Die Solaranlage ist technisch fertiggestellt, soweit die guten Nachrichten. Über Speicher & Co will ich derzeit besser nicht schreiben, aber die Erzeugeranlage an sich ist aufgebaut, angemeldet, vom Elektriker geprüft und befindet sich in der letzten Phase beim Netzbetreiber. Ein guter Zeitpunkt ein Fazit zu schreiben.
Projekt: Solaranlage GEN2
Kontakt: Boris Dirnfeldner
Link: – eigenes Projekt –
Ich fang‘ mal ganz untypisch mit dem Fazit zuerst an: Wenn Ihr nur eine Solaranlage haben wollt, das korrekt mit Anmeldung etc. machen und EEG Forderung bekommen wollt, dann kauft Euch das Teil komplett vom Dienstleister inklusive Anmeldung. Nicht, weil es technisch unmöglich ist und nur Raketen komplexer sind, sondern weil Ihr an den Rahmenbedingungen verzweifelt.
Beim Aufbau einer EEG-geförderten Anlage ist es zwingend notwendig, dass eine Elektrofachkraft (die den Anforderungen des Netzbetreibers genügt) für die Anlage die Konformität bescheinigt. Das wäre an sich nicht unmöglich, zumal die Elektrik nicht besonders komplex ist. Faktisch ist es aber fast unmöglich, hierfür noch jemanden zu bekommen. Zum einen haben die Jungs mehr als genug anderes zu tun, zum anderen stehen sie dabei erheblich mit in der Verantwortung. Und das führt dann dazu, dass es keiner mehr macht. Ich habe mehrere Monate nach einem Elektriker für die Inbetriebsetzungsanzeige gesucht. Die Antworten waren (sofern überhaupt eine Reaktion gekommen ist) unisono, dass nur noch von den Leuten selbst installierte Anlagen bearbeitet werden. Die meisten haben gar nicht mehr reagiert.
Vor ein paar Wochen habe ich dann doch noch jemanden dafür gefunden (auf Facebook, ich glaube es nicht…). Der Vorgang an sich war, wie erwartet, dann ohne echte Probleme durchgelaufen. Ein Paar Hausaufgaben, und wir waren beide zufrieden. Ich war aber davor schon, ehrlich gesagt, am Aufgeben.
Die andere Seite ist die Anmeldung an sich. Das Verfahren ist eigentlich nicht kompliziert und kann grob in folgende Schritte gefasst werden: – Beim Netzbetreiber eine Anmeldung, dass eine Solaranlage mit oder ohne Speicher aufgebaut wird (bei <10KW Leistung eigentlich immer möglich). – Die Genehmigung abwarten (das ging bei mir fast rasant in einer Woche). – Die Anlage aufbauen (lassen). – Die Anlage vom Elektriker In Betrieb setzen lassen und die entsprechende Anzeige an den Netzbetreiber geben lassen. – Die Anlage im Marktstammregister registrieren (spätestens innerhalb 4 Wochen nach Inbetriebsetzung). – Vom Netzbetreiber, wenn erforderlich, einen Zählerwechsel durchführen lassen (wenn er denn die Zeit dafür findet). – Die aktuellen Zählerstände melden oder prüfen lassen (scheint unterschiedlich zu laufen).
Wenn das alles durch ist, dann wird der eingespeiste Strom vom Netzbetreiber jährlich vergütet und der rechtliche Rahmen ist korrekt eingehalten worden.
Allerdings dauern die Schritte beim Netzbetreiber gerne mal mehrere Wochen, unabhängig ob es nur eine Formalie (bei <10KW eigentlich immer) oder echte Prüfungen (wie z.B. bei Großanlagen) sind. Da der Elektriker auch mal ein paar Tage braucht, man selber manchmal auch, kommen in Summe viele Wochen Verzug raus, egal wir simpel die Elektrik eigentlich ist. Bei Dienstleistern laufen die Schritte daher nebeneinander und am Ende warten alle ein Paar Wochen, bis die Formalien durch sind. Nachfragen ist übrigens ziemlich sinnlos. Die Antwort lautet sinngemäß, dass wegen der Überlastung der Vorgang leider länger dauert. Eine andere Antwort bekommt der Elektriker allerdings auch nicht. Vor dem Netzbetreiber sind wir alle gleich.
