Energie

• Frühlingssonne
• Wärmepumpe mit Handy App fernsteuern
• Energieerzeugung im Dezember
• Energieerzeugung im September
• Energieerzeugung im Juni
• Unsere neue PV-Anlage

Frühlingssonne

Dass die Tage langsam wieder länger werden, merkt man gleich an der zunehmenden Leistung der PV-Anlage.

Wenn dann auch noch mehrere Tage hintereinander die Sonne scheint, dann umso mehr!

Es war den ganzen Tag sonnig und nachts kalt (bis - 8° Celsius).

Mehr als die Hälfte des Strombedarfs wurde heute wieder (seit dem Winterbeginn) selbst produziert! Was 27 kWh entspricht.

Warmwasser

Die Warmwasseraufbereitung der Wärmepumpe wurde von nachts um 2:00 Uhr wieder auf den Vormittag verlegt (10:00 Uhr), da steigt die Leistung der PV-Anlage auf bis zu 5 kW.

Batterie

Die Entladungstiefe wurde auf 80 % eingestellt (d.h. die Batterie wird auf bis 20 % entladen.)

Heizung

Wenn absehbar ist, dass die Batterie gleich vollständig geladen ist oder der Ladestand schon die 100% erreicht hat, wird über die openHAB App die Heizung manuell gestartet (auf “Party”-Mode eingestellt). Falls das nicht gemacht wird, wird der überschüssige Strom ins Netz eingespeist.

Wärmepumpe mit Handy App fernsteuern

Die Wärmepumpe ist der grösste Verbraucher

Nachdem die Wärmepumpe der grösste Verbraucher im Haus ist, braucht man Daten über den aktuellen Zustand, um - abhängig von der aktuellen Wettersituation - richtig reagieren kann.

Elektroauto besitze ich keines, sonst wäre das vermutlich der grösste Verbraucher.

Was heisst das?

Wenn man einen hohen Autarkiegrad erreichen (oder Kosten sparen) möchte, muss man sich am Wetter bzw. an der voraussichtlichen Sonnenscheindauer orientieren.

Man soll Energie verbrauchen, wenn sie vorhanden ist, das erfordert etwas Umdenken.

Falls zu viel vorhanden ist, soll sie gespeichert werden, falls wenig Energie erzeugt wird, sollte man den Verbrauch einschränken.

Und da spielt der grösste Verbraucher eine wichtige Rolle.

Situation im Sommer

Der Sommer ist unkritisch, es wird mehr Energie erzeugt als verbraucht wird. Also lässt man die Wärmepumpe zur Mittagszeit laufen, da werden i.d.R. immer die 5kW bis max. 7kW erzeugt, die sie benötigt (für das Brauchwasser). Geheizt wird nur sporadisch in der Übergangszeit, falls möglich, wenn es draussen sonnig oder hell ist.

Situation im Winter

Im Winter sieht es anders aus. Wenn die Sonne scheint und keine Energie verbraucht wird, beginnt die Batterie sich aufzuladen.

Falls die Batterie voll ist, würde die überschüssige Energie ins Netz eingespeist. Das ist das Standardverhalten.

Leider wird das nicht gerade üppig vergütet - verglichen mit dem Preis, den man pro kWh bezahlen muss.

Also hatte ich versucht, so viel Energie wie möglich im Haus zu speichern.

Welche Speicher hat das Haus denn noch ?

Ganz einfach: das Haus selber! Falls das Brauchwasser schon auf Temperatur gebracht wurde (bei mir um die 50 Grad), soll die Wärmepumpe einfach heizen (pro Heizintervall sind das bei mir ca. 5kWh).

Es gibt die Empfehlung das Haus gleichmässig zu heizen, wenn man eine Wärmepumpe plus Fussbodenheizung hat. Falls möglich sogar auf die Nachtabsenkung zu verzichten.

Mein Eindruck ist, dass es auch anders geht. Das Haus ist gut isoliert und verliert nicht viel Wärme, so dass man nachts heizen kann (und den günstigen Nachtstromtarif dabei nutzt). Unter tags hat man dann immer noch 21°C Zimmertemperatur.

