Ladestrom abhängig von PV-Anlagen Leistung

Hallo,

die Idee des Projektes ist nicht von mir und meins wartet auch noch auf Vollendung, was wohl erst im nächsten Winter was wird, da ich derzeit noch am KEBA Projekt der adaptiven PV Ladung dran bin. Hier werden auch gleich die Grundsteine für das ESS mitgelegt. Ein zentraler Dienst regelt dann die PV Ladung des Autos und die ESS Steuerung.

Ich bin vor längerer Zeit durch Zufall über die Seite Christophe Hubert und seinem ESS gestolpert.

http://myelifenow.blogspot.fr/search/label/DIY%20ESS

Vorher habe ich viel gerechnet und getestet und es wurde dann immer teurer. Also habe ich alles wieder verworfen. Aber Christophe hat mich dann auf die richtige Bahn gelenkt. Ich kenne sein Projekt sehr gut und falls jemand Fragen dazu hat, ich beantworte sie gern. Mein Projekt habe ich aber ein wenig abgewandelt, um leistungsstärker und effizienter beim Laden zu sein und nutze auch nicht den Wattson zur Erkennung der Überschussleistung bzw. der nötigen Bezugsleistung. Die beziehe ich von ZRZ via IR Adapter.

Im Endeffekt lässt sich die Funktionsweise des Speichers so erklären:

Ein Arduino-Borad fragt den ZRZ ab und steuert danach via Relaisausgängen (es gibt fertige 16fach Boards) eine bestimmte Anzahl von Ladern oder Invertern. Diese werden immer nur netzseitig zu oder abgeschaltet. Alle Inverter und Lader summieren sich im Parallelbetreib. Der Akku wird über ein Sicherheitsrelais getrennt (stromlos).
Mit einem Four Range Digital Control Voltmeter wird die Ladung und Entladung begrenzt und kontrolliert. So ist kein BMS mehr nötig.

Ich habe vorher ein BMS im Einsatz gehabt, aber wieder veräußert. Auf Laderseite habe ich statt 8x Ladegeräte mit 90W 2x Ladegräte regelbar mit max. je 900W. Die Regelung nimmt das Arduino-Board vor.

Die WR leisten ca. 220W. Christophe hat den ersten WR auf 70W umgebaut, um der 0 nahe zu kommen und sogar noch einen Stromregler davor gesetzt (RC Modellsport). Aber darauf verzichte ich. Unter 220W Bedarf läuft meine Anlage gar nicht.

Bevor ich die kaskadierenden WR genutzt habe, war der kleineste SMA WR im Versuchsaufbau. Der liess sich auch gut regeln via RS485, aber völlig unwirtschaftlich. Die kleinen SUN GT250 sind so optimal ausgenutzt und haben einen Wirkungsgrad von ca. 90%.

Wir genau der Gesamtwirkungsgrad ist, kann ich nicht sagen, keine Ahnung. Verluste gibt es in jedem Fall. Das Projekt ist trotz seines geringen Preises in keinen Fall wirtschaftlich. Von den komerziellen Speichern möchte ich gar nicht reden.

Teile und Kosten:

[molab]

Das ist ein sehr geniales Konzept! Die stufige Anpassung der Einspeiseleistung reicht vollkommen. Ebenso die einphasige Auslegung; der ZRZ saldiert ja alle Phasen.
Weißt Du, wie lange die GTIs brauchen, um sich nach dem Zuschalten aufzusynchronisieren? Muss mir die mal ansehen...
So ein System würde mich auch echt interessieren, die 1700W reichen ja, um den Smart zeitversetzt nachts aus Solarstrom zu laden und im Winter hilft das BHKW noch. Und die Anlage ist schön skalierbar.

Weißt Du, wie lange die GTIs brauchen, um sich nach dem Zuschalten aufzusynchronisieren? Muss mir die mal ansehen...

Nur wenige Sekunden. Geht wirklich flott.

So ein System würde mich auch echt interessieren, die 1700W reichen ja, um den Smart zeitversetzt nachts aus Solarstrom zu laden und im Winter hilft das BHKW noch. Und die Anlage ist schön skalierbar.

In jedem Fall kann man bei einer 16fach Relaikarte auch 16 GTIs nutzen. Die beiden 900W Lader werden über 2 Analogausgänge gesteuert.

[molab]

Verdient inzwischen einen eigenen Thread finde ich
Ich werde mal schauen, wie die Batteriepreise sind - kommerziell ist das ja schon noch ein ziemliches Desaster
Mal schauen - vielleicht bekommt man demnächst auch Mietrücklaufer mit 75% Kapazität...

