PV_ Insel / Heizstab Regelstrategie / SPS Kommunikation

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matteng asked Mar 2, '21

PV_ Insel / Heizstab Regelstrategie / SPS Kommunikation

Moin,

seit drei Jahren läuft mein Halbinsel-Setup, basierend auf:

6kWp PV,

Multiplus 5000,

2x smart Solar 250/65

BMV702 und

ca. 30kWh OPsZ Batterie (Hoppecke)

sehr erfolgreich.

Ich habe Venus GX auf einem Raspberry Pi laufen und mein Monitoring hat nach anfänglichen SD-Karten Problemen nun seit über einem Jahr gut funktioniert.

Nun hat man ja immer neue Ideen und, mehr aus Lust an der Sache als auf Basis wirtschaftlicher Erwägungen, habe ich mir nun weitere 3,3 kWp auf einer Dachfläche installiert, die nach PV schreit.

Ich habe bereits vor einiger Zeit einen 48V DC- Heizstab (1500W in zwei Stufen je 750W) in meinen Pufferspeicher für Heizung und WW-Bereitung installiert. Direkter Anschluss an der Batterie über 2 Schütze. Hintergrund ist meine Pellets Heizung, die an warmen Sommertagen zur Brauchwassererwärmung läuft uns damit mein Wohnzimmer weiter aufheizt.

Da ich generell meine Heizungssteuerung auf SPS Basis neu aufsetzen möchte, möchte ich natürlich eine Regelstrategie für die Heizstäbe programmieren.

Ich wende mich an das Forum , da ich möglichst mit der einfachsten der vielen möglichen Lösungen starten kann.

Meine Bedürfnisse:

Datentransfer vom Raspberry Pi ( Venus ) oder den Einzelkomponentenauf die SPS ? (Siemens Logo oder S7, ich habe auch noch einen Wago 750 controller rumfliegen, aber ich würde lieber bei der Siemens Range bleiben.)

- Hier sind folgende Werte wichtig.

MPPT-State (Smart solar Charger)

Batterie Spannung (BMV)

ggf. Netzeinspeisung des Multiplus. Dies ist aktuell möglich, wenn die Anlage jedoch ohne Netzanschluss betrieben wird, ist das keine Option.

Grundsätzlich ist es interessant zu wissen, wann die Solarladeregler nicht alles aus den Modulen herausholen, was aktuell geht. Andererseits kann man auch den Batterie SOC nehmen und ein Zeitfenster festlegen, in dem theoretisch noch die Sonne scheinen könnte. Was ich nicht will ist der Betrieb der Heizstäbe aus der Batterie sondern lediglich (hauptsächlich) aus überschüssiger Solarenergie.

Die einfachste Regelung wäre eine Relaiskontakt am MPPT, der mir sagt, wann er mehr rausholen könnte. Dann könnte ich eine gewisse Zeitspanne für den Heizstab vorsehen. Wenn das Relais in der Zeit nicht abfällt, könnte ich die zweite Stufe auslösen und so lange laden, bis das Relais abfällt.

Gerne würde ich aber in Form eines kleinen Brain-Drain Eure Meinungen hören.

Beste grüße,

Mathis

MPPT SmartSolar Raspberry Pi

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Matthias Lange - DE answered · Mar 02, 2021 at 09:58 PM

In Form der AC Thor Geräte von MY PV gibt es schon eine fertige Lösung um stufenlos überschüssige PV Energie in Warmwasser umzusetzen.

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thomasw-1 commented · Mar 02, 2021 at 11:06 PM

Aktuell experimentiere ich mit dem AC-THOR 9s. In einer einphasigen Umgebung mag die Lösung berechtigt sein, jedoch in einer 3-phasigen Installation ist das Gerät nicht optimal.
So kann das Gerät nicht alle 3 Phasen gleichzeitig stufig regeln. Es ist immer nur 1 Phase modulierbar, die beiden anderen Phasen sind entweder binär an oder aus.

Dies führt dazu, dass in einer 3-phasigen Insellösung der Strom nicht gleichmäßig vom AC-Inverter genutzt werden kann, im schlimmsten Fall über den MultiPlus laufen muss und damit kostbare Leistungsbreite für andere Verbraucher blockiert.

Auch im Falle einer netzverbundenen 3-phasigen Zero-FeedIn Lösung funktioniert der Ansatz leider auch nicht wirklich. Entweder wird dann ungewollt ziemlich viel Leistung von der Batterie gezogen oder die aktuell vorhandene Inverter-Kapazität nicht wirklich genutzt.

