Optimale Steuerung der Komponenten?

Photovoltaik
#1

Neu installierte Anlage

  • 10.68 Kwp
  • Wechselrichter (WR): SolarEdge mit Leistungsoptimierer pro Modul
  • Steuerung: Smartfox (SF)
  • Wärmepumpe (WP): ait Alira LWCV 82R1/3, benötigt nur ca. 1.2 KW auch im Winter, nicht die max. 6 KW, wie angegeben
  • Pufferspeicher: 1000L mit eingebautem Elektro Heizstab 4 KW und Spiralrohr als Durchlauferhitzer für das Warmwasser

Smartfox

  • steuert über den Analogausgang den Heizstab im Pufferspeicher
  • gibt, wenn Bedingungen erfüllt, an der WP ein Relais frei, um ihr zu sagen, dass nun Solarstrom verbraucht werden kann
  • übersteuert die Mittagssperre des EW mittels Zwangsfreigabe (dann fliesst der meiste Strom und die WP würde dann gerade nicht laufen)

Zuerst war die WP auf Nachtbetrieb eingestellt, hat tagsüber überhaupt nicht viel mit Solarstrom gearbeitet. Viel Strom wurde billig ans EW rück-gespiesen.
Nun habe ich die WP auf Nachtabsenkung gestellt, dass sie erst in einer Zeitperiode aktiviert wird, wenn die Hausbewohner normalerweise ausser Haus sind und dann schon genügend Strom/am Abend immer noch genügend vom Dach kommt, d. h. 08:30 - 18:00.
Gleichzeitig habe ich die WP in Smarfox auf 1.2 KW eingestellt (wurde vom Spezialisten auf 6 KW eingestellt), sonst wird sie im Winter erst gar nicht freigegeben, auch wenn genügend Solarstrom verfügbar wäre.
Unsere 10 KWp Anlage bringt an Wintertagen zwischen 1 und max. 5 KW vom Dach.
Problem: Sommer, Winter haben andere Zeiten.

Hier treffen drei Welten zusammen, die (noch) nicht miteinander reden und der Kunde steht mitten drinn:

  • Elektriker mit Solarpanels, SE, SF
  • Installateur mit Pufferspeicher und Heizstab, Umwälzpumpe
  • Hersteller mit WP und auch dort integriertem Heizstab
    Jeder hat “seine” Anlage richtig eingestellt. Bei mir war das definitiv nicht der Fall.

Fazit: auf diese Art und Weise wird die Energiewende langsam erreicht, weil sich wenig Endkunden überhaupt für die Gesamtsicht ihrer Anlage interessieren und die Anlagen suboptimal eingestellt und vom Endkunden nicht mehr selber feinjustiert werden.
Auch der Elektriker überwacht/begutachtet nicht mal während der Garantiezeit die Anlage von Zeit zu Zeit, obwohl er Internet-Zugang hat.
Der Lieferant der WP hält sich in der Garantiezeit bedeckt, weil sein neues Modell Probleme hat. Er hätte auch Internetzugang, nutzt den nicht spührbar proaktiv.
Keiner fühlt sich für das Gesamtsystem verantwortlich.

Konkret seit 1.1.19-3.7.19 an unseren beiden Dächern und Anlagen, die identisch ausgestattet sind und nebeneinander liegen:

Haus A (2 Bewohner)

  • 2.48 MWh Bezug vom EW
  • 4.97 MWh Rückspeisung an EW
  • 6.07 MWh PV Produktion
  • 124 KWh für Elektroheizstab im Puffer (Smartfox)
  • 3.58 MWh Gesamtverbrauch

Haus B (3 Bewohner, haben es gerne warm)

  • 2.1 MWh Bezug vom EW
  • 3.77 MWh Rückspeisung an EW
  • 6.1 MWh PV Produktion
  • 172 KWh für Elektroheizstab im Puffer (Smartfox)
  • 4.43 MWh Gesamtverbrauch

Fragen:

  1. gibt es eine bessere, intelligentere Steuerung oder Gespann (ich möchte ein weiteres Dach mit > 15 KWp ausrüsten), welche die Komponenten flexibler, regelbasiert einsetzen kann, z. B. Sa/So anders handhabt (wenn man eher zuhause ist), Prioritäten setzen kann (zuerst Pufferspeicher aufheizen anstelle Heizen, denn wenn das Haus gut isoliert ist, muss nicht sofort nachgeheizt werden, da es träge reagiert), die Zirkulationspumpe regelbasiert ein/ausschaltet, usw.?

