Heizstabsteuerung mit Home Assistant, Tasmota & Co

Sep 29, 2024 Last reply: 1 year ago 40 Replies

Hallo zusammen,



Balkonkraftwerke sind ja ganz stark im Fokus derzeit. Kein Wunder, bei unter 300 € pro 800 W frei Haus incl. Montagematerial. Wer da noch in einer Gemeinde mit Pauschalzuschuss lebt, der bekommt ja fast noch Geld dazu. Stellt sich natürlich die Frage, wohin mit dem Überschuss? Bei mir im Warmwasserspeicher liegt ein Elektrostab. Entsprechend ist die Idee, da die überschüssige Leistung reinzustopfen. Was elektrisch geheizt wird, braucht nicht mehr mit Gas erwärmt zu werden. Ein Thermostat und ein Kabel mit Schukostecker hab ich schon eingebaut, als die Therme mal wieder gestreikt hatte. Jetzt bringts ja wenig, wenn ich die (3 *) 2 kW mit einem Relais aufschalte. Das müsste schon so "gedimmt" werden, dass nur so wenig Leistung abgenommen wird, dass keine Netzeinspeisung mehr stattfindet. Dass man die Null nie exakt treffen wird, ist klar. Phasenanschnitt dürfte bei den Leistungen eher weniger angesagt sein, oder? Wie sieht das mit Wellenpaketen aus? Kennt da jemand ein Projekt dazu? PWM mit Nulldurchgang gibts wohl was bei Tasmota, das klingt nicht schlecht, ist aber eben ein wenig heftig, was die Oberwellen betrifft.



Prinzipiell müsste ich auch durch Reihenschaltung zweier Phasen die Maximalleistung auf 1000 W reduziert bekommen, aber auch das ist AFAIR mit Phasenanschnitt nicht opportun, oder?



Im Prinzip stelle ich mir das so vor, dass alle paar Sekunden der neue E200 Zähler ausgelesen wird, die Momentanleistung aus der Differenz der Zählerstände berechnet wird und aus der daraus resultierenden Leistung die Leistungskorrektur am Heizstab gemacht wird. Das ist ja mehr oder weniger einfach berechenbar, welchen Winkel / Wellenpaketverhältnisse da anzusteuern sind, um die Einspeisung nahe Null zu halten.



Wer weiß schon von einem Projekt mit Wellenpaketsteuerung? Was haltet ihr vom Phasenanschnittsdimmer.



Danke fürs Mitdenken Marte


Am So.,29.09 um 17:12 schrieb Marte Schwarz:

Willkommen bei de Neuerfindung des Rades!

Eine vorschriftenkonforme Wellenpaketsteuerung wäre statthaft. Aber sinnlos, weil ein Zweirichtungszähler dabei Einspeisung und Bezug getrennt zählt. Dimmer ist bei der Leistung nicht erlaubt, ob der Zweirichtungszähler über 10ms mittelt wäre zu prüfen. Schon das Nachfolgemodell könnte es anders machen. Die Energieversorger lernen schnell.

formatting link
formatting link
Ob die gesamten Kosten sich wirtschaftlich rentieren ist fraglich.

Am 29.09.2024 um 18:55 schrieb Wolfgang Martens:

Dominik hat das mal auch praktisch erläutert:

formatting link

Das ist die Frage. Nennleistung hat Dein Boiler viel, aber anliefern willst Du weniger als 500 W.

Ich bin nicht sicher, wie stark so ein Stromzähler des Versorgers glättet, aber Wellenpakete sieht er m.E. durchaus und trennt die Einspeise- und Bezugszeitanteile fein säuberlich auf. Dann gewinnst Du gar nichts.

Vergiß es. Meiner hat eine Auflösung von 10 Wh, laß Deinen 1 Wh haben, feiner sicher nicht. Aber in der Regel gibt er auch Momentanleistungen aus. Ich rufe die alle zwei Minuten ab. Imho reicht das für den Zweck völlig aus.