Also den Smart ed Akku der 3.Generation würde ich gern nehmen...allerdings reden wir dann von 400V und dann werden auch alle anderen Komponenten teuer.

[Joe-Hotzi]

Hallo und danke für Deine Antwort und vor allem auch für die Kostenübersicht.

BMS sind im Grund genommen sinnlos!

Na, ist halt die Frage, was man als "BMS" bezeichnet. Einen Schutz gegen Überladung und Tiefentladung der Zellen brauchst Du ja wohl doch. Wie hast Du das gelöst? Möglichst mit Typbezeichnungen und /oder Links. EInzelladung der Zellen wäre eine Möglichkeit gegen Überladung, bei 12V /24V sicher auch noch machbar, halt 4 bzw. 8Stck. Kleinlader mit max 3,6V. Lt. Kostenaufstellung hast Du aber nur 2Lader verbaut (Typ? Bezugsquelle?) Wie steuerst Du diese an, um den PV-Überschuss einzuladen?

Wie löst Du diee Abschaltung gegen Tiefentladung? Irgendwie musst Du dem System doch mitteilen, dass eine Zelle <2,9V etwa hat und nicht weiter eingespeist werden kann. Die Akkubank lädst Du also wohl aus Netzstrom (der in einer PVA erzeugt /eingespeist wird). Wär eine (zumindest teilweise) direkte Akkuladung über Solarladeregler nicht effizienter /sinnvoller?

Die 8WR sind Grid Tie Inverter und synchronisieren sich selbstständigt. Die Zuschaltung der WR erfolgt Netzseitig ganz primitiv via Relais. Diese werden mit einem Arduino-Board gesteuert.

Sind es diese SUN 250G ? Die gibt es ja in verschiedenen Leistungen - warum gerade die kleinsten? Wegen der Stufung in der Zuschaltung?
Die Zuschaltung netzseitung ist einfach und elegant. Aber da fehlen leider noch einige ausführlichere Angaben. Vor allem für welche wie mich, die zwar elektrisch einigermaßen klarsehen, aber bei "Arduino-Board" schon mit den Augen rollen. Da gibt es für Arduino die verschiedensten Komponenten und ohne spezielle Software geht da ja auch nichts.

Es fängt eigentlich schon bei der Messwerterfassung an - nein, eigentlich schon bei der Frage ob /wie Du den Betrieb der Anlage beim Netzversorger angezeigt hast. Laut meinem Elektriker ist so etwas bei Netzkopplung Pflicht, aber unkritisch, wenn keine (zusätzlichen) Erzeuger angeschlossen werden. Das wäre dann ein Grund für die Ladung netzseitig.
Du nutzt ja nicht So-Impulse, sonder einen (zwei?) IR-Adapter (Typ, Anbringung, ...?) Wie bestimmst Du den Überschuss /Verbrauch, zum Schalten? "Erkennung der Überschussleistung bzw. der nötigen Bezugsleistung ... von ZRZ via IR Adapter." hilft mir leider nicht wirklich weiter.
Ich glaube, ich stehe nicht allein mit meinem Wunsch einer "Anleitung für Dummys" - möglichst in Deutsch - in einem eigen Strang ...

Eine Ausfallversorgung geht gar nicht! Die WR sind Netzwechselrichter. Die können nicht als Insel arbeiten. Das ist auch absolut sinnlos. Du müsstest dann noch Insel-WR haben, die auch noch das Stromnetz bei Dir an der Hauptzuleitung auftrennen, also die max.Last Deines Hauses immer getrennt halten können. ... Hier fällt der Strom so gut wie nie aus. Warum also der Aufwand? Wieso das Haus einphasig ausrichten. Das ganze hängt am Grid. Einphasige Einspeisung, mehrphasige Nutzung. Ausfall: siehe oben

Na ja, heute macht es wenig Sinn - wirtschaftlich. Wenn ich mir aber die vergangene Entwicklung anschaue, würde ich mir diesen Weg gern offenhalten. Die Abtrennung Umschaltung bei Stromausfall könnte manuell geschehen - dann bräuchte es nur einen (kleineren) Inselwechselrichter, der dann das Inselnetz generiert und die Netzwechselrichter würden danach synchronisiert /auf die Insel aufgeschalten? Oder habe ich da einen Denkfehler? So teuer stelle ich mir das nicht vor. Eine "Echtzeitumschaltung" ala Steca SolSafe bietet zwar den Reiz einer USV fürs ganze Haus, ist aber eben mit >2000€ privat nie wirtschaftlich - eine manuelle Umschaltung wohl eher.

