EFH Energiemanagement für Wärmepumpe und Wallbox - Speicher für Nachteinspeisung in Planung

Hallo Forum und frohes neues Jahr,

ich habe hier in unserem Einfamilienhaus eine Wärmepumpe von der Firma Zimmermann, eine Proxon FWT-1.

Auf dem Dach haben wir 24 Solar Module (6,4kWp) die seriell verbunden mit einem String an einen StecaGrid 6003 gehen (~700V PV Spannung).

Vor dem Haus steht eine Vestel (11kW) Wallbox.

Das kam quasi alles vom Bauträger, das war der Standard für unser Fertighaus.

Da wir mit der Kühlung der Wärmepumpe, der Heizleistung und dem Strom für die restlichen Geräte im Jahr zusammen 7200kWh an Energie benötigen und durch die PV 7800kWh rein kommen,

von denen wir im letzten Jahr 29% selbst verwendet haben, bin ich nun auf der Suche nach Möglichkeiten den Eigenverbrauch zu erhöhen.

Von der Erhöhung der Strompreise brauche ich garnicht erst anfangen.

Ein Elektroauto lässt noch auf sich warten, das kommt nicht vor Q4/2023.

Daher hätte ich gerne einen Stromspeicher.

Unsere Grundlast liegt bei etwa 300 Watt. Also ~3kWh/Nacht. Ein System das rein nachts die Grundlast nullt wäre zumindest die Minimallösung die ich mir dabei vorstelle.

Da mir einige Ingenieurbüros und Solar-Installateure für meine 4 Jahre alte Anlage-mitgeteilt haben das sie mit allem was es neu auf dem Markt gibt inkompatibel ist, und ich bei denen für einen 5kWh Stromspeicher 10000-13000€ zu bezahlen habe, kümmere ich mich nun selbst um das Thema.

Bisher angesehen habe ich mir auch die Varianten von den China-Zellen als DIY Lösung bis über eine MultiPlus II - Lösung mit PylonTech 48V Akkus und Nachteinspeisungen.

Das Thema mit dem DIY Akku aus Einzelzellen oder China Blöcken ist mir zu viel Arbeit, da bin ich raus. Zudem würde ich nichts dabei lernen, das ist zudem nicht das Ziel.

Zudem fehlen mir da Prüfsiegel und Zertifikate und die Garantie auf die Geräte.

Die 48V MultiPlus II Variante erscheint mit am Flexibelsten zu sein was die Anpassung an Bestandsanlagen angeht. Aber ich bin mir nicht sicher ob es das richtige System für mich ist. Zudem erscheinen mir die Victron Geräte pauschal zu teuer zu sein.

Es ist für mich jedenfalls keine Lösung den gerade mal 4 Jahre alten Wechselrichter zu ersetzen und den mit Bauschaum gefüllten Kabelkanal aufzubrechen damit ich auf mehrere Strings mit einem neuem Hybridwechselrichter umstellen kann.

Weiter habe ich mir angesehen ob ich mit einem 24V Akku, erste Versuche starten kann. Ich denke dabei an einen Enphase iq7x an dem ich nur den Akku anschließe, und dann mit einem 24V Ladegerät lade. Die Regelung welches der beiden Geräte in Aktion tritt würde ich dann mit je einem Shelly plus 1pm realisieren.

Allerdings scheint der iq7x in Deutschland weder verfügbar noch zugelassen zu sein. Die Micro Wechselrichter von Envertech, wie der evt-300 scheinen auf voller Last nicht mehr ordentlich zu arbeiten und mit den meisten China-Geräten habe ich mich noch nicht groß beschäftigt.

Der Soyo source 1200 scheint jedoch interessant zu sein, alleine schon deswegen weil man per RS485 die auszugebende Leistung steuern kann.

Aber er scheint nicht zertifiziert zu sein und ob er eine anti islanding Funktion hat ist mir noch nicht klar. 

Ähnliches Potential sehe ich bei einem Hoymiles HM-1500 der mit Ahoy DTU abgefragt werden kann und hoffentlich auch regelbar sein wird.

Soviel dazu…

Hier noch ein kurzer Überblick was ich bisher in Sachen Energie Management umgesetzt habe:

Als Stromzähler habe ich einen Iskra mt681 ( https://wiki.volkszaehler.org/hardware/channels/meters/power/edl-ehz/iskraemeco_mt681 ), an dem ein IR-Lesekopf hängt ( https://wiki.volkszaehler.org/hardware/controllers/ir-schreib-lesekopf ). Dieser ist mit einem ESP8266 verbunden der per „esp-link v2.2.3“-Firmware die SML-Rohdaten per WLAN an einem Netzwerk-Port zur Verfügung stellt. Die Daten werden alle 2-5 Sekunden vom Stromzähler aktualisiert.

