diff --git a/Solar/OpenDTU-OnBattery.png b/Solar/OpenDTU-OnBattery.png new file mode 100644 index 000000000000..55bf797b7d77 Binary files /dev/null and b/Solar/OpenDTU-OnBattery.png differ diff --git a/Solar/index.md b/Solar/index.md index 57936621f5b4..5c3725e6228b 100644 --- a/Solar/index.md +++ b/Solar/index.md @@ -221,7 +221,8 @@ Lizenzkürzel: - [Zusammenfassung und Effizienzbetrachtung](#SSG-Speicher-Effizienz) - [SSG-Speicherlösungen im Eigenbau](#SSG-Speicher-Eigenbau) - [Implementierung der Speicher-Regelung](#Regelungsimplementierung) - - [Beispiel für DC-gekoppelten Speicher](#SSG-DC-gekoppelt) + - [Einfache und günstige Lösung: OpenDTU-OnBattery](#OpenDTU-OnBattery) + - [Weiteres Beispiel für DC-gekoppelten Speicher](#SSG-DC-gekoppelt) - [Ladung des Stromspeichers](#Ladung) - [Konstanteinspeisung](#Konstanteinspeisung) - [Lastgeregelte Einspeisung](#lastgeregelt) @@ -2964,7 +2965,7 @@ Jahresverbrauch (bei nächtlicher Durchschnittslast von 190 W zwischen 0 un mit einer typischen Balkonanlage in Süddeutschland mit optimal ausgerichteten Modulen mit 850 Wp Nennleistung und typischen Wirkungsgraden, der eine Pufferbatterie mit 1 kWh effektiv nutzbarer Kapazität hinzugefügt wurde. -Dazu passt sehr gut eine 12,8 V 100 Ah LiFePO4-Batterie, +Dazu passt sehr gut eine 25,6 V 50 Ah LiFePO4-Batterie, also mit nominell 1,28 kWh Kapazität, denn davon muss man ohnehin mindestens 90% für eine gesunde Entladetiefe abziehen, und nochmal ungefähr 90% für die durchschnittliche Degradation durch Alterungseffekte etc. Die @@ -3826,9 +3827,84 @@ Weitere Möglichkeiten sind der [iobroker](https://www.iobroker.net/?lang=de#de/ und das Projekt [Solaranzeige.de](https://solaranzeige.de/) für Raspberry Pi. -##### Beispiel für DC-gekoppelten Speicher {#SSG-DC-gekoppelt} - -Hier ein Beispiel für eine sehr gelungene effiziente Lösung +##### Einfache und günstige Lösung: OpenDTU-OnBattery {#OpenDTU-OnBattery} + +Inzwischen gibt es eine relativ einfache und kostengünstige Möglichkeit, mit +wenig Arbeitsaufwand und ohne eigene Programmierung zu einer recht effizienten +Speicherlösung für ein SSG/Balkonkraftwerk zu kommen, und zwar dank des +Projekts [OpenDTU-OnBattery](https://github.com/helgeerbe/OpenDTU-OnBattery). +Dies ist eine Weiterentwicklung der +[OpenDTU](https://github.com/tbnobody/OpenDTU), welche wie im Abschnitt zur +[Einspeisung aus einer Batterie](#lastgeregelt) beschrieben einen Mikrocontroller +zur offenen Kommunikation per WLAN mit einem Hoymiles-Wechselrichter einrichtet. + +![Bild: OpenDTU-OnBattery.jpg](OpenDTU-OnBattery.png){:.right width="755"} +* Der Clou dabei ist, den OpenDTU Mikrocontroller auch gleich zur lastbasierten +Regelung der Einspeisung des Wechselrichters zu verwenden, statt irgendwo +anders z.B. Home Assistant oder iobroker laufen lassen zu müssen. +* Zudem wird natürlich ein dreiphasiges Leistungsmessgerät mit Dateninterface +([Shelly 3EM](#Shelly3EM), Eastron SDM oder Stromzähler-Lesekopf mit +[Tasmota](https://www.tasmota.info/)-Software) benötigt, um den aktuellen +Leistungssaldo des Haushalts in Sekundenauflösung zu erhalten. +* Die Ladung des Speichers erfolgt effizient mit DC-Kopplung, und zwar über +einen [Solar-Laderegler](#Laderegler) von Victron, dessen [VE.Direct interface]( +https://www.victronenergy.com/live/vedirect_protocol:faq) zur Regelung benötigt +wird, weil sich damit die PV-Leistung abfragen lässt. +Je nach der maximalen Gesamtspannung der hierbei meist in Reihe geschalteten +PV-Module genügt teils schon ein BlueSolar 75/15 und +sicherlich ein 100/15 (der 100 V Eingangsspannung verträgt). +Die Batteriespannung muss für den (direkten) Anschluss des Wechselrichters +mindestens 24 V betragen, was von allen Victron-Varianten unterstützt wird. +Für eine Batteriespannung von 48 V eignet sich etwa der 100/20. +* Die aktuelle Batteriespannung kann über ein BMS-Interface, den Laderegler +und den Wechselrichter abgefragt werden, benötigt also kein Extra-Gerät. +* Außerdem werden nur noch ein USB-Anschluss o.