In Deiner Kostenaufstellung sind die Akkus das Teuerste - bei mir stehen hier noch etwa 10kWh Bleianker rum ...

Hallo Joe-Hotzi,

BMS: Natürlich wird eine Überwachung und Steuerung benötigt, keine Frage, aber eben keine Einzelzellenladung mit Balancing. Das Four Range Digital Control Voltmeter überwacht die Grenzspannungen im oberen und unteren Bereich und auch die Werte dazwischen, um Events mit Leistungsreduzierung bzw. Abschaltung auszulösen. Die Lader sind für ein 24V LiFePo4 System konzipiert, also keine Einzelladung!

Regelung: Die Regelung erfolgt über ein Arduino-Board, was den PV Überschuss vom Zweirichtungszähler (ZRZ) bekommt.

Abschaltung Tiefenentladung: siehe oben, Events vom Four Range Digital Control Voltmeter

AC oder DC System: Es gibt ja zwei Herangehensweisen zur Konzeption eines ESS. AC oder DC Ladung. Ansich wäre die Ladung mit DC direkt aus dem Solarfeld wohl sinnvoller, aber je mehr Generatoren (2x PV, 1x BHKW) man hat, je sinnloser wird es. Außerdem sind die Verluste und Wirkungsgrade nicht so extrem unterschiedlich. Dazu kommt, dass ein System mit DC Ladung aus einem Guss kommen, also quasi der Laderegler gleich im WR enthalten sein muss. Für eine Nachrüstung - sinnlos.
Mein ESS steht auch weit weg von den Generatoren.

SUN250G: Ja. Regelbare GTIs (mit guten Wirkungsgraden) sind fast unbezahlbar. (noch!) So lässt sich auch die Leistung super skalieren.

Arduino: Alles in C geschrieben. Geht schnell, läuft sauber und sicher. Spezielle Software kommt aus meinem Kopf. Am Anfang war das Programm recht simpel, jetzt sind es schon ein paar Zeilen Code.

Messwerterfassung: Ich persönlich habe am Zweirichtungszähler einen IR Kopf. Der liest die Daten aus und ein Dienst (auch in C geschrieben), organisiert dann die Ladung für die Wallbox (adaptive Ladung) oder teilt dem Arduino-Board mit, dass es jetzt regeln kann (Ladung) oder soll (Entladung). Ich nutze quasi einen Headservice für die Stromverteilung im Haus. Er macht auch noch ein wenig mehr. (KNX Telegramm) Man muss es aber nicht so kompliziert machen. Das Arduino-Board kann auch gleich mit einem seriellem IR Kopf am Zweirichtungszähler hängen und seriell die Daten auslesen (Mode C, Mode D oder SML). Die Protokolle sind offen und mit etwas Programmieraufwand sind die 4 Werte ermittelt.

Netzwersorger: Na Du bist ja lustig. Wem soll ich das dort sagen? Die haben keine Ahnung davon. GTIs müssten immer angezeigt werden, aber da wird sich bald was Ändern. Jeder Wand-Gasheizer wird bald einen Sterlingmotor inkl. haben und 300-1000W Strom einspeisen. Spätestens da wird es eine Minimalschwelle geben, die nicht angezeigt werden muss.

S0 vs D0: ja, ich nutze die IR D0 Schnittstelle. Wie oben beschrieben, lese ich den seriellen Kopf aus. (kann man gleich mit dem Arduino-Board machen) oder wie ich, via externen Dienst.
Aufbau bei mir: IR Kopf <-RS232-> TCP Gateway <-TCP-> C Dienst (bei mir auf einem Raspberry Pi) > Wallbox, ESS, KNX
Dieser ermittelt 4 Werte: Lieferleistung total, Bezugsleistung total, Wirk-Energie Lieferung, Wirk-Energie Bezug. Der Dienst steuert dann meine Wallbox an, generiert ein KNX Telegramm für die Hausverteilung und teilt dem ESS 2 Werte davon mit.
Allgemeiner Aufbau könnte sein: IR Kopf <-RS232-> Arduino-Board > Steuer ESS


IR Kopf: http://shop.co-met.info/artikeldetails/ ... ehler.html

TCP Gateway abhängig vom Zähler, ich habe Mode C: http://shop.co-met.info/artikeldetails/ ... 1.361.html

Die Software der Firma nutze ich nicht. Das Gateway liefert komfortabel auf Port 5000 die Daten. Warum habe ich nicht gleich den IR Kopf an mein Raspberry Pi gehangen? Ganz einfach, das Gateway muss den Zähler zyklisch seriell bedienen => Datenerfassung läuft getrennt von der Weiterverarbeitung. Man kann es natürlich auch direkt seriell machen!