Nur im Falle einer FeedIn-aktivierten Lösung mag es über die summierende Funktion des Zählers egal sein, dass auf 2 Phasen z.B. 2000W eingespeist werden und auf der anderen Phase 2000W gezogen werden, um das Mißverhältnis des Lastunterschieds auszugleichen.

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Matthias Lange - DE ♦ thomasw-1 commented · Mar 03, 2021 at 05:20 PM

Ich denke das ist eine Preisfrage.

So weit ich weis, wird im AC-THOR 9s die 1. Phase stufenlos hochgedreht, bis 100% erreicht sind, dann wird diese Phase komplett durchgeschaltet.
Danach wird die 2. Phase hochgefahren usw.
Dabei wird immer die selbe Regelelektronik genutzt und eben nur von einer zur nächsten Phase weiter geschaltet.

Wenn man nun über alle 3 Phasen gleichzeitig regeln wollen würde, bräuchte man die Regelelektronik auch 3 mal, was den ohnehin schon nicht günstigen AC-THOR 9s noch teurer machen würde.

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thomasw-1 Matthias Lange - DE ♦ commented · Mar 03, 2021 at 07:00 PM

Hallo Matthias,

die von Dir dargestellte Eigenheit habe ich in etwas anderen Wort ausgeführt.
Genau aber deswegen ist das Gerät für Insel- Zero-Feedin-Lösungen nicht wirklich geeignet.
Mein Fallback wird möglichweise ein 3-phasiger Regler von Chiemtronics (~210€) in Verbindung mit einem Modbus-Steuermodul (~120€) sein. Mit Verteilerkasten und Kleinmaterial liegen die Kosten bei unter 500€.

Nichtsdestotrotz Mathis hat ja eine Niedervoltanforderung. Ihm helfen beide Ansätze nicht weiter.

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Modifications Space

Node Red Space

Answer 1 · 2021-03-02T21:24:18Z

netrange answered · Mar 02, 2021 at 09:24 PM

Guten Abend ins Forum

... Auch wenn du schon alles übers Berry laufen hast ... Würde doch lieber noch ins echte Venus investieren und dann schön alles über Modbus und Logo 8 auslesen ... Ist wirklich recht bequem und für deine Pläne wirklich das einfachste ... Und du bleibst bei Siemens und könntest sogar bis noch KNX einbinden ...

StefYteffen

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netrange commented · Mar 03, 2021 at 07:15 AM

Ich denke mal das eine fertige Lösung hier keine Rolle spielen würde. Da schon ein Raspberry im System läuft steht wohl eher der "selbstbau" im Vordergrund. Bin mit dem Raspberry nicht ganz auf dem Laufenden ... aber liest du nicht jetzt schon Werte aus dem Victron System raus??? Wäre es da nicht einfacher damit weiter zu machen ?

Thema Gleichspannungsheitstab und daraus resultierende Ströme und Schaltlichtbögen im Schütz ... wenn du wirklich viel regeln und schalten willst, ist eine Lösung über Halbleiterrelais wohl unumgänglich ... bevor dur noch ein Schütz kleben bleibt ... deine Batterien leersaugt und dein Legionellenprogramm auf 110 Grad läuft ... PWM wäre so auch möglich damit du deinen MPPT Regler nicht in den Wahnsinn treibst ...

Einen sonnigen Tag

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matteng netrange commented · Mar 22, 2021 at 04:52 PM

Hallo, ich habe den Post ein wenig reifen lassen :-)

Nein, bin jetzt erst dazu gekommen mich damit zu beschäftigen. Habe jetzt die Logo8 und versuche über ModBus TCP aufden RPi (Venus) zuzugreifen. Leider ohne Erfolg. Aus Deinem Post schließe ich, dass Du bezweifelst, dass es möglich ist, obwohl die ModBus TCP Funktionalität ja ebenso aktivierbar zu sein scheint.

Im Venus-Remote Console erscheinen meine Telegramme, allerdings nur im Fall, dass ich falsche Unit-ID- Register Kombinationen anfrage. Im Falle "richtiger" Telegramme zeigt es keine Reaktion. Auch auf meiner Logo und mit dem ICC- windows Tool bekomme ich keinerlei Antworten

Kannst Du mir dazu etwas sagen?

Beste Grüße,

Mathis

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netrange matteng commented · Mar 22, 2021 at 05:20 PM

Guten Abend

Zum Thema "Kompletter Funktionsumfang" des Berry kann ich nichts sagen da ich nur ein "Echtes" Venus am Laufen habe.