Um den Überblick über die Heizsituation und das Brauchwasser zu haben, braucht man Zugriff auf die wichtigsten Werte (Vorlauf, Rücklauf, Brauchwasser Temperatur usw.).

Den Zugriff auf diese Werte erhält man über die Wärmepumpen-Steuerung.

Luxtronik 1.0 Steuerung

Die Luxtronik 1.0 Steuerung wurde von mehreren Wärmepumpen-Herstellern eingesetzt (Novelan, Siemens, Alpha Innotec). Sie wurde bis ca. 2008 verbaut. Man kann sie über eine RS232 Schnittstelle auslesen.

Das Nachfolgemodell Luxtronik 2.0 hat schon ein Netzwerkinterface, was die Einbindung ins Hausnetz einfacher macht.

Wie funktioniert die Anbindung ?

Wie bindet man am Besten eine Wärmepumpe mit der Luxtronik 1.0 nun ins Hausnetz ein ?

1. Man kauft ein Upgrade auf die Luxtronik 2.0, was einen Austausch der Plantine bedeutet und ca. 1.000 Euro kostet.
2. Man überlegt sich eine andere Möglichkeit, das via einen Mini-Computer zu machen.

In meinem Fall habe ich mich für die 2. Möglichkeit entschieden, da ich noch einen alten Raspberry PI 1B übrig hatte.

Im Internet fand ich eine interessante Anleitung und weitere Hinweise in diesem Forum.

Man benötigt dazu:

• ein serielles 1:1 Kabel (Pin 2 & 3 Data, Pin 5 GND),
• an der Wärmepumpe muß im Menüpunkt Einstellungen, Datenzugang auf “Standard” stehen (die PIN ist “9445”).
• Die Schnittstellen-Parameter sind: 57600, 8, N, 1, Xon/Xoff.
• Einen USB-Serial Com Port Adapter (PL2303)

Bei der Installation gab es das Problem, dass nur noch eine neuere openHAB Version zu finden war (Version 2). Dort wurde Java 11 installiert, was aber nicht auf der schon etwas älteren Raspberry PI Hardware lief. Also war ein “Downgrade” auf Java 8 notwendig, damit es lief.

Danach sah es gut aus und man kann sich die meisten Wärmepumpen-Parameter auslesen und über den Browser oder über eine App (“openHAB”) auf dem Handy ansehen.

Mit dieser Lösung ist es möglich immer den aktuellen Status der Wärmepumpe zu sehen, zumindest wenn man sich im lokalen Netzwerk zu Hause befindet.

Es wäre natürlich praktisch, wenn man dies auch über das Internet machen und wenn auch Werte verändern könnte.

Energieerzeugung im Dezember

Die Anlage kann den Energiebedarf nicht mehr decken

An diesem Dezembertag wurden nur noch gut 3 kWh erzeugt.

Die Tage sind zu kurz geworden, um alle Verbraucher zu versorgen und die Batterie aufzuladen.

Warmwasser

Das Brauchwasser wird nun wieder in der Nacht um 2:00 Uhr erhitzt, um den Nachtstrom zu nutzen. Er kostet momentan 40 ct/kWh, das ist deutlich günstiger als der Tagestarif für 70 ct/kWh.

Batterie

Die Batterie ist eigentlich dazu gedacht, mit dem erzeugten PV-Strom aufgeladen zu werden.

Was aber seit November nicht mehr gelingt. Deshalb wurde die Entladungstiefe auf nur 50% eingestellt, damit immer etwas Energie als Reserve vorhanden ist.

Allerdings habe ich mich im Januar dazu entschieden, die Batterie mit Nachtstrom auf 80-90% aufzuladen. Den Tagesenergiebedarf kann man dann über die Batterie decken, ohne dass teurer Strom während des Tages zugekauft werden muss.

Ausserdem hat man immer noch eine Sicherheitsreserve für evtl. Stromausfälle (hatte ich bis dato noch nicht).

Heizung

Problematisch ist allerdings die Heizung. Die Batteriekapazität reicht nicht aus, um auch noch die Wärmepumpe ausreichend zu versorgen.

