Boilerbetrieb mit dem Stromüberschuss

Könnte man mit dem Stromüberschuss nicht erst einmal den Boiler / Warmwasserspeicher betreiben? Gibt es einfach zu installierende Geräte welche als Weiche funktionieren und Strom in den Boiler leiten bevor eingespiesen wird, resp. den Boiler nur einschalten wenn Solarstrom vorhanden ist?

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Ja, die gibt es! Einen gute Marktübersicht bietet das Handbuch Eigenverbrauchsoptimierung, welches von EnergieSchweiz unter der Redaktion von VESE herausgegeben wurde: http://www.vese.ch/download-handbuch-eigenverbrauchsoptimierung/

Wg. Stromüberschuss: den gibt es eigentlich nicht, es hat erst knapp 3% Solarstrom im Netz … der Überschuss bezieht sich nur auf die Systemgrenze, wenn man z.B. das Haus betrachtet. Im Quartier gibt es z.B. schon keinen Überschuss mehr :slight_smile:

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Mit Solar-Log kann man sehr gut die Produktion überwachen.
Mit einem Verbrauchszähler dann auch den Verbrauch.

=> Zusammen ergibt dies eine aktuelle Bilanzaussage ob ein Produktionsüberschuss existiert.

Jetzt kann der Solar-log aktiv einen Boilder-Heizstab einschalten,
und diesen auch wieder rechtzeitig ausschalten, wenn die Produktion abnimmt (oder der Verbrauch zunimmt).

Ich habe diese Technik im Einsatz!

Genau dies plane ich jetzt, nachdem mein Stromversorger den Einspeisetarif radikal gekürzt hat.
Mein Ziel: Ein einfaches preiswertes Gerät, das den Solarüberschuss effizient verwaltet. Ich brauche keine Netzverbindung und Apps, kein hübsches grafisches Display das man ohnehin nur in den ersten paar Tagen anschaut.
Das habe ich gefunden:
https://solarimmersion.co.uk/shop/solarimmersion-solar-pv-surplus-energy-manager/

Was meint ihr dazu?

Wir haben dies im EnergieSchweiz-VESE-Handbuch auf Seite 15 beschrieben - ich würde vor Verwendung genau prüfen, ob dieser Regler konform zum Schweizer Netz ist und auf welcher Technologie dieser beruht (s. S. 15 des Handbuchs) - auch ist unklar, was mit “1 Sensor” gemeint ist - wenn das Gerät nur 1 Phase überwacht, ist es für Drehstromboiler nicht geeignet.

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Ich habe noch sechs Produkte von Konkurrenten gefunden. Alle machen dasselbe, nur mit mehr oder weniger “Verzierungen” (grafisches Farbdisplay, WLAN Anschluss mit App für Handy-Fernüberwachung…).
Das SolarImmersion habe ich seit einigen Tagen im Test. Es ist einphasig für max. 3kW Last und braucht daher auch nur einen Sensor. Natürlich ist es nach europäischer Norm für 230V/50Hz vorgesehen.
Da ich noch keinen Elektroboiler habe, hängt zum testen eine Infrarotheizung dran.
Wie auch alle anderen Konkurrenzgeräte regelt es den Verbraucher mit PWM. Daher können auch nur rein ohm’sche Verbraucher angeschlossen werden.
Das SolarImmersion macht genau das was es soll. Es wird kein Strom mehr aus dem Netz bezogen und nichts eingespeist. Also ein nahezu 100prozentiger Eigenverbrauch.

Kannst du uns die 6 Produkte kurz auflisten, wäre sehr cool :sun_with_face:

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Nochmal wunschgemäss weitere Links:
https://www.earthwiseproducts.co.uk/solic-200/
http://myenergi.uk/product/eddi/
https://www.marlec.co.uk/product/solar-iboost/?v=1ee0bf89c5d1
https://www.powerdiverter.com/
https://www.immersun.co.uk/product/
https://www.photovoltaik4all.de/my-pv-ac-elwa-warmwasser-netzgekoppelt
Und eben das, was grade bei mir im Test ist:
https://solarimmersion.co.uk/shop/solarimmersion-solar-pv-surplus-energy-manager/

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Guten Tag Daniel

Ich kann dir den Smartfox sehr empfehlen. Habe ich schon über 30 mal eingesetzt und funktioniert einwandfrei.

Momentan wird der Boiler noch mit einem Thyristorsteller angesteuert, welcher nicht bei allen EWs willkommen ist. Jedoch sollte in ein paar Wochen ein neues Model, den Booster, herauskommen, der mit einem PWM Signal arbeitet und somit können die EWs nichts mehr daran aussetzten.

https://www.smartfox.at/smartfox-pro.html

Viel erfolg

Gruss Jon

Bei mir ist sowohl der Boiler, als auch die Notladung des Heizungsspeichers, der normalerweise mit einer Holzheizung aufgeheizt mit einem Thyristorsteller angesteuert. Das heisst für mich, dass sobald die Heizung eingeschaltet ist, der Eigenverbrauch 100 Prozent beträgt. Die Steuerung funktioniert einwandfrei.

