3-Phasigen Heizstab für Brauchwasser mit PV-Strom schalten.
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Hallo Leute,
ich bin totaler Anfänger mit leider auch sehr schlechten Programmierkenntnissen und wollte nun trotzdem gerne ein Projekt umsetzen. Ich beschreibe das etwas genauer, vielleicht gibt es ja Interessierte. Ich kann Brauchwasser in einem 250L-Schichtspeicher entweder über Gas oder Strom/Heizstab erwärmen. PV-Anlage liefert im Sommer viel Überschuss, Einspeisevergütung ist Momentan = Gaspreis. Da der Wirkungsgrad Heizstab ca.100% und der der Gastherme wahrscheinlich ca. 60% ist, rechnet sich das inzwischen (neben Umweltaspekt, Netzentlastung, 70%-Abregelung).
Der Heizstab ist 3-Phasig von 1-6 kW regelbar und hat 3 Aktoren (Eigenbau, Shelly plus Schütz, 1, 2, 3kW plus Kombinationen 1+2, 2+3, 1+2+3). Der PV-Wechselrichter gibt als Datenpunkt die Netzleistung aus, negative Zahl = Einspeisung, positiv = Netzbezug. Ziel sollte es nun sein, die drei Shellys so zu regeln, dass möglichst viel PV-Leistung verbraten wird mit sinnvoller Hysterese, damit das geringe Einsparpotential nicht durch kaputte Relais usw. wieder verloren geht. Da über die Schütze keine Leistungsmessung möglich, die ohmsche Last aber sehr berechenbar ist, würde ich den Verbrauch gerne über die Zeit berechnen.
So die Idee, dafür habe ich mir nun extra IOBroker und eine Datenbank auf mein NAS installiert. Vielleicht hätte jemand Lust mir bei einem Skript zu helfen oder hat sogar vielleicht so etwas schon realisiert. Meine Fähigkeiten sind leider noch absolut schlecht. Schwierig finde ich die Realisierung der Hysterese und das Problem, dass sich Trigger (Höhe der Einspeiseleistung) und Aktor gegenseitig beeinflussen (ehrlich gesagt finde ich eigentlich alles schwierig, weil ich Blockly nur ganz rudimenär verstehe und altersbedingt nicht mehr so lernfähig bin).
Vielen Dank für Eure Ideen!
Flo -
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@flox sagte: 1-6 kW regelbar und hat 3 Aktoren
Also 6 Stufen. Damit nicht jede kleine Wolke bzw. jede kleine Wolkenlücke die Stufe erhöht bzw. verringert, sollte eine Verzögerung vorgesehen werden.
Vorschlag mit einer Hysterese von 1250 W:
@flox sagte in 3-Phasigen Heizstab für Brauchwasser mit PV-Strom schalten.:
altersbedingt nicht mehr so lernfähig
Schon so alt?
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PRINZIPIELL kann man sich die Wandlerverluste des Wechselrichters ggfs. ersparen, indem man die Gleichspannung aus den Solarzellen direkt auf den Heizstab gibt ...
Ist aber wahrscheinlich ein größerer Aufriss hierbei alle Sicherheitsregularien einzuhalten, und zu eruieren, welche Spannungen da maximal auftreten können.
Selbst für eine ausgebildete Elektrofachkraft ohne Zusatzschulungen wird es schwierig sein, da alle Vorschriften einzuhalten ...Die sechsstufige Schaltmimik des Heizstabes ist dann auch nur noch beschränkt vorhanden - Stern-Dreieck-Schaltung ist z. B. nicht mehr möglich ...