  2. Wie und was kann man noch etwas mehr optimieren?

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#2

Mit der Optimierung hast Du Dir eine ehrgeizige Aufgabe vorgenommen. Das Grundübel liegt darin, dass nicht mehr mit Net-Metering operiert werden kann, weil jeder am Strom verdienen möchte.
Dies führt zwangsläufig zu energietechnischen Verrenkungen, welche meist in unverhältnismässigem Aufwand zum Ertrag enden.
Als Haustechniker unseres MFH habe ich zudem weniger technische, als vielmehr personelle Schwierigkeiten, indem für die übrigen Hausbewohner der Strom einfach aus der Steckdose kommt, unabhängig von Tages- oder Jahreszeit.
Grundsätzlich, wenn mal die Werte von Import, bzw. Export vorliegen habe ich mit einer SPS gute Erfahrungen gemacht.Sie arbeitet autonom, kann vom Betreiber selber programmiert und jederzeit angepasst werden.
Die Kosten sind sozusagen vernachlässigbar, das Ding hält ewig, benötigt keine Cloud, keinen Wetterbericht und keine neue Software.
einstein0

#3

Von Powerdog habe ich schon Gutes gehört - vielleicht besser/intelligenter (www.power-dog.eu). Wobei ich weder mit Powerdog noch Smartfox praktische Erfahrung habe (wir haben einen SMA Sunny Home Manager, aber noch keine Wärmepumpe.)

#4
#5

Ich mache mir auch gedanken. Habe im Augenblick eine 5Kwp anlage die via Smartfox auch den Boiler per Analogausgang steuert. Ich möchte aber nächstens einen WP Boiler installieren und frage mich wie das dann zusammenspielt, Smartfox Pro und WP Boiler. als drittes soll dann ein Speicher kommen. Ziel ist, so viel Energie wie möglich selber benützen…überall wo ich lese scheint das nicht ganz so einfach zu sein…

#6

Nun, technisch gesehen ist die Nutzung von Eigenverbrauch ein interessantes Hobby.
Doch von der Wirtschaftlichkeit ist man dabei weit entfernt. Zwischen dem geübten Blick aus dem Fenster = kostenlos, bis zur anspruchsvollen Detektion von Import bzw. Export beim HAK, über ein SPS-Steuerprogramm bis hin zu einem vernünftigen Batteriespeicher mit BMS liegen Welten.
Das Dilemma von Heizenergie liegt darin, dass Solarstromüberschuss dann anfällt, wenn man ihn am wenigsten braucht und einen saisonalen Speicher mit akzeptablem Wirkungsgrad existiert noch nicht.
Ich erlaube mir die Bemerkung, dass sich Eigenverbrauchsteuerungen < 10 kWp gar nicht rechnen
und erinnert mich immer an den Spruch: Sparen, koste es was es wolle.
einstein0

#7

Ich sage ja nicht das es sich lohnen muss, dann hätte ich wohl schon die PV Anlage nicht gebaut.
Seit Ende September 19 hat der Smartfox immerhin dazu beigetragen das ca 400Kwh PV Energie im Boiler gelandet sind statt im Netz. Das sind bei 24Rp/Kwh innerhalb von gut 3 Monate immerhin 96.-Sfr. Wie viel davon auch ohne möglich gewesen wäre weiss ich nicht.
Was mich mehr nervt ist die unzuverlässigkeit der Online Anzeigen des Smartfoxes (praktisch funktioniert es). Ich vermute fast, das die ihre Server unterdimensioniert haben. Mal zeichnet es die Daten auf, dann mal wieder nicht, dann mal wieder nur Teilweise… So wird es schwierig eine vernüfntige Statistik zu führen. Im Kostal habe ich nur die Produktion aber keinen Verbrauch das dieser ja durch den Smartfox gesteuert wird.

#8

Wie erwähnt, ein interessantes Hobby! Den teuren Solar-Log in meiner 30 kW-Anlage nenne ich nur noch Zufallsgenerator. Geräte mit LAN/WLAN-Anbindung verwende ich keine, Cloud’s und Smartphone sowieso nicht. Ich setze auf bewährte, einfach programmierbare SPS-Technik. Obschon ich einen kleinen Hybrid-WR mit Notstromfunktion betreibe, kenne ich seine Grenzen:

  • Die Ausregelung zur Kompensation des HH-Verbrauchs ist zu langsam.
  • Er bringt bloss 1,3 kW Ladeleistung in die Batteriebank.
  • Kann auch max. 3 kW ins HH-Netz aufspeisen.

