Detailfragen gezielt stellst. Allerdings sind 10 KW auch kein Pappenstiel - wo es um die dicken Kabel geht, solltest du vielleicht einen Fachman ranlassen. Auf Seite der Steuerspannung kannst du dann selbst nach Herzenslust werkeln.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Ohne dein Problem damit direkt zu lösen, aber vielleicht als Ergänzung:

    Wäre dein Steuerungsaufwand evtl geringer, wenn du einen größeren Pufferspeicher hättest?

    10 kW PV ist schon was, wirst tagsüber ja kaum 3 Wamas, 5 high end PCS und ein Flutlicht parallel betreiben. Zumindest den Ärger mit der Vorlauftemperatur der Umwältzpumpe könntest du so umgehen - und könntest äuf Rückspeisung evtl ganz verzichten.

    1000 l Wasser heizt du mit ca 70 kWh um 60°C auf, wenn deine Therme nur 250 l hat, würde die 10 kW PV bei exklusiver Nutzung nur knapp 2h brauchen, um alles von 10 auf 70 Grad zu erwärmen.

  • Mir ist das auch zu komplex aber eine Frage hätte ich da:

    Wenn Du da mit dem Pi "rumbastelst", verlierst Du da nicht die Zulassung der Anlage(n) ??

    Irgendwer muss das ja dann alles auch mal abgenommen und gemeldet haben (sofern keine Inselanlagen).

    Trotzdem viel Glück und vor allem, viel Spaß (wenn es mal funktioniert, wie Du Dir das vorstellst).

    ;) Gruß Outi :D
    Pis: 2x Pi B (Rente) / 1x Pi B+ (Rente) / 1x Pi 2 B (Rente) / 2x Pi 3 B (RaspberryMatic / Repetier Server) / 2x Pi Zero 1.2 (B. Lite) / 2x Pi Zero 1.3 (B. Lite) / 2x Pi Zero W 1.1 (B. Lite) / 1x Pi Zero 2 (mal so, mal so) / 1x Pi 3 B+ (Tests) / 1x Pi 4 B 4GB (BW Lite (Webserver)) / Pi 400 (BW) / 1x Pi 5 (BW) / 2x Pi Pico / 2x Pi Pico W
    Platinen: Sense HAT / HM-MOD-RPI-PCB / RPI-RF-MOD / PiFi DAC+ V2.0 / TV HAT / Pi 5 Kühler HAT
    Kameras: orig. Raspberry Pi Camera Module V1 & V3 / PS3 Eye

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