Meine Eigenverbrauchsanlage ist jetzt auch betriebsbereit. Ein 150l Elektroboiler hängt im Nebenraum an der Wand. Die Heizelemente sind so geschaltet, dass er 2kW zieht.
Das Kaltwasser fliesst ab Druckregler erst in den Elektro-, dann durch den vorhandenen Gasboiler. So ergaben sich minimale Installationsarbeiten und im Winter kann immer noch mit Gas nachgeheizt werden.
Funktioniert prima mit der SolarImmersion-Steuerung.

Ich befasse mich schon seit geraumer Zeit mit dieser Technik. Die grösste Herausforderung ist die Detektion von Solarstromüberschuss überhaupt.
Insbesondere wenn Heizung und Warmwasserspeicher über sep. DT-Zähler mit entsprechend tieferen Tarifen und RSE gesteuert werden, muss schon mit sehr spitzem Bleistift gerechnet werden, ob sich eine Investition zur Steuerung von Solarstromüberschuss jemals amortisiert.
Auch betreibe ich einen kleinen Testspeicher um auch in der Speichertechnik mitreden zu können. Ein interessantes Hobby, mehr aber auch nicht!
einstein0

Eine weitere interessante Alternative für <500 EUR um den Boiler mit Überschussenergie aufzuladen:

https://www.4-noks.com/shop/solar-photovoltaic-en/power-reducer-sa/?lang=en

Hat jemand dieses italienische Produkt bereits im Einsatz?

Zur Detektion von Solarstromüberschuss braucht es etwas mehr, als einen simplen, einphasigen Stromwandler.
Denn in mehrphasigen Installationen werden Import und Export vom Zähler saldiert. Die Summe Export kann also erst nach dem Zähler für eine Überschussteuerung verwendet werden.
einstein0

Ist es wirklich notwendig, die Saldofunktion über die 3 Phasen des Netzanschlusszählers auch noch zu beanspruchen um den Boiler innerhalb eines ganzen Tages aufheizen zu können?

Eine einphasige Steuerung wie diejenigen von solarimmersion oder 4-noks besticht durch ihre Autonomie (ohne Kopplung zu zusätzlichen anderen Messquellen via Modbus o.ä.).

Falls ein Boiler an einer einzigen Phase angeschlossen ist, kann er mit einer maximalen, theoretischen Leistung von 3.68 kW (230V*16A) aufgeheizt werden. Wenn der WR auf 3 Phasen symmetrisch einspeist (und auch die Lasten symmetrisch auf die 3 Phasen verteilt sind) und angenommen eine Überschussleistung von total 9 kW ins Netz eingspiesen wird, steht eine Leistung von 3 kW pro Phase zur Verfügung. Dies entspricht 82% der maximalen Leistung des Boileranschluss. Bei 6 kW Überschuss sind es immer noch 54% und bei 3 kW wären es auch noch 27% (mehr als 1/4) des theoretischen Maximums.

Aus der Physik:
Mit einer spezifischen Wärmekapazität für Wasser (bei 20 Grad) von c = 4’182 [J / kg K] benötigt ein 100 L Boiler (m = 100kg) für die Aufheizung von 30 auf 50 Grad (dT = 20 K) eine Energiemenge von 2.323 kWh (Q = m * c * dT [J = Ws] ; 1 kWh = 3.6 * 10^6 Ws).

Unter der idealistischen Annahme, das die elektrische Energie durch den Heizstab zu 100% in Wäremenergie umgesetzt wird und keine weiteren Verluste einbezogen werden müssen, dauert diese Aufheizung bei einer einphasigen Überschussleistung von dauernd 2 kW nur gerade 70 Minuten. Bei 3 kW sind es 46 Minuten, bei 1 kW dauert es 140 Minuten (2.3 h) und beim theoretischen Maximum von 3.68 kW würden nur 38 Minuten benötigt.

Bei 7 -15 Stunden Tageslicht (und teilweise sonnig), dürfte es damit sehr wahrscheinlich werden, dass sich eine Wassermenge von 100 L durch Überschussenergie um +20 Grad erwärmen lässt, auch wenn nur sehr wenig Überchussleistung (3 kW oder 1 kW/Phase) zur Verfügung steht. Auch für übliche Boilergrössen in einem EFH von 300 L dürfte die Überschussenergie meistens noch ausreichen.