I.d.R. verbraucht die Wärmepumpe bei einem Heizungslauf (der dauert ca. 1h) ungefähr 5 kWh.

Die Batteriekapazizät beträgt aber “nur” 16,6 kWh und man sollte sie nicht unter 10-20% entladen, damit sie möglichst lange viel Energie liefert. D.h. nach maximal 3 Heizungszyklen wäre die Batterie leer.

Was tun? Wie kann man trotzdem günstig heizen?^

Normalerweise läuft die Heizung unter Tag und in der Nacht ist meist eine Nachtabsenkung eingestellt.

Sofern die Aussentemperaturen nicht weit unter dem Nullpunkt sind und das Haus gut isoliert ist, kann man auch hier den günstigen Nachtstrom (21:00 Uhr bis 6:00 Uhr) nutzen. D.h. über Nacht wird geheizt, da das Haus die Wärme gut speichern kann, kann die Raumtemperatur über 20°C gehalten werden.

Wenn sich die Situation mit den Energiepreisen wieder normalisiert, wird es wieder geändert werden.

Statistik der letzten 10 Monate

Energieerzeugung im September

Die Anlage kann den Strombedarf gerade noch decken

An diesem Septembertag wurden nur noch knapp 22 kWh erzeugt.

Man merkt, dass die Tage kürzer werden und die Anlage - inklusive des Speichers - gerade noch so den Energiebedarf decken kann.

Warmwasser

Das Brauchwasser wird um ca. 10:00 Uhr erhitzt. Am Nachmittag ab ca. 15:00 Uhr sind wieder einige Verbraucher aktiv, vermutlich wurde der Herd eingeschaltet.

Batterie

Der Batterieladestand fällt während der Nacht auf den eingestellten minimalen Wert von 40% und es muss (für einen kurzen Zeitraum) Strom von aussen zugekauft werden!

Ausserdem gelingt es gerade noch die Batterie um 15:10 Uhr auf 100% aufzuladen, danach wird sie entladen, da mehr verbraucht wird, als durch die PV-Anlage gewonnen werden kann.

Heizung

Die Heizung läuft noch nicht regelmässig und wird nur bei Bedarf manuell eingeschaltet.

Hausgeräte

Man muss sich etwas (um-)orientieren, wann ist genügend Energie vorhanden? Also: die Waschmaschine am Besten bei gutem Wetter einschalten.

Energieerzeugung im Juni

Die Anlage produziert hohe Leistungswerte

Es ist beeidruckend zu sehen, dass die Anlage an mehreren Tagen über 80 kWh erzeugt hat.

Es sind die längsten Tage im Jahr und die Anlage erzeugt erstaunlich hohe Leistungswerte.

Im Anlagenmonitoring ist eine charakteristische Kennlinie (blau) zu sehen.

Das sind sicher die Optimalwerte, die man mit dieser Anlage erreichen kann.

Warmwasser

Das Brauchwasser wird hier schon um 10:00 Uhr erhitzt. Erst am Nachmittag ab ca. 15:00 Uhr sind einige Verbraucher aktiv, vermutlich wurde der Herd eingeschaltet und ein Verbraucher ist ab dann konstant aktiv (PC).

Batterie

Der Batterieladestand fällt während der Nacht nicht unter 90% und die Anlage erzeugt schon die ersten paar Watt kurz nach 3:00 Uhr nachts!

Hausgeräte

Bei soviel Energieüberschuss gerade zur Mittagszeit, macht es Sinn alle Hausgeräte einzuschalten. V.A. den Geschirrspüler und die Waschmaschine.

Unsere neue PV-Anlage

Viel Vorfreude

Dieser Tag wurde mit Spannung erwartet. Die Elektriker der Installationsfirma haben heute die PV-Anlage in Betrieb genommen.

Warum ich mich für eine PV-Anlage entschlossen habe und welche Komponenten verwendet wurden, wird hier beschrieben.

Was schon nach wenigen Tagen auffiel war, dass mehr Strom erzeugt wurde, als ich mir vorgestellt hatte!

