Balkon PV Energieüberschuss nutzen
Schritt für Schritt.
Hat man in eine Balkon-PV-Anlage investiert, wird man wahrscheinlich feststellen, dass zum Zeitpunkt der Energieproduktion mehr Energie erzeugt wird, als der Haushalt gerade benötigt. Wohin mit der überschüssigen Energie? Wer bereits einen Energiespeicher hat, kann diesen Überschuss für später speichern, ohne dabei auf die Rentabilität des Speichers einzugehen. Für diejenigen, die überschüssige Energie ins Stromnetz einspeisen, wird diese zwar vergütet, aber wohl nicht angemessen.
Wie kann man den Verbrauch sinnvoll an die Energieerzeugung anpassen?
Heutzutage verfügen die Haushalte über ein 3-Phasen-Stromnetz. Der Energieanschlusszähler erfasst die Gesamtenergie als Summe über auf allen Phasen. Trotz Energieausgleich über die Phasen wird es in Zeitintervallen zu einem PV-Energieüberschuss kommen. Man kann sich auf die Sonne einstellen und Verbraucher laufen lassen, wenn die Sonne scheint. Eine sinnvolle Möglichkeit besteht darin, Verbraucher energieabhängig einzuschalten, die einen Zusatznutzen bieten. So kann man die überschüssige Energie nutzen, um z.B. mit einem Infrarot-Panel zu heizen, einen Luftfilter zu betreiben oder eine Teich- oder Poolbelüftung (Filter) zu verwenden.
Das nachfolgende Beispiel erzeugt bei Energieüberschuss einen Schaltimpuls, um Verbraucher bzw. eine Steckdose zu schalten. Wenn der Überschuss beendet ist, erfolgt die Ausschaltung nach weiteren Spezifikationen.
Was wird benötigt?
Der aktuelle Gesamtverbrauch des Haushalts kann recht einfach als KNX-Messwert über einen Opto-Koppler vom Hausanschlusszähler eingelesen werden. Andere Lösungen sind Koppler oder Zusatzzähler, die den Leistungswert im lokalen Netzwerk verfügbar machen. Diese Möglichkeiten sind beispielsweise der Shelly-EM-Messwandler oder TASMOTA Funkmodule, bei denen die Messwerte per http-Request abgefragt und in den KNX übertragen werden (siehe hierzu separates Info-Blatt). Die Werte-Bereitstellung, sowie die Erstellung von Schaltschwellen zur Steuerung des Zusatzverbrauchers erfolgt in einer Logikgruppe im EIBPORT. Um je nach Bedarf unterschiedliche Verbraucher nutzen zu können, muss die Schaltschwelle veränderbar sein. Das Schalten des Verbrauchers (Steckdose) erfolgt über einen KNX Schaltaktor.
Für die Auswertung, das Setzen von Parametern und die Darstellung wird die Visualisierung des EIBPORT »Control L« genutzt. Control L ist webbasiert und kann somit eigenständig auf Mobilgeräten ausgeführt werden. Zur Realisierung der genannten Anwendung muss eine Logikgruppe konfiguriert werden. Hierzu wird der LOGIKEDITOR im EIBPORT aufgerufen und die Logikgruppe kann importiert oder erstellt werden.
Für die Logikgruppe sind Logikelemente erforderlich, die unter „+ Hinzufügen“ ausgewählt werden können.
Folgende 2 Eingangswerte müssen berücksichtigt werden:
- Die Freigabe LG: Diese Funktionsfreigabe der Logikgruppe stoppt den Zyklischen Sender.
- Die Zusatzleistung W: Dieser einstellbare Leistungswert bestimmt die Schaltschwelle für den Zusatzverbraucher. Der Wert richtet sich nach dem Verbrauch der zu schaltenden Zusatzlast, wie beispielsweise einer IR-Heizplatte (200 W), einem Luftreiniger (160 W) oder einer Belüftungspumpe (50 W).
Als Funktions-Elemente werden im Beispiel verwendet:
- Ein zyklischer Sender mit einem Intervall von 1 Minute.
- Eine http-Abfrage/Text-Prozessor-Kombination zur Abfrage und Übermittlung der aktuellen Gesamtleistung aller Verbraucher und Energieerzeuger, die über einen Zusatzzähler am Haus- bzw. Wohnungsanschlusszähler erfasst werden.
- Ein Verteiler/Pufferspeicher zur Sicherung und Verteilung des aktuellen Gesamtleistungswertes.
- Eine Schwellwert-Logik, um je nach Vorgabe den Zusatzverbraucher „EIN“ bzw. „AUS“ zu schalten.
- Ein Rechner-Tool zur automatischen Anpassung der oberen Schaltschwelle.
- Eine AUS-Schaltverzögerung, um die Zusatzlast mit einer Mindestlaufzeit (z.B. 10 Minuten) zu betreiben.
- Zwei Ausgangswerte: »Leistung Gesamt W« als Kontrollanzeige des Energieanschlusszählers und »PV Überschuss Schalten« zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Zusatzlast bei PV-Überschuss.
Die Bedienung und Darstellung der Werte erfolgt in der WEB-Visualisierung Control L, was eine einfache und schnelle Werte-Anzeige im Browser für beliebige Endgeräte, wie z.B. Smartphones, ermöglicht.
Zur Anzeige der Werte wird das Element »Werteanzeige« verwendet, wobei das verwendete DPT berücksichtigt wird. Zur Freigabe wird das Element »Schalter« genutzt. Die Eingabe des Zusatzlastwertes erfolgt ebenfalls über das Element »Werteanzeige«, jedoch wird hierbei das Senden des Wertes aktiviert. Der Schaltstatus wird als dynamischer Text angezeigt.
Für die grafische Darstellung wird das Element »Graph« genutzt, wobei die Langzeitaufzeichnung für die drei dargestellten Werte aktiviert wurde.
Aufgrund hoher Unterschiede in den Wertebereichen der jeweiligen Werte sind besondere Einstellungen für eine gemeinsame Darstellung erforderlich. Innerhalb des Graphen kann für eine detaillierte Auswertung gezoomt werden. Die hohen Leistungsspitzen bei der Gesamtleistung (Blau) werden im Beispiel durch einen 3-Phasen-Durchlauferhitzer erzeugt. Im Gegensatz dazu ist die Leistung eines Balkonkraftwerks (Grün) recht gering. Daher wurde ein Wertebereich für alle Leistungen von -100 bis 2000 W festgelegt.
Der dargestellte Schaltimpuls (Gelb = Schalten des Zusatzverbrauchs) wurde mit einem Faktor von 1.000 vergrößert, um die Darstellung zu verbessern. Aufgrund der Displaybreite eines Smartphones wurde das Zeitintervall auf 6 Stunden festgelegt.
Hinweis: Die Schaltkurve (gelb) zeigt eine Anzahl von Lastzuschaltungen, die durchgeführt wurden, weil die Schaltschwelle unterschritten wurde. Dies kann auch durch kurze Wert-Ausreißer verursacht worden sein. Abhilfe schafft ein Statistik-Element, das in die Logikgruppe integriert wird, in dem z.B. aus 3 bis 4 Werten ein Durchschnittswert bestimmt wird.