Versuche mal zum Anfang mit der Logo nur die Register über einen Analogen Netzwerkeingang mit Gerätetyp Modbuskomp. Gerät zu LESEN ... dann benötigst du erstmal keine komplexe Konfiguratuion. IP Adressen müssen natürlich passen und für die Logo verschieben sich die Adressen um +1 da die Logo keine 0 hat !!! Einheten ID´s bleiben ...

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Answer 2 · 2021-03-03T08:05:28Z

thomasw-1 answered · Mar 03, 2021 at 08:05 AM

Bei Dir sind die Voraussetzungen wegen des DC-Stabs etwas anders. Mir war wichtig, nicht nur binär jeweils 3000W einzeln an- oder auszuschalten, sondern die Überschussleistung relativ linear steuern zu können. In Deinem Fall müsst Du mindestens 750W zur Verfügung haben, ohne die Batterie zusätzlich belasten zu müssen. In meinem Fall macht es auch nichts, wenn ich nur 500W zur Verfügung habe. Ich kann sie einfach einregeln.

Die Steuerung erfolgt bei mir Node-Red. Ich will nämlich auch eine Prioritätensteuerung implementieren, welche erstens die verfügbare Leistung für die KFZ-Ladung berechnet und dort freigibt, und bei Abschluss der KFZ-Ladung, dann die P2H-Regelung übernimmt. Ferner bin ich auch dabei den erwarteten Solarertrag für den Nachfolgetag zu bestimmen und die SOC-Limitierung für die zugelassene Batterieentladung vorzugeben.
Implementiert habe ich die Lösung aktuell extern auf einer Synology und frage die Werte vom VenusOS über ab

Was die P2H-Steuerung betrifft, so dachte ich anfangs einen Tyristorregler (0-10v) mit einer zusätzlichen Modbus-Steuerung einzusetzen. Nachdem ich aber der AC-THOR günstig erstehen konnte, war er mir wegen seiner sauberen Regelung und der bereits integrierten Modbus-Schnittstelle sympatischer.

Aktuell tendiere ich jedoch wieder auf die Anfangsplanung zurückzugehen, werde aber noch ein paar Wochen versuchen, die AC-THOR Lösung zu optimieren.

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joereh commented · Sep 23, 2021 at 09:58 AM

Hi. Gibt es zu dem AC-THOR 9s noch neue Erkenntnisse?

Ich habe gerade einen Anwendungsfall bei dem der Überschuss in einem 3ph System mit 5000er Multis und MPPTs zum Wasser erwärmen nutzbar gemacht werden soll.

Viele Grüße

Johannes

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Answer 3 · 2021-09-23T18:38:38Z

thomasw-1 answered · Sep 23, 2021 at 06:38 PM

Hallo Johannes,

inzwischen läuft meine Heizung. Die Regelung des Heizstabs erfolgt über den ACTHOR9s. Allerdings steuere ich ihn extern durch eine NoderRed-basierte Regelung an. Ich setzte ferner 2 zusätzliche Stromzähler (nach dem ACTHOR und am Netzeingang) ein. Sowohl der ACTHOR als auch die Victron-Lösung haben teilweise eine Verzögerung von bis zu 6 Sekunden. Da ich bei einem plötzlichen Lastwechsel weder die Batterie unnötig belasten sowie einen ungewollten Netzbezug vornehmen möchte, geht dies nicht ohne die zusätzlichen Stromzähler.

Ferner möchte ich in den Speicher mit konstant 75°C einspeisen. Der Heizstab ist daher extern platziert (siehe unten). Der Drehregler wird ebenso durch NodeRed PID-basiert geregelt. Der ACTHOR unterstützt eine solche Regelung leider nicht und die Regelung meiner Hackschnitzelheizung war zu träge.
Daher musste NodeRed und ein modbus-basierter 0-10V Regler dafür herhalten.

Die Regelung ist sehr reaktiv und nutzt den Überschuss effizient aus.

Meine Topologie sieht wie folgt aus:

1632421603339.png (102.0 KiB)

1632422313358.png (134.1 KiB)

1632422493844.png (184.4 KiB)

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Answer 4 · 2022-10-09T10:14:05Z

Thomas H. Clancy answered · Oct 09, 2022 at 10:14 AM

Instead of switching different stages of your heating-element, wouldn't it be easier to use pwm over an electronic relay ?

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