Aber dazu gleich mehr …

Warum das Ganze ?

Nein, der Ukraine-Krieg und die dadurch immer höheren Energiepreise waren nicht der Grund dafür.

Für mich war es klar, dass ich dem Klima “etwas zurückgeben” muss, nachdem mein über die Jahre aggregierter CO2-Footprint nach vielen Flugreisen (beruflich und privat) wahrscheinlich relativ hoch ist.

Ich hatte mich auch mit Balkonkraftwerken beschäftigt und die guten Erfahrungen damit hatten mich ebenfalls in meinem Entschluss bestärkt.

Es spielt natürlich auch eine Rolle, ob man gerade etwas Kapital zur Verfügung hat, sich das leisten zu wollen. Auch wenn man Förderungen beantragt, kann sich das länger hinziehen, bis man sie ausbezahlt bekommt und das muss man zwischenfinanzieren!

Ausserdem spielte die Unabhängigkeit eine gewisse Rolle; gerade auch wegen der Wärmepumpe, die bei Erstellung des Hauses eingebaut wurde. Auf den einfachen Nenner gebracht: “Wenn kein Strom mehr da ist, dann wird es kalt!”. (Wobei ich mittlerweilse weiss, dass das auch für Gasheizungen gilt.)

Resilienz ist das neue Buzz-Wort in diesem Zusammenhang. Nachdem es schön langsam zeitlich knapp wird, den CO2-Verbrauch deutlich zu senken und die Menschheit wahrscheinlich zu lange dafür brauchen wird, sollte man gewappnet sein, wenn Strom- oder Wasserengpässe auftreten und lokal (dezentral) Vorsorge treffen.

Am Ende wird interessant sein, welcher Autarkiegrad mit der PV-Anlage, Batterie plus Wärmepumpe (!) erreicht werden kann?

Die Vorgeschichte

Aus diesem Grund habe ich mir im Herbst 2021 die Angebote einiger Firmen angesehen und mich für das Solarplus Paket meines lokalen Energieversorgers entschieden. (Ein anderer Anbieter, der ein “virtuelles Kraftwerk” anbietet und die Batterie aus der Ferne zu- und abschaltet und einen günstigen Stromtarif anbietet, war mir am Ende doch etwas suspekt, v.A. nachdem ich das negative Feedback im Internet gelesen hatte und herausfand, dass ein grosser Ölkonzern die betreffende Firma vor ein paar Jahren aufgekauft hat.

Es lief eigentlich alles ganz gut, die Gespräche waren sehr freundlich, es wurde nach einem kostenlosen Hausbesuch das Angebot abgegeben und über die (damals noch vorhandenen) Fördermöglichkeiten informiert.

Nach Unterschrift des Vertrages im Dezember wurden die ausführende Firma beauftragt (nicht von mir, das war alles im Gesamtpaket enthalten) und die Komponenten bestellt.

Kurz darauf kam die erste Info, dass es Lieferengpässe beim Wechselrichter-Hersteller gibt…

Leider wurde es dann doch ein GoodWe®-Wechselrichter, da nur dieser kurzfristig lieferbar war (sonst hätte sich das ganze Projekt um 11 Monate verzögert).

Anfang März wurden dann schon die Module auf dem Dach montiert und der Wechselrichter plus die Batteriemodule im Keller aufgestellt, was drei Tage gedauert hat und professionell ausgeführt wurde.

Der Anschluss der Anlage, inkl. Verdrahtung aller Komponenten und Anschluss an das Netzwerk dauerte auch noch einmal zwei Tage.

Als letztes müssen noch die alten Ferraris-Zähler ausgetauscht werden, was erst Ende Juni (!) möglich ist.

Die Empfehlung war zwar, die Anlage nicht einzuschalten, solange der Zählerwechsel nicht erfolgt ist, aber es war auch nicht explizit verboten.

Es wäre ja schade auf den selbst erzeugten Strom zu verzichten, gerade bei dem schönen Wetter und der Sonnenstrahlung, die im Frühjahr ja auch schon recht stark ist.