Im Sommerhalbjahr, wenn täglich bis zu 40 kWh Solarstrom anfallen genügt auch ein 10 kWh-Speicher nicht. Wegen paar hundert kWha der Warmwasseraufbereitung die halbe Hausinstallation zu modifizieren lohnt sich nicht.
Unser Elektroauto, welches oft genug herumsteht, kann jedoch vorteilhaft als Dump-Load missbraucht werden.
Wirklich lukrativ arbeitet meine KEV-Anlage und auch der eingespeiste Überschuss wird immerhin noch mit 10 Rp vergütet.
einstein0

#9

Hallo, ich stimme mit dir überrein, dass es sich wohl nicht lohnt wenn man extra grosse Investitionen in die Hausinstallation machen muss. Ich musste das sowieso machen, dann ist einfach noch der Smartfox und ein Regler dazugekommen. Zusätzliche Kosten von immerhin 1400.- Sfr, angenommen ich spare aber jedes Jahr 400.-Sfr dadurch ein, 96.- Sfr von Ende Sep-Ende Dez eingespart wurde, möglich sein sollte braucht es knapp 4 Jahre um die Investition zu Amortisieren, allerdings geht so die Amortisierung der PV Anlage selber natürlich länger… aber ja, am billigsten kommt wahrscheinlich noch eine ganze Weile nichts zu machen…

#10

Ja, es ist traurig, dass die goldenen Jahre der Solarstromproduzenten vorbei sind, auch wenn das Modulfeld heute ein Bruchteil kostet. Landwirte, welche riesige Scheunendächer mit PV gedeckt und als weiteres Standbein angedacht hatten, kommen inzwischen mit der Vermietung von Standplätzen für Wohnmobile besser weg. Es fehlt immer noch am politischen Willen, die Erneuerbaren zu fördern, wobei es eine Förderung eigentlich gar nicht mehr braucht, sondern faire Stromtarife.
einstein0

#11

Ich habe mich letztes Jahr auch viel mit dem Zusammenspiel WP / PV beschäftigt. Die WP hab ich jetzt, PV wird dieses oder nächstes Jahr folgen. Ich sehe es ähnlich wie einstein0: Die Idee hinter Eigenverbrauchsoptimierern wie SmartFox finde ich gut, aber lohnen wird es sich (leider) kaum da meistens die verschieden Komponeten nicht optimal auf einender abgestimmt sind.
Ich habe ähnliche Erfahrungen wie Chris gamacht: Dem Kunden wird eine WP eingebaut (Heizungsfirma) und vor allem irgendwas eingestellt (WP - Hersteller). Beide wollen verhindern das sich ein Kunde beschwert, die Hütte sei kalt: Heizungsfirma verbaut eine vermutlich überdimensionierte WP die dann noch vom Hersteller mit Standart-Eintellungen inbetrieb genommen wird. Der Kunde muss danach selber schauen. Vielleicht etwas übertrieben aber so in der Art läuft es meistens.
Ich kann jedem nur empfehlen sich mit der WP zu beschäftigen (am Besten noch vor dem Kauf) und mal schauen was es da alles für Einstellungen gibt. Mir hat das Forum https://www.haustechnikdialog.de/Forum/30/Waermepumpen sehr geholfen und ich denke bei der WP liegt sehr viel Potenzial wenn es ums Optimieren vom Stromverbrauch geht.

Bezüglich Eigenverbrauchsoptimierung werde ich mir einfach eine Anzeige basteln, welche anzeigt ob ein Stromüberschuss vorhanden ist oder nicht (Openhab ganz ohne Cloud). Diese platziere ich dann ihm Wohnzimmer / Küche damit die Familienmitglieder mehr sensibilisiert werden. Weiter werde ich die WP so einstellen, dass das Warmwasser von März bis Septermber um die Mittagszeit statt in der Nacht aufbereitet wird.

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#12

Sehr interessante Diskussion - ich installiere in ein paar Wochen 20KWp auf meinem Dach. 1000 Liter Warmwasser Speicher have ich bereits also wäre es Leichtsinn nicht über Eigenverbrauchsoptimierung nachzudenken.

@Lucas_D: SmartFox war bisher mein Favorit aber Deine Erfahrungen mit dem Online Dashboard stimmen mich nachdenklich. Ich werde mir jedenfalls die Alternativen Powerdog und Solar Manager genauer anschauen. Danke für den Tipp an @ibee und @Felistar.