Die Wärmepumpe hängt seit Anfang des Sommers 2022 mit der PV und dem Rest vom Haus an einem gemeinsamen Smarten Zweiwege Stromzähler, das war vorher anders.

Ich habe zeitgleich einen Server aufgesetzt (Orange Pi One mit Armbian) auf dem ein Energie Management Server (Python Script) läuft.

Aktuell habe ich die Software nur in einem privaten git da dort noch Dateien enthalten sind die von den Herstellern der Geräte kommen.

Mein EMS lädt folgende Informationen aus meinem Haus:

• über RS485/Modbus aus dem PV-Wechselrichter die aktuelle Leistung
• die Wettervorhersage von OpenWeather.com
• alle paar Minuten die Daten meiner DIY okoyono.de Wetterstation
• den Zustand aller Fenstersensoren (Sonos) und Türen aus meinen HomeBridge.io Instanzen
• ob jemand zuhause ist
• per RS485 Modbus alle relevanten Daten aus der Wärmepumpe (Leistungsaufnahme, Temperaturen der Räume, Status der Heizelemente, usw.)
• die Leistungsaufnahme diverser Shelly-Geräte
• die Leistungsaufnahme und Status der Wallbox per ModbusTCP über LAN

Die DIY Wetterstation:

Das ganze wird über ein Webinterface visualisiert und auch konfigurieren kann. Zudem gibt es noch ein Grafana das mit details zu all den Daten detailliert darstellt.

Im Grunde wird anhand der Wetterdaten und deren Vorhersage, unter Berücksichtigung aller anderen Werte, entschieden im Welchen Betriebsmodus sich die Wärmepumpe befinden darf. Und wann sie automatisch heizen soll, und wann sie das Haus kühlen soll.

Zudem wird sie entsprechend de-/aktiviert wenn der Zustand der Türen und Fenster nicht passt oder Energie für die Wallbox benötigt wird.

Gerade was das kühlen angeht spart dies pro Tag etwa 10kWh Energie, da diese nun ~100% über den Solarstrom abgedeckt wird.

Insgesamt hat diese Maßnahme in dem halben Jahr in dem sie lief den Eigenverbrauch um weitere 5% erhöht und die Stromkosten um etwa 7-8% reduziert.

Für das laden über die Wallbox verwende ich http://evcc.io . In diesem werden die Leistungsdaten vom Wechselrichter, dem Haus-Stromzähler und der Wärmepumpe beim kühlen und heizen entsprechend berücksichtigt.

evcc.io verwendet dabei ebenfalls Scripte von mir um die Leistungsdaten auszulesen.

Nun sind folgende Fragen für mich noch offen bevor ich zur Bestellung übergehe:

• Welcher AC-Laderegler soll es werden, brauche ich einen regelbaren?
  • Muss der Lader nach dem Laden der Batterie von dieser getrennt (z.B. mit einem Releais) werden bevor der WR die Batterie wieder entladen darf.
  • Ich tendiere zum Blue Smart IP22 24/16(3) Ladegerät von Victron Energy (MPN BPC241644002) wobei mir noch nicht klar ist ob der Lader pro Ausgang (3) mit 16A laden kann oder nur mit einem drittel davon.
• Welcher Wechselrichter wird es?
  • Ich tendiere zum Hoymiles HM-1500
  • Muss dieser während dem Laden von der Batterie getrennt (Releais) werden?
  • Gibt es Erfahrungen zum Wirkungsgrad in Relation zur ausgehenden Leistung?
  • Funktioniert dieser mit einer 24V Batterie oder wird der MPPT Probleme machen?
• Momentan tendiere ich bei den Akkus zu den PowerQueen 24V 100Ah, da habe ich schon einige Testvideos gesehen.
  • Überwachen würde ich sie mit einem INA226 Voltage Current Power Monitor Module, für die DTU brauche ich ein Memos D1 MIni (ESP8266). Das Monitoring kann die Firmware gleich mit übernehmen und mein EMS wird dann die Shellys entsprechend abschalten um die Batterie zu schützen.

Einen 12V Akku mit einem StepUp Regler zu verwenden sehe ich eher nicht, sofern es nicht sein muss.

Vielleicht hat jemand von euch dazu noch die eine oder andere Idee oder Anregungen? Ich würde mich darüber freuen!

Grüße und danke!

Kai