Am 29.09.2024 um 17:12 schrieb Marte Schwarz:

Hallo Marte,

Die Probleme mit Wellenpaketsteuerung bzw. Phasenanschnittsdimmer haben ja schon andere Mitleser angeführt. Bei einem BKW bleiben vielleicht

500W für den WW-Speicher übrig. Ich habe für so eine Anwendung darüber nachgedacht die Netzspannung gleichzurichten und dann PWM-gesteuert dem Heizstab die verfügbare Leistung abzugeben. Die quasi-DC Speisung sollte ja nichts ausmachen.

ho

Heinz-Oskar Müller schrieb am 30.09.24 um 01:45:

Die digitalen Zähler lösen feiner als eine Periode auf. DC wäre vom Prinzip möglich. Allerdings hat das die selben Probleme wie die Phasenanschnittsteuerung: Extreme Oberwellen.

Hint: selbst 100W Computernetzteile müssen inzwischen PFC haben, also sinusförmigen Netzstrom ziehen.

Ich habe auch darüber nachgedacht. Ich tendiere eher dazu, einen Heizstab mit MPPT und zwei Module nur für Warmwasser zu verwenden.

Jan

Dann nimm doch einen ausgeschlachteten. Eine kleine Spule und ein kleiner Elko sollten die DC-PWM schon gut genug vom Netz fernhalten. Es gibt so viele Geräte, die intern so arbeiten, da sollte es auf eines mehr mit wenigen hundert Watt mehr kaum ankommen.

Dann sind die aber weg und müssen sich nur darüber amortisieren. Kaum realistisch. Hier ging es um eine Anlage, die sich über die Eigennutzung bereits bezahlt, und die zusätzliche Nutzung des Abfallstroms in den Spitzen. Nur unter der Prämisse kann elektrisches Direktheizen Sinn ergeben.

Nimm einen Speicherakku dazu. Damit kannst Du anstatt umständlich mit irgendeiner Leistung zu kalkulieren einfach die Energiemenge nehmen. Und dann tut es ein Zweipunktregler. (Ja, ich weiß: Das haben wir schon immer noch nie so gmacht.)

MfG hjs

m.E. ist es günstiger und einfacher - Platz vorausgesetzt - einfach 2 zusätzliche Module für je 50€ zu nehmen. Für den Preis kannst du die Elektronik eher nicht bauen.

Hat auch den Vorteil, dass man da beliebig nachrüsten kann, weil diese Leistung muss - ebenso wie für eine Inselanlage - nicht angemeldet werden.

Die Kostenrechnung hat mich bisher auch davon abgehalten zu investieren: ca. 1000€ für den Heizstab, Module, Steuerung ca. 6kWh pro Tag Grundbedarf bei 2 Modulen ca. 650kWh pro Jahr Ertrag, max. 4kWh pro Tag (meine 800W Anlage) <= 10ct / kWh für die Fernwärme

1000€/(0.1€/kWh)/(650kWh/a)=15.4 Jahre Armortisationszeit

Die Investitionskosten könnten real noch höher sein. Bei zwei zusätzlichen Modulen zu aktuellen Preisen:

1100€/(0.1€/kWh)/(2*650kWh/a)=8.5Jahre

macht also deutlich mehr Sinn.

Die Steuerung über PV Überschuss vom Balkonkraftwerk rechnet sich eher nie.

Jan

das funktioniert nur, wenn du die Heizung an die Notstrom-Steckdose anschließt. Und damit geht die Energie erstmal durch den Akku mit max. 80% Wirkungsgrad.

Jan

Ja. Aber aber besser als verschenken.

MfG hjs

Jan Schmidt wrote on 30.09.2024 20:12:

Nachsatz: wir speisen ca. 150kWh pro Jahr (max. 2kWh pro Tag) ins Netz ein. Wenn die Energie statt dessen in den Boiler gehen würde, hätte ich max. 15€ pro Jahr gespart und müsste trotzdem jeden Tag Wärme beziehen.