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@paul53
Bin total begeistert! Wie krass, dass Du sowas offensichtlich in wenigen Minuten runterschreiben kannst? Und wie nett, überhaupt einfach so mir das zu bauen und zur Verfügung zu stellen. Unglaubliche Hilfsbereitschaft! So ganz habe ich noch nicht alles verstanden, v.a. die Timer. Bin gerade noch etwas eingebunden, freue mich aber das auszuprobieren und v.a. ganz zu verstehen, die Grundidee mit der Variable für die ist ja total genial. Habe das nachgebaut, bevorzuge die 3kW - Einstellung aus 2+1 zu kombinieren, statt den 3kW zu nutzen, schont vielleicht die Komponenten etwas (s.Bild, schalter=switch1, switch2 und 3 heißen beide "on" bei mir). Kann ich Dir irgendwie einen Kaffee ausgeben (paypal/Email pn?) Mir hat das Stunden erspart und so elegant hätte ich das nie geschafft.
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@martinp
Interessante Idee. Da aber sicherheitsrelevant (Gleichstrom...), lasse ich das lieber so wie es ist. Sinnvoll wäre natürlich eine Brauchwasserwärmepumpe zu kaufen. Kommt vielleicht auch aber evtl. auch große Wärmepumpe für Heizung/Warmwasser zusammen später. Gasheizung ist recht neu. -
@homoran
Du hast natürlich recht, mit Suchen und Anpassen wäre ich vielleicht auch weiter gekommen. Die 3 Aktoren so elegant zu kombinieren, wie das Paul mal eben schnell gemacht hat, hätte ich aber nicht gekonnt und habe ich auch nicht gefunden. -
@martinp sagte in 3-Phasigen Heizstab für Brauchwasser mit PV-Strom schalten.:
PRINZIPIELL kann man sich die Wandlerverluste des Wechselrichters ggfs. ersparen, indem man die Gleichspannung aus den Solarzellen direkt auf den Heizstab gibt ...
Ist aber wahrscheinlich ein größerer Aufriss hierbei alle Sicherheitsregularien einzuhalten, und zu eruieren, welche Spannungen da maximal auftreten können.
Selbst für eine ausgebildete Elektrofachkraft ohne Zusatzschulungen wird es schwierig sein, da alle Vorschriften einzuhalten ...Die sechsstufige Schaltmimik des Heizstabes ist dann auch nur noch beschränkt vorhanden - Stern-Dreieck-Schaltung ist z. B. nicht mehr möglich ...
Hier solltest du bitte vorweg in groß, fett und rot dazuschreiben dass das niemand mal eben versuchen soll, den Heizstab einfach mit dem Gleichstrom unbekanbter Spannung der PV zu versorgen!
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@flox sagte: nicht alles verstanden, v.a. die Timer.
Beispiel "hochschalten":
- oberer "stop" sorgt dafür, dass der Wert 5 Minuten lang < -1300 sein muss, damit hoch geschaltet wird
- Sperre "nicht Verzögerung" verhindert, dass mehrere Timer gestartet werden, die sich dann nicht mehr stoppen lassen
- unterer "stop" gibt die Sperre für den Fall frei, dass sich der Überschuss innerhalb der 5 Minuten so stark erhöht hat, dass der obere "stop" nicht mehr ausgeführt wird
- die Pause sorgt dafür, dass der Messwert auf die Laständerung beim Schalten reagieren konnte
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@paul53
Hallo Paul, danke für die Erklärungen. Soweit ich das gestern abends noch testen konte, funktioniert das Skript! Ich hatte jetzt noch die Idee, weitere Faktoren zu berücksichtigen.- Sollen die Heizstäbe nur an sein, wenn die Batterie zu min. 50% geladen ist (Datenpunkt Ladezustand)
- und wenn die Solltemperatur Warmwasser (eigener Datenpunkt) größer ist als die Isttemperatur (Objekt aus Heizungs-Adapter).
Das habe ich versucht einzubauen (Screenshot) funktioniert aber nicht. Die Heizstäbe gehen an, obwohl die Solltemp 10 °C ist und die Isttemperatur 59°C
Vielleicht könntest Du nochmal draufschauen?
Danke!