Kann sonst noch jemand aktuelle Erfahrung mit Steuergeräten zu Eigenverbrauchsoptimierung teilen? Es gibt dazu ein paar ältere Artikel im ForumE doch jede Erfahrung zählt.

#13

hallo 4128, hast du einen Warmwasserspeicher mit WP oder normal Elektrisch geheizt ?

Wie gesagt, im Hintergrund macht der Smartfox Pro seinen Job zu meiner Zufriedenheit, einfach das Onlinezeugs scheinen sie nicht so im Griff zu haben, aber das ist bei Kostal ähnlich.

Ich glaube diese ganze Industrie müsste sich neu erfinden, der Sanitär hat keine Ahnung von Steuerung und PV, der Elektiker keine Ahnung vom Wärmepumpen… und dann gibts noch ein Smartfox der auch noch was kann…hier siehst du wie das aussieht, .https://www.photovoltaikforum.com/core/attachment/99063-oct-dez19smarfox-jpg/ und https://www.photovoltaikforum.com/core/attachment/98788-oct-dez19-strom-jpg/

#14

Hallo @Lucas_D
der Speicher wird derzeit solar (10m2 Kollektor) und mit Stückholz beheizt. Heizstab ist als Notnagel vorhanden aber noch nie gebraucht. Da ich ein sehr gut gedämmtes Haus habe, muss ich praktisch nur im Dezember/Januar mit Holz heizen. Ich werde mal ein oder zwei Winter Daten zum PV Ertrag sammeln und dann sehen, wieviel Brennholz ich mit einer WP noch sparen kann.

#15

hallo zusammen, ich habe für unsere Kombination aus Erdwärme, WP, PV und Elektroauto alles mögliche evaluiert und bin zum Schluss gekommen (wie ihr), dass die existierenden smart-home Steuerungen sich (vorerst) nicht lohnen. Brauch-Warmwasser machen wir mit der WP+Kombispeicher (seit wir PV haben) fest per Zeitschaltung mittags ab 14:00 (ca. 45 Minuten), das Auto wird mit 3.7 kW geladen, wenn vom Dach mehr als 6 kW kommen (kleine SPS von Siemens, s. www.staerk-erdwaerme.ch unter “Situation” > PV+e-mobile Bilder P14-P16). Alles andere (online Darstellung der Stromflüsse ins oder aus dem Haus, Stromspeicher etc.) zurückgestellt. Mit der Produktion von ca. 20.000 kWh/Jahr haben wir trotz einem nicht super isolierten Haus über das Jahr gesehen keine Kosten mehr für WP-Heizung, Haushalt, Brauch-WW, Kühlung und Ladung e-mobile, s. “Situation” > Haus Bilder C26a und C35.
Fazit: Evt. sind wir noch zu früh dran. Die “Bastler” finden im Moment keine allgemein brauchbaren Lösungen.

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#16

Eine SPS oder ein Raspberry reicht, ich verwende im Moment eine Kombination von beidem. Zuvorderst ist ein ethernetfähiger Stromzähler, der im Sekundentakt abgefragt wird, genauso wie der Wechselrichter. Diese Daten werden mit rrdtool in einer RRD-Datenbank abgelegt. Ein Python Programm prüft dann anhand diverser Parameter alle 10 Sekunden, welche Verbraucher dazugeschaltet, oder abgeworfen werden. Das kann man sehr rudimentär machen, oder mit Einbezug von historischen Daten oder Wettervoraussagen, es funktioniert ausserordentlich gut.

Loxone (SPS) brauche ich nur noch für die Visualisierung, der Rest macht das Python Skript.

Wieso Marke Eigenbau? Weil das was auf dem Markt ist, wirklich zu unflexibel und zu starr ist.

#17

Hallo Martin, wenn die Steuerungen auf dem Markt zu unflexibel und zu starr sind, braucht es eine Zusammenarbeit der Praktiker mit den Entwicklern. Da wäre z.B. ein Kontakt von Dir mit Professor David Zogg an der FHNW ein guter Ansatz. Dort werden Steuerungen entwickelt und getestet. Wichtig wäre eine universelle Anwendung für die verschiedensten Wechselrichter, Wallboxen und Haushaltgeräte wie Wärmepumpen, Waschmaschinen etc. und nicht nur für die neueste Generation mit IP-Adresse.