Deshalb wollte ich die Anlage nicht ausgeschaltet lassen, darum habe ich die heute hochgefahren :-).

Die Anlage

Überblick

Dach

Nach etwas Herumtüfteln wurde festgelegt, wo auf dem Dach die Module befestigt werden. Es war schnell klar, dass es Sinn macht, das komplette Dach (Süd-Ost - Nord-West Ausrichtung) dazu zu verwenden, auch wenn der Ertrag auf der Nord-West Seite nicht so hoch sein würde.

Keller

Im Keller musste ein Regal abgebaut und Platz gemacht werden für die BYD-Batteriemodule. Es gab auch noch eine freie Wandfläche für die Montage des Wechselrichters. Ausserdem wurde vorher geprüft, ob der Zählerschrank gross genug ist (was er zum Glück auch war).

Das Rohr

Aber wie kommt der Strom vom Dach in den Keller ?

Ganz einfach: es wird ein Leerrohr gebraucht. Man macht sich ja beim Hausbau viele Gedanken u.a. auch darüber, dass man Wasserrohre zum Anschluss von Solarthermie durchs ganze Haus verlegt, dabei hat man aber an Leerrohre für zusätzliche Stromkabel nicht gedacht.

Nachdem die erste Option keinen Sinn macht, denn PV-Module können das Wasser (über eine Wärmepumpe oder direkt über Heizelemente im Wasserspeicher) auch erhitzen, wurde überlegt, wie man die Kabel von den Solarpanels durch das Haus bekommt (Durchmesser mindestens 4 cm).

Sie durch den Kamin zu verlegen (der nicht in Betrieb genommen wurde) war eine Möglichkeit, aber die zweite war noch besser:

Es gibt einen Wäscheabwurfsschacht durch das ganze Haus, wo ein grosses rundes Rohr verbaut wurde (Durchmesser ca. 30 cm). Daneben war noch Platz für das Leerrohr. Es musste zwar die Glaswolle-Isolierung etwas weggeschoben werden, es ging dann aber ganz gut, indem zuerst ein dünnes Rohr durchgezogen wurde und danach das 4 cm Rohr.

Einbindung der Wärmepumpe

Die Tatsache, dass wir schon eine Wärmepumpe beim Hausbau mit eingeplant hatten, erleichterte mir auch die Entscheidung eine PV-Anlage anzuschaffen.

Damals beim Bau war schon eine Gastherme inkl. Kaminanschluss geplant. Ich hatte im letzten Augenblick die Entscheidung revidiert und in den (finanziell gesehen) “sauren Apfel” gebissen doch eine (Grundwasser-) Wärmepumpe zu installieren.

Damals gab es noch eine KfW-60 Förderung für energiesparendes Bauen. Am Ende war der Unterschied nicht mehr so riesengross und ich hatte ein viel besseres Gefühl :-).

Die Alpha-Innotec (Wasser/Wasser) Wärmepumpe mit 22 kW wurde 2008 eingebaut und hat noch eine Luxtronik1 Steuerung ohne Netzwerkanschluss, aber darüber wird es einen weiteren Blogpost geben, wie man sie besser (fern-)steuern bzw. einbinden kann.

Jetzt zu Anfang wird die Pumpe so umgestellt, dass sie immer kurz vor Mittag (11:00 Uhr) das Warmwasser erhitzt und nicht mehr nachts, da ich i.d.R. hierfür keinen Nachtstrom nutzen möchte sondern den Solarstrom.

Momentan läuft die Heizung nicht, weil es relativ warm ist, mal sehen wie das gegen Ende des Jahres werden wird, wenn auch geheizt werden muss.

Die Wärmepumpe beherrscht noch nicht den Modus, dass sie kontinuierlich laufen kann und sich so an den Verbrauch anpasst. Wenn sie heizt, dann läuft sie meistens eine halbe Stunde und schaltet für drei Stunden ab usw.

Es wird spannend, wie weit die Energie der Batterie reicht, die Wärmepumpe (mit) zu versorgen, aber diese Frage wird sich erst im Herbst beantworten lassen.