Die Anlagen sind bei keinem der Beteiligten Neuland. Aber das Verfahren verhält sich immer noch so, als wäre eine solche Anlage die Erschließung eines Kontinents. Und die Tatsache, dass ein solcher Aufbau faktisch ohne eine Solarfirma gar nicht durchführbar ist, erinnert mich dann doch wieder an die frühen Zeiten der Posttelefone. Da war auch alles Raketenwissenschaft und keiner durfte irgendwas ohne zugelassene Fachkraft. Manchmal war das ganz gut, aber eben ganz oft einfach nur Blödsinnig.
Daher muss ich für mich das bittere Fazit ziehen, dass man entweder wirklich das ganze einer Firma übergibt oder/und sehr viel Zeit mitbringt und Nervennahrung bunkert. Von der Anlage selber bin ich allerdings ziemlich angetan. Also nicht missverstehen, ich mosere nur über den formalen Krampf. Beim Nachbarn wurde zwischendurch auch eine vergleichbare Anlage mit Speicher von einem Dienstleister aufgebaut. Das war ziemlich interessant anzuschauen, zumal die Jungs offensichtlich das nicht zum ersten Mal gemacht hatten. Nach 2 Tagen war das Teil fertig aufgebaut.
Bei mir waren hier viele Dinge zu berücksichtigen, die mit einer Anlage von der Stange alleine nicht erledigt gewesen wären. Daher war für mich der Weg so Ok und das Ergebnis viel näher an meinen Vorstellungen. Auch war zum Zeitpunkt, an dem ich die Anlage gestartet habe, kein regionaler Solateur greifbar (und die Alternativen preislich auch wenig attraktiv). Heute wäre das wahrscheinlich ein wenig anders, aber was solls.
Im diesen Sinne hoffe ich dieses Jahr noch offiziell fertig zu werden, so der Netzbetreiber will, und wünsche allen ein schönes Fest und ein gutes Neues Jahr 2024!
Nachtrag Januar 2024
Nachdem sich einige Wochen gar nichts getan hatte, wurde mal wieder eine erneute Anfrage zu möglichen offenen Punkten fällig. Nach 2 weiteren Wochen wurde mir darauf schriftlich mitgeteilt, dass die (genehmigte) Anmeldung von Februar 2023 im Mai 2023 abgelaufen war und damit hinfällig ist. Wohlgemerkt, stillschweigend ohne irgend einen Hinweis. Da Ende Februar 2024 auch das System umgestellt wurde, kann im Altsystem auch keine Änderung mehr erfolgen. Die Meldung der Inbetriebnahme ging damit ins Leere, natürlich auch unkommentiert.
Fazit: Neuanmeldung im neuen System, keine Alternativen. Im Rahmen der erneuten Anmeldung wird inzwischen zumindest darauf hingewiesen, dass die Vorgänge nach Ablauf der Frist ohne Benachrichtigung verfallen. Natürlich gibt es auch keine Beschleunigung des Verfahrens, also weitere Wochen warten.
Auch wenn das sicher dem Workflow des Netzbetreibers entspricht, ist es nur noch zum Verzweifeln. Da waren wir sogar in den 80ern schon weiter als derzeit. Zumindest war da ein Antwortbrief das Minimum. Mein Elektriker hat übrigens eine ähnlich hohe Meinung vom Dienstleistungscharakter dieser Institution. Sollte ich das irgendwann fertig bekommen, war’s das für mich mit den Nasenbären. Ich habe wirklich alles an Geduld aufgebraucht und der gute Willen war schon letztes Jahr deutlich reduziert. So wird das sicher nix mit der Energiewende (zumal Firmen da ähnliche Erfahrungen mit den Netzbetreibern machen).