ä. zur Stromversorgung sowie ein +paar Kabel zur Verbindung von Laderegler, Batterie und Wechselrichter gebraucht. +* Bei Betrieb des Speichers z.B. auf dem Balkon empfieht sich eine Heizmatte +mit Thermostat, um die Batterie auch bei Minustemperaturen laden zu können. + +[Hier](https://github.com/helgeerbe/OpenDTU-OnBattery/wiki/Dynamic-Power-Limiter) +die Übersicht der konfigurierbaren Regelungsparameter.\ +Der Regelungsalgorithmus, welcher in der C++-Quelldatei [PowerLimiter.cpp]( +https://github.com/helgeerbe/OpenDTU-OnBattery/blob/development/src/PowerLimiter.cpp) +implementiert ist, arbeitet im Wesentlichen wie folgt:\ +Berechne in einer Endlosschleife immer wieder einen neuen Zielwert (Limit) +für die Wechselrichter-Ausgangsleistung, sende ihn an das Gerät und warte, bis +positive Rückmeldung erfolgt, was beim Hoymiles meist 5-10 Sekunden dauert. +Für den Zielwert gibt es verschiedene Fälle: + +|Batterieladung| PV-Leistung|Wechselrichter-Limit |Effekt auf Batterie | +|:-------------|-------------:|:----------------------|:-------------------------------| +|gering | < 20 W|Wechselrichter aus |Ladung ggf. mit schwacher PV-Leistung | +|gering |>= 20 W|min(Last,PV-Leistung)|Ladung ggf. mit PV-Überschuss | +|ausreichend | |Last |Entladung falls Last > PV-Leistung, sonst Ladung| +|ausreichend | |max(Last,PV-Leistung)|Entladung falls Last > PV-Leistung, keine Ladung falls (Full) Solar-Passthrhough aktiviert | + +Die Regelung ist so flink wie möglich, aber berücksichtigt nicht die im +[Abschnitt zur Einspeisung](lastgeregel) genannten bei Betrieb an einer Batterie +teils groben Abweichungen eines Hoymiles-Geräts von großen Limit-Sollwerten. + +Geht man davon aus, dass ein SSG mit Hoymiles-Wechselrichter bereits vorhanden +ist und angesichts dessen, dass +für ein SSG eine Nenn-Speicherkapazität von 1,28 kWh ausreichend ist, +ergeben sich (Stand März 2024) bei günstigem Einkauf in etwa folgende Kosten: +* LiFePO4-Batterie 25,6 V 50 Ah mit BMS: 200€ +* Victron MPPT Laderegler: je nach Variante ca. 70€ +* Shelly 3EM: 80€ +* ESP32-Mikrocontroller plus passendes WLAN-Modul, fertig konfektioniert: 30€ +* Heizmatte mit Thermostat: 20€ +* Kleinteile wie Kabel und Stecker: 20€ + +Das ergibt in Summe 420€. +Wie [oben](#Batteriepuffer) ausgeführt, lassen für ein Balkonkraftwerk in einem +Durchschnittshaushalt mit effektiv 1 kWh Speicherkapazität etwa 200 kWh +zusätzlicher Eigenverbrauch pro Jahr erzielen, was ungefähr 60€ entspricht. +Damit ergibt sich eine Amortisation der Speicherlösung in etwa 7 Jahren. + + +##### Weiteres Beispiel für DC-gekoppelten Speicher {#SSG-DC-gekoppelt} + +Hier ein Beispiel für eine gelungene, aber etwas aufwendigere effiziente Lösung mit DC-gekoppelter Anbindung eines 48 V LiFePO4 Speichers (bestehend aus einer oder zwei Batterien), wozu je ein Victron SmartSolar MPPT 100/20-48V [Solar-Laderegler](#Laderegler) verwendet wird. @@ -4458,11 +4534,11 @@ des Wechselrichters verwenden. Leider ist die Reaktionszeit eines Hoymiles-WR auf Änderungen des (relativen oder absoluten) Limits recht lang und auch noch sehr ungleichmäßig: -er braucht bis zu ca. 15 Sekunden, +er braucht meist etwa 5 bis 10, teils aber auch über 20 Sekunden, um den eingestellten Wert (hoffentlich) zu erreichen. Und wenn man zu schnell (z.B. nach 3 Sekunden) wieder neue Limit-Werte setzt, verhält er sich teils chaotisch. -So ist durch seine Trägheit keine flinke und exakte Regelung möglich.\ +So ist durch seine Trägheit keine sehr flinke und exakte Regelung möglich.\ Zudem kommt es beim Betrieb an einer Batterie bei höheren Limit-Werten (also im oberen Leistungsbereich) teils zu [groben Abweichungen vom Sollwert]( https://www.photovoltaikforum.com/thread/221194-hm-400-an-batterie-limitierung-%C3%BCber-opendtu-eigenartig/?postID=3660691#post3660691).