Auf Grund dieser Abschätzung scheint mir eine einphasige Steuerung für einphasig angeschlossene Boiler durchaus eine zweckmässige und auch ökonomisch sinnvolle Lösung zu sein.

Leider lassen diese beiden einphasigen Steuerungen keine Einstellungen zu. Sonst könnte man einfach dem erfassten Einspeisewert der einzelnen Phase, mit einem aus der Erfahrung gewonnenen Faktor (Einspeisung auf den beiden anderen Phasen) multiplizieren. Damit könnte sehr kosteneffizient auch noch die Saldofuktion des Netzanschlusszählers approximativ mit einbezogen werden und die Ladezeiten auf bis zu 1/3 gesenkt werden. Ein praktischer Nutzen scheint jedoch nur bei sehr geringen Überschussleistungen von < 1 kW pro Phase gegeben.

Ein typisches EFH benötigt eine 3-phasige Grundleistung im Bereich von 0.2 - 2 kW. Bei einer AC-Leistung einer PV-Anlage ab >= 5 kW dürfte deshalb in der Regel genügend Überschussenergie während eines ganzen Tages (mit Sonne) zur Verfügung stehen um den Boiler einphasig genügend aufheizen zu können.

Wenn die PV-Anlage allerdings mehrere Tage mit Schnee bedeckt ist, müsste der Boiler mit der “Boost”-Taste dieser Steuerungen manuell aufgeladen werden. Um diese Schwäche zu mildern, verfügt Solarimmersion zusätzlich auch noch über eine nur mässig dokumentierte, zeitgesteuerte “Auto-Boost” Funktion.

Besser und wünschenswert wäre jedoch eine Steuerung abhängig von der Wassertemperatur des Boilers, was jedoch den Nachteil einer deutlich höheren Systemkomplexität mit sich bringt. Bestehende Boiler verfügen üblicherweise nicht über eine solche Schnittstelle. Alternativ könnte als autonome Variante auch abhängig von der Aufladung des vergangenen Tages nachgeladen werden. Dies wäre als eine interessante, selbst-lernende Funktion denkbar.

Weitere ähnliche Boilersteuerungen gibt es auch noch hier:

Nun, eine einfache Möglichkeit, mit Solarstromüberschuss Verbraucher zu schalten ist damit:
Eltako Stromrelais AR12DX-230V
Das Relais wird in die WR-Leitung eingeschlauft.
Doch da ein WR den Solarstromüberschuss nicht kennt ist diese Lösung suboptimal…
einstein0

Ein 4q - Zähler, wie z.B. von der BKW montiert, saldiert die 3 Phasen offenbar doch nicht wie von einstein0 suggeriert worden ist.

Wenn ein WR bei geringer PV Leistung nur einphasig einspeist, kann auf dem Zähler gleichzeitig zur Einspeiseleistung auch eine Bezugsleistung der beiden anderen Phasen abgelesen werden. Das wäre kaum möglich wenn Export und Import saldiert werden würde.
Was steht in der Spezifikation der Hersteller solcher Zähler?

Nun, mein 4Q von den BKW zeigt auf seinem Display neben der saldierten Leistung auch die Richtung und den aktuellen Tarif an.
Gemäss Zählermonteur offerieren die BKW auch ein Interface, welches die Daten für Dritte ausgibt. Diesem Interface können möglicherweise die Daten für eine Überschussteuerung abgegriffen werden.
Eine preiswertere Möglichkeit wäre auch die Impulse der LED auszuwerten…
einstein0

Mit den LED-Impulsen kann man wohl annähernd den Eigenverbrauchsanteil darstellen, aber zum Steuern von Lasten ist es wohl nicht ratsam… Wenn ich in einem Heizschwert überschüssige Leistung verheizen will, muss ich wirklich die Leistung jetzt wissen. Aus der Impulsfrequenz erfahre ich wohl nur etwas über die (mittlere) Leistung in den letzten Sekunden. Einverstanden?

Einverstanden. Ich hatte vor Jahren ein Interface entwickelt, um Solarstromüberschuss in Echtzeit zu detektieren. Doch die Werte sind vor allem im untersten Leistungsbereich < 100 Watt zu ungenau.
Wenn man jedoch die Zeit zwischen zwei Impulsen misst und entsprechend umrechnet, ist eine Steuerung recht schnell und vor allem preiswert.
So habe ich zum Testen ein einfaches Programm geschrieben für eine Mitsu-SPS.
Abgetastet werden an der LED des Zählers 1000 Imp/kWh über einen LDR auf Magnetfuss.



Mit der vorhandenen Impulsrate beträgt die Auflösung 360 W pro Sek.
Am Funktionsbaustein B09 kann die Leistung beliebig verknüpft und weiterverarbeitet werden.
einstein0