PV + Wärmepumpe aber richtig
Ende 2021 habe ich mir eine Photovoltaikanlage zugelegt. Jetzt habe ich das Ziel den Stromverbrauch der vorhandenen Wärmepumpe zu optimieren.
Derzeit ist die Heizung noch nach der Werkseinstellung eingestellt und fängt um 6:00 mit dem Heizen an, wenn die Heizung nicht gerade auf Sperrung steht.
Ziel ist es also die Heizzeiten ohne Komfortverlust zu verschieben.
vorhandene Systemkomponenten
Bedeutet ich habe jetzt
- PV-Anlage
- elektrische Heizung über Wärmepumpe
- intelligente Stromzähler.
Die will ich entsprechend verbinden und steuern und kann ich meinen Verbrauch an Strom aus dem Stromnetz reduzieren. Es ist keine Raketentechnologie, aber es werden einige Kleinigkeiten zu lösen sein. Da ich bisher im Elektronik-Bereich wenig gemacht habe werde ich auch einige Kleinteile anschaffen müssen.
Teil 1
Der Plan
In diesem Artikel beschreibe ich die notwendigen Komponenten und das geplante vorgehen. Für die Ausführung werde ich wohl ein Repository auf Github anlegen und dort auch einiges beschreiben und den zusammenkopierten und zusätzlich geschriebenen Code wenn zulässig veröffentlichen.
Systemaufbau
PV-Anlage
Die PV Anlage besteht aus
- 13 Module auf dem Carport (NW <5° Neigung)
- 5 Module auf der Dachgaube (SW 20° Neigung)
- 9 Module Dach (SW 40° Neigung)
- 14 Module Dach (SW 40° Neigung)
mit jeweils 370 W zusammen 15,17 kWp und einem etwas zu großen Wechselrichter (SMA STP 25.000TL-30).
Schnittstelle PV-Anlage
Der Wechselrichter sendet seine Daten an sunnyportal.com und dort sind die Daten entsprechend abrufbar.
Stromzähler
Mit dem Einbau der PV-Anlage wurden 2-Richtungszähler eingebaut.
Für die Wärmepumpe habe ich einen HT/NT Tarif und somit wird sie extra abgerechnet. Dies bedingt einen zweiten Zähler. Somit ist folgendes Messkonzept verbaut:
Der Zähler Z3 ist nicht notwendig, da ich weniger als 30 kWp Leistung habe. Die Angabe der Stromerzeugung über den Wechselrichter reicht für meine Zwecke komplett aus.
Schnittstelle Stromzähler
Die Stromzähler können leider nicht per Schnittstelle ausgelesen werden, aber es gibt es eine Sende LED, die die Information über die jeweiligen Strommengen ausgibt.
Alternativ zeigt ein andere Projekt eine Lösung zum auslesen. Auch mit einem Verweis auf Volkszähler. Am einfachsten ist es fertig konfigurierte Zähler mit Kabel bei Hichi zu auf ebay kaufen. (Werbung)
Heizung
Als Heizung habe ich eine 2006 eingebaute Sole-Wärmepumpe ELCO Aquatop (LOGON B RVS51.843) mit der Steuerung (Bediengerät AVS37.294/309)
Die Heizung hat die Möglichkeit über ein Kabel und den BSB-Bus ein Raumgerät, dass in einem beliebigen Raum angebracht werden kann anzuschließen.
Schnittstelle Heizung
Für diesen Bus gibt es ein Projekt für Arduino, das es ermöglicht die BSB-Schnittstelle über LAN zu anzusprechen.
Da ich bisher keine Smart-Home Steuerung habe, gefällt mir die Idee einen Arduino zu nutzen nicht so. Das Board BSB <-> Rechner ist kompatibel zum Raspberry Pi und somit ist es auch möglich einen Raspberry Pi zu nutzen. Für die Steuerung des Boards für den Raspberry Pi gibt es ein Projekt von J. Löhnert mit der letzten Änderung 2017. Das scheint etwas abgehangen zu sein, das stört mich aber weniger, da die Wärmepumpe noch mal 11 Jahre älter ist.
Steuern will ich:
- Laufzeit der Heizung
- Legionellenfunktion
- Temperatur des Pufferspeichers
Auslesen will ich folgendes
- Fehlermeldungen
- Aussentemperatur
- Sperrzeiten
Sperrzeiten
Die Sperrzeiten ließen sich auch über eine andere Konstruktion auslesen. Wobei ich mittelfristig davon ausgehe, dass Sperrzeiten und gleichzeitig PV-Strom nicht mehr vorkommen dürften. Hier hoffe ich, dass entweder die Heizung die Information ausspuckt oder ich den Netzbetreiber dazu bringen kann mir die Sperrzeiten mitzuteilen.
Wetterprognose
Elementar ist eine sinnvolle Wetterprognose, die es ermöglicht die Heizung an Tagen mit Sonne vorlaufen zu lassen. Als Grundlage dürfte openweathermap geeignet sein. Die API scheint gut dokumentiert zu sein und das verlinkte Projekt nutzt python, hier sehe ich wenig Schwierigkeiten die Daten zu nutzen.
Strompreise
Da es schwierig ist die Sperrzeiten im Vorhinein zu erfahren ist es ein Versuch wert die Sperrzeiten über einen Zusammenhang mit den Börsenstrompreisen zu erraten. Wenn die Steuerung grundsätzlich läuft werde ich die gemessenen Sperrzeiten mit den Börsenstrompreisen vergleichen. Falls es da zusammenhänge gibt kann die Steuerung der Heizung damit verbessert werden.
Wassersensor
Ich hatte schon 4 mal Löcher in den Heizkreisläufen, da wäre es nicht schlecht einen zusätzlichen Wassersensor im Kellerraum der Heizung zu haben. Auf Bitblokes gibt es ein einfaches HowTo um eine Schaltung mit Wassersensor aufzubauen. Alternativ ist mit dem gleichen vorgehen die Verbindung des Raspberry Pi mit dem BSB zu testen.
Zusammenfassung
Somit habe ich die für das Gesamtsystem notwendigen Komponenten aufgelistet und werde in den nächsten Tagen die fehlenden Teile beschaffen und wenn ich dann erste Erfolge erzielt habe diese dann beschreiben.