Jan Schmidt schrieb:

Darum gehts bei derlei "Anlagen" ja auch nicht. Auch die vielen Batteriespeicher für Balkon"kraftwerke" rechnen sich nie. Sie gehen trotzdem weg wie geschnitten Brot. Der wirtschaftliche Erfolg ist also offensichtlich nicht das wesentliche Ziel der Käufer solcher Gerätschaft

MfG Rupert

Ja stimmt wohl. Solche Preise für Module allein hatte ich nicht auf dem Schirm. Mein Anlage mit zwei, wenn auch wohl spürbar größeren, Modulen kostete 600 Euro. Die Befestigung für ein Modul allerdings jeweils auch achon 40, was Deinen Preis auf ein Schlag verdoppelt.

Das würde ich so pauschal nicht unterschreiben. Natürlich reden wir von Anlagengrößen, die in jedem Fall nur einen kleinen Teil des Gesamtverbrauches beisteuern. Bei 15 Euro im Jahr hätte sich eine Steuerung für 45 Euro in drei Jahren amortisiert. Es handelt sich hier um Abfallstrom, der den Nutzer nichts kostet und der Allgemeinheit, dem Netz, eher schadet. Man tut also noch etwas Gutes dabei.

Das mit dem Zweipunktregler müßtest Du mir bitte erklären. Und was ist die "Energiemenge"? Ohne Leistungsregelung kann das nichts werden.

-- /¯\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067 \ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069  X in | D-50829 Köln-Ossendorf

formatting link
\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

Ja, dann gibt es noch den Proportionalregler und die Krönung der Wissenschaft ist der PID-Regler. Dann gab es noch die Fuzzylogic und neuerdings wird die KI-Sau durchs Dorf getrieben. Heizung ist träge. Man kann entscheiden, ab welcher Temperatur ein Nachheizen nörtg ist und wann es dann wieder gut ist. Natürlich könnte man die Solarenergie komplett in Warmwasser umwandeln. Beim Balkonkraftwerk geht das wahrscheinlich. Wenn aber der Speicher zu klein ist, dann muss man wohl noch einen Mischer für's Wasser einbauen. Auch die Entscheidung, ob der Gaskessel ran muss - weil keine Solarenergie mehr vefügbar ist - kann so ganz einfach getroffen werden.

Energie ist das, was der Zähler zählt und auch das, was das Wasser erwärmt. Es nützt ja nichts, wenn man die Leistung in einem ganz bestimmten Moment kennt. Wenn also der Speicherakku eine bestimmte Menge Energie speichern kann (die Ah mit der Nennspannung multipliziert), dann bedeutet das eben eine bestimmte Temperaturehöhung einer bestimmten Wassermenge.

Und dazu sollst Du dann unbedingt die Spezialisten von Firmen wie der Raffke und Gier GmbH&Co. einschalten.

MfG hjs

Hallo Jan,

Der Heizstab ist bei mir schon da.

Sooo viel fällt bei uns nicht an.

Ist ein Selbstbauprojekt, das mit endlichem Aufwand laufen soll. Derzeitiger Favorit ist eben im Zweifel PWM auf in Reihe geschaltete Heizdrähte. Was der Dimmer zu einer dicken Drossel in Reihe sagt, müsste man noch klären.

Marte

Hallo Hans-Juergen,

Und was soll das bringen? Ich möchte ja den Stromanteil, der über dem Eigenverbrauch liegt, abzwacken. Ob ich den jetzt in einen teuren Akku oder in den Heizstab schicke, ändert an der Regelung / Steuerung zunächst gar nichts. Ganz im Gegenteil, die Ansteuerung des Heizsstabes ist doch viel einfacher, als eine Ladesteuerung eines Akkus.

Marte

Hi Hans-Juergen,

was hat das jetzt in der Diskussion um Akku vs Heizstab zu tun?

Wer das bei einem Speicher nicht gleich hat einbauen lassen, ist selbst schuld, wenn er sich verbrüht.

Eben. Ist es morgens vor dem Duschen zu kalt im Speicher, registriert das die WW-Steuerung der Gas-Heizung und heizt auf Mindesttemperatur, die meine bessere Hälfte noch akzeptiert. Wenn die Sonne bereits für wärmeres Wasser gesorgt hatte, dann braucht die Gastherme nicht einspringen. Selbst wenn die Gastherme nachheizen muss, wenn es am Vortag durch die Sonne bereits hinreichend Energie in den Tank gab, muss man mit Gas weniger nachheizen.

Marte

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required