Anleitung für Dummies: Das ist fast unmöglich. Wieso? Die Variablen sind bei Jedem anders. Zweirichtungszähler usw. Aber ich will ab Herbst an der Stelle weiter machen und auf einer Webseite den Verlauf des Neuaufbaus, den Sourcecode für das Arduino-Board usw. veröffentlichen. Wer dann Lust hat, kann das Projekt verfolgen und mit-/nachbauen.

Inselwechselrichter: Leider geht das so nicht. Wenn, dann muss es ein großer Inselwechselrichter sein + völlig Trennung des Hauses vom Netz. Das ist dann schon eine größerer Herausforderung.

Bleiakkus: Sowas hatte ich zuerst im Einsatz. Aber dann musst Du die Anlage völlig anders bauen. Andere Lader, andere Überwachung usw. Man kann ja die Anlage auch kleiner bauen, mit 8x 160Ah oder 8x300Ah oder aber auch größer mit 8x1000Ah.

24V System: Warum ein 24V System? Alle Komponenten sind in dem Bereich noch erschwinglich. 48V wäre mit lieber gewesen, aber der Aufpreis ist dann schon deutlich!

[Joe-Hotzi]

Abschaltung Tiefenentladung: siehe oben, Events vom Four Range Digital Control Voltmeter

Wo /wie finde ich das Teil?

So sieht mein Zweirichtungszähler aus. Lt. techn. Datenblatt bis zu (!!!) 2So-Schnittstellen. Lt. Forum nicht nutzbar, da sie der Netzbetreiber nicht ohne träges Zwischenrelais freigibt. Möglichkeit für IR-Abtastkopf?

...
Arduino: Alles in C geschrieben. Geht schnell, läuft sauber und sicher. Spezielle Software kommt aus meinem Kopf. Am Anfang war das Programm recht simpel, jetzt sind es schon ein paar Zeilen Code.

... Aber ich will ab Herbst an der Stelle weiter machen und auf einer Webseite den Verlauf des Neuaufbaus, den Sourcecode für das Arduino-Board usw. veröffentlichen. Wer dann Lust hat, kann das Projekt verfolgen und mit-/nachbauen.

Da warte sicher nicht nur ich gespannt drauf. Ich schwanke ständig zwischen Euphorie und Resignation. Es ist ja faszinierend, das einige wenige Spezialisten so etwas praktisch funktionierend auf die Beine stellen. Aber selbst die käuflichen Systeme erfordern lt. Forum umfangreiche Programmierung /Anpassung, ehe sie im gewünschen Modus "Smart Boost mit Batterievorrang" im Halbinselbetrieb laufen. Tja, und preislich ...

Als erster Schritt wurde die simple Ladesteuerung meiner TCCharger über eine von einem Sensor oder kleinen PV-Modul generierte Steuerspannung angesprochen. Laut ENABLE CONTROL method 3: USING 2-5V CONTROL kann ich über einen Optokoppler mit Spannungsteiler (und Dämpfungskondensator?) über den vorhandenen 12V Regeleingang den Ladestrom analog regeln. Soweit verständlich.

Ich hatte schon daran gedacht, einfach eine kleine PV-Zelle, wie sie für "Handylader" genutzt wird, als Sensor zu missbrauchen. Die sollten >5V liefern, da sie ja meist einen internen Pufferakku füllen sollen - der wird halt ausgebaut. Die ganz kleinen Module (für Solarspielzeug o.ä.) liefern nur etwa 0,5V. Ich habe auch noch ein Klappmodul 60W von einem 12V-Campingset herumpurzeln - etwa 20V Leerlauf. Aber wie beschalte ich das - welcher Optokoppler wäre geeignet, um die gezeigte Ansteuerung zu realisieren?!? Direkt per Spannungsteiler in den Eingang traue ich mich dann doch nicht ...

Es ist halt frustrierend, wenn man keine Ahnung aber viel guten Willen hat.

[Eberhard]

was smarted macht klingt schon gut.
ZRZ - optokoppler - RS232 - tcp/ip - PLC - Controller - 0-10V - Wallbox

und der ganze solare Überschuss wird eingeladen

lg

Eberhard

So sieht mein Zweirichtungszähler aus. Lt. techn. Datenblatt bis zu (!!!) 2So-Schnittstellen. Lt. Forum nicht nutzbar, da sie der Netzbetreiber nicht ohne träges Zwischenrelais freigibt. Möglichkeit für IR-Abtastkopf?