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@paul53
Funktioniert perfekt. Nochmal vielen Dank! Verstehe ich das richtig, dass die Variable "WW" den Wert wahr oder falsch bekommt, je nachdem, ob die Bedingung Ladezustand, WWSoll und WWIst entsprechend zutrifft oder nicht? Und das "➥Wert" ist immer der Wert, der den Trigger ausgelöst hat? -
@flox said in 3-Phasigen Heizstab für Brauchwasser mit PV-Strom schalten.:
@martinp
Interessante Idee. Da aber sicherheitsrelevant (Gleichstrom...), lasse ich das lieber so wie es ist. Sinnvoll wäre natürlich eine Brauchwasserwärmepumpe zu kaufen. Kommt vielleicht auch aber evtl. auch große Wärmepumpe für Heizung/Warmwasser zusammen später. Gasheizung ist recht neu.Das Problem ist, dass Wärmepumpen am Effizientesten sind, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Senke des Wärmetransportes nicht zu groß ist ...
Wenn man den Warmwasserspeicher schon vorher auf 55°C gebracht hat, und dann am späten Vormittag die Wassertemperatur per Solarüberschuss mit einer Wärmepumpe auf 70...80° "drücken" will, geschieht das mit geringer Effizienz, wenn die spezielle Wärmepumpe das überhaupt mitmacht ...Ggfs. ist die vormittägliche Wassertemperatur ja egal, weil niemand im Haus ist, der verbrauchen könnte ...
Da könnte man den Wasserspeicher von Mitternacht bis zum Nachmittag nur aufladen lassen, wenn Solarüberschuss da ist, und erst danach ggfs. anfangen mit gekauftem Strom weiter auf die Wassertemperatur aufzuladen, bei der keine Legionellengefahr mehr besteht (sollte man nicht jeden Tag machen, aber regelmäßig alle paar Tage) ...Aus dem Bauch heraus würde ich aber eher zu einer Lösung mit Heizstab tendieren ... Damit kann man dann bei entsprechendem Überschuss bis 80... 90°C aufladen, ohne eine Wärmepumpe zu strapazieren, und die Legionellen sind definitiv tot
Noch eine Randbemerkung - um 500 Liter Wasser um 1°C zu erwärmen, werden 0,58 kWh benötigt ...
von 10°C auf 55°C braucht man also ca 26 kWh - in der 6 kW-Stufe wäre der Heizstab damit 4,35 Stunden beschäftigt ...
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@martinp, danke für die interessanten Gedanken. Das stimmt natürlich, dass die Effizienz sinkt, wenn die Temperatur so hoch ist. Aber sehr wahrscheinlich ja immer noch deutlich über dem Faktor 1 des Heizstabes. Die BW-WP sind dahingehend auch optimiert, soweit das physikalisch möglich ist. Suboptimal ist aber auch, dass die Geräte i.d.R nur ca. 0,5kW Leistungsaufnahme haben und dann mit ca. 1,5 kW Heizleistung heizen. Im Dauerbetrieb ist das sinnvoll aber nicht, wenn man Energiespitzen verbraten will. Das würde dann mit einer großen Wärmepumpe, die die Heizung ersetzten würde sinnvoller. Aus diesen Gründen habe ich mich auch bisher gegen die BW-WP entschieden, die Investition lohnt sich nicht. Speicher und Heizstab sind auch bereits vorhanden und müssten in gutem Zustand entsorgt werden. Ich heize jetzt den Speicher auf 60 Grad über den Heizstab auf. Mehr ist m.E. kontraproduktiv, da die Auskühlungsverluste größer werden und hier die Leitungen auch schlecht isoliert sind. Die Zirkulationsleitung heizt z.B. merkbar das Wasser in der benachbarten Kaltwasserleitung auf, dort entsteht dann eher ein Hygieneproblem. Wer baut so etwas? Die Zirkulation ist daher auch nur sporadisch aktiv. Großes Einsparpotential ist insgesamt eh nicht vorhanden, da der Eingespeiste Strom ja auch vergütet wird. Leider konnte ich bisher keine guten Informationen zum Wirkungsgrad einer Gas-Brennwert-Heizung im Warmwasserbetrieb finden, was das Rechnen etwas schwierig macht. Er wird sicher deutlich schlechter sein, als im Heizbetrieb, weil die Rücklauftemperatur hoch ist.