#18

Das ist genau das Problem: Jede Wärmepumpe, Lüftung etc. wird anders angesteuert. Und wenn die mal eingebaut sind, dann werden die nicht so schnell ausgetauscht, Software Updates gibt es kaum. Das macht die ganze Sache so unflexibel und je nach dem auch instabil. Bei mir waren es verschiedenste Bus-Systeme:

Lüftung Comfoair von Zehnder: RS232 Anbindung
SolarEdge Wechselrichter: RS484 Modbus, oder Modbus TCP
Stromzähler Algodue EC80A 3Phase 4Wire: Modbus TCP
Wärmepumpe von AIC: BACNet über TCP
Licht: Dali
Storen: KNX

Leider ist es damit ja nicht getan. Oft müssen auf der Gegenseite (zb. dem Wechselrichter) die Kommunikationeinstellungen ebenfalls angepasst werden, oder man installiert dort einen zusätzlichen Stromzähler, der gängigste Weg. Das ist leider einfach Aufwand, Aufwand den wohl niemand zahlt.

Und je nach Typ Wärmepumpe (Luftwasser vs. Solewasser/Grundwasser), Zähler (Eigener Wärmepumpenzähler oder alles über Allgemeinstrom), modulierende oder nicht modulierende Wärmepumpe muss man auch die Eigenverbrauchsoptimierung ganz anders programmieren.

Dazu sind die Wärmepumpensteuerungen auch aus dem letzten Jahrhundert. Eigenverbrauchsoptimierung mit PV war für die Entwickler wohl ein Fremdwort. Der Standard PV-Ready bedeutet eine Verbindung des Wechselrichters mit der Wärmepumpe über eine einfache Freigabe. Und das ist alles andere als intelligent. Immerhin sorgen mittlerweile modulierende Wärmepumpen für bessere JAZ.

https://www.alpha-innotec.ch/alpha-innotec/know-how/pv-ready-sg-ready.html

Ich habe beim Heizen und der Warmwasser Zubereitung daher auf eine einfache Relais-Schaltung verzichtet und passe je nach verfügbarem PV-Strom, Wetter und Wärmebedarf die Heizkurven an, oder senke und erhöhe die Zieltemperatur des Brauchwassers. Damit lässt sich der Strombedarf nochmals um 10-15% senken.

Zudem gibt es zwei verschiedene Betrachtungsweisen PV-Strom zu nutzen: Entweder möglichst viel PV-Strom selber brauchen, oder möglichst wirtschaftlich, so dass die Stromrechnung tiefer ist. Eine einfache Relais Schaltung genügt in den Übergangszeiten oder bei schlechtem Wetter kaum. Und ein Heizstab ist im Zusammenspiel mit einer Wärmepumpe ziemlich das schlechteste was man machen kann: Ein COP von 1 ist hier das Resultat.

Ich berechne daher den minimum PV-Anteil über folgende Formel, damit ich sehe, ab welchem
CHF Preis sich der Einsatz lohnt (wegen den Differenzen Hochtarif zu Niedertarif).

anteil_pv = (1 - (ntimp/htimp)) / (1 - (htexp/htimp))

Eingeschalten wird die Wärmepumpe nur, wenn der Anteil PV-Strom über die letzten 15 Minuten auch wirklich so konstant war. Mit einem Batteriespeicher ist natürlich alles nochmals anders.

Und dann müssen Flip/Flop Effekte vermieden werden, indem man definiert welche Lasten wie lange laufen müssen (Mindestlaufdauer einer Wärmepumpe, optimale Anzahl Takte pro Tag) oder ob die Last problemlos mehrfach hintereinander abgeworfen werden darf (Rohrbegleitheizung, Kondensationstrockner, Autolade-Station).

Diese Flexibilität bieten einfache Steuerungen einfach nicht.

#19

Kommt noch dazu dass bei manchen Herstellern das Freischalten der Kommunikationsschnittstellen kostenpflichtig ist.
Bei Alpha Innotec 300 Fr. für ModbusTcp / Bacnet. :roll_eyes: So wird das nie was.
Lese / Steuere jetzt die WP fürs Erste über das Luxtronic-Binding von OpenHab, dieses greift scheinbar auf den Webserver der WP zu…
Mal schauen ob es mir die 300.- irgendwann mal noch wert sind.

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#20

Mir wurde der BACNet Stick gütigerweise offeriert. Leider muss er aber immer im USB Interface stecken. Dann verwende ich das NodeJS Modul Luxtronic2. Aber von einer vernünftigen REST Schnittstelle ist das meilenweit entfernt.

Das Webinterface hat übrigens einen Techniker-Modus, der das schreiben aller Parameter erlaubt, resp. mehr darstellt als das normale Interface.