Ich enttäusche Dir ungern, aber Du hast zwar einen digitalen Zähler, aber keinen Smartzähler. Deiner zählt nur den Strom, mehr nicht und hat so als ZWR die 2x S0 für A+ und A-. Diese geben Dir die EVU nicht frei, in keinem Fall. Die sind nicht potentialfrei.
Selbst wenn Sie Dir den freigeben würden, müsstest Du die Impule in einer so klein wie möglichen Zeit mit so viel Impulsen wie nötig messen (geht relativ einfach), aber der Wert wird als "Leistungswert" zu ungenau. Als Verbrauchswert hingegen funktioniert eine S0 Auswertung gut.

Es gibt aber auch ein Messsystem, was mit 3x Klammern an den 3 Außenleitern angesteckt wird und dann die Leistung in und out misst. Musst Du mal googln. Der Wattson ist so etwas, aber er hat keine verwetbare Ausgabe.

Direkt per Spannungsteiler in den Eingang traue ich mich dann doch nicht

Das hast eine 0-10V Ladeeingang? Bettermann?

ZRZ - optokoppler - RS232 - tcp/ip - PLC - Controller - 0-10V - Wallbox

Ich nutze UDP/IP zur Wallbox., ansonsten genau so!

Um Mal die Daten zu verdeutlichen, das sind Mode C D0 Daten:

Code: Alles auswählen

mac=00:08:DC:xxxxxxx
boot=1
fw=05.04
time=1261079052
zpb=DE0000000000000000000000000000123
/ELS4\@V9.30         
F.F(00000000)
F.F.1(00000000)
F.F.2(00000000)
0.0.0(xxxxxx)
0.0.1(00000000)
0.0.2(03250667)
0.9.1(165910)
0.9.2(130413)
1.7.0(0.209*kW)
1.8.0(005368.4*kWh)
1.8.0*03(005237.8)
1.8.0*02(004861.3)
1.8.0*01(004386.2)
1.8.0*12(003911.7)
1.8.0*11(003400.7)
1.8.0*10(003096.9)
1.8.0*09(002872.2)
1.8.0*08(002706.6)
1.8.0*07(002551.6)
1.8.0*06(002418.9)
1.8.0*05(002293.6)
1.8.0*04(002170.1)
2.7.0(0.000*kW)
2.8.0(002098.7*kWh)
2.8.0*03(002062.6)
2.8.0*02(002000.0)
2.8.0*01(001994.2)
2.8.0*12(001992.9)
2.8.0*11(001990.9)
2.8.0*10(001984.1)
2.8.0*09(001943.9)
2.8.0*08(001836.6)
2.8.0*07(001656.9)
2.8.0*06(001460.8)
2.8.0*05(001288.3)
2.8.0*04(001059.9)
C.4.0(xxx)
C.5.0(xxx)
C.7.0(xxx)
0.2.0(xxx)
0.2.2(xxxx)
!
~

und dies SML Daten:

Code: Alles auswählen

mac=00:08:DC:xxxxxx
boot=1
fw=02.00
time=1259861556
zpb=DE0000000000000000000000000000123
SML(1B1B1B1B01010101760503BF6D0D620062007263010176010105013FCF050B0649534B0104C
EDE45D6010163758800760503BF6D0E620062007263070177010B0649534B0104CEDE45D60701006
20AFFFF72620165019E05117A77078181C78203FF010101010449534B0177070100000009FF01010
1010B0649534B0104CEDE45D60177070100010800FF65000101A201621E52FF5900000000020FFB1
F0177070100010801FF0101621E52FF5900000000020FFB1F0177070100010802FF0101621E52FF5
900000000000000000177070100020800FF65000101A201621E52FF590000000005590F660177070
100020801FF0101621E52FF590000000005590F660177070100020802FF0101621E52FF590000000
0000000000177070100100700FF0101621B520055FFFFF3380177078181C78205FF0101010183020
A84469381AA622E5D9BAF4021FC7B23DC256956D874CF9C2A90D674C51C9FFC01C482010E7719978
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00DB2)

SML sieht schlimmer aus, als es ist. Hier sind die sogenannten OBIS Kennzahlen wichtig. Es gibt ca. 50 Stk. Nicht alle Zähler geben alle Daten aus. Hier sind es 0100010800FF, 0100020800FF und die Sonderform 0100100700FF. Letztere bildet Leistungsbezug und Leistungslieferung gleichzeitig ab.

Codierung: 77 07 0100100700FF 0101621B520055 FFFFF338 01, also 3271 W Lieferung