Ach ja, ganz nebenbei, ein befreundetes Pärchen hat in einem anderen Landkreis auch eine ähnliche Konstellation. Obwohl dessen ebenfalls genehmigter Antrag noch gültig ist, wartet er auch schon mehrere Wochen darauf, nach der Inbetriebsetzung die finale Freigabe zu bekommen. Wohlgemerkt, auch da ist kein Zählerwechsel oder sonst was erforderlich. Nur der Abschluss. Ein Schelm, der da nicht Absicht unterstellt.
Die neue PV-Anlage ist inzwischen ein Mehrjahresprojekt.Schuld ist die allgemeine Lage der Nation und ein unglaubliches Chaos in den Lieferantenketten.Projekt: ...
Das ewige An-die-Anlage-Latschen-um-Leistungsdaten-zu-bekommen ist mir nun endgültig zu blöd, zumal es bei mehr als 35° noch weniger Laune macht als ...
Nachdem die Anlage nun ein Paar Monate in verschiedenen Konstellationen gelaufen ist, zeigen die gewonnenen Erkenntnisse schon deutlich das weiterer ...
So langsam wächst die Geräteanzahl und einige davon sind von Tuya. Die Zwangscloud ist nicht nur theoretisch ein Problem, sondern inzwischen ein konkretes Risiko geworden. Zigbee2MQTT und andere Helfer unterstützen mich bei der Befreiung einiger Geräte.
Projekt: Heimautomatisierung
Kontakt: Boris Dirnfeldner
Link: – eigenes Projekt –
In den letzten Wochen wurden einige Geräte angeschafft, zum Teil aus Spieltrieb, zum Teil aus Notwendigkeit. Es hat sich gezeigt, dass Tuya ein wichtiger Player im Bereich der Heimautomatisierung ist. Zum einen, weil die Komponenten erstaunlich günstig sind und trotzdem funktionieren, zum anderen, weil es einfach eine unglaubliche Fülle von Gerätearten gibt und man sich so die Anzahl der Herstellerbiotope wirklich übersichtlich halten kann. Allerdings darf nie vergessen werden, dass Tuya eine maximale Bindung an seine Cloud durchsetzt. Die funktioniert zwar sehr ordentlich, aber eine Garantie ist das nicht für immer.
Ich benutze als zentrale Basis den Home Assistant (Home Assistant (home-assistant.io)), eine wirklich schon ziemlich erwachsene Lösung mit einem riesigen Park an Integrationen zu den verschiedenen Herstellerbiotopen. Zusammen mit der Community und deren zusätzlichen Beiträgen kommt man schon ziemlich weit. Bei den Geräten nutze ich vorwiegend Tasmota und Tuya als Basisplattform, bei der Kommunikation primär Wifi und ZigBee.
Die Anbindung von Tasmota kann über die Integrationen mit Hilfe von MQTT als Schnittstelle sehr einfach erfolgen und funktioniert anstandslos. Bei Tuya läuft es über deren Cloud und deren Core API. Wäre an sich auch ok, zumindest diskutabel, hat aber einen konkreten Pferdefuß.
Tuya Core API: Goodwill oder 25.000$
Diese API erlaubt es der Integration im Home Assistant auf meine Geräte zuzugreifen. Dazu muss man sich als Entwickler anmelden, die Cloud mit dem eigenen Gerätepark (gemanagt über Handy App) verknüpfen und für eine Applikation freigeben. Da kann man dazu stehen, wie man will, Alternativen gibt es offiziell keine. Ein Problem dabei ist, dass die zentralste Komponente dabei, die Core API, kostenlos nur als Trial für 30 Tage erhältlich ist (anders als bei der Handy App). Damit ist diese Anbindung auf Gedeih und Verderb von der Lizenzpolitik von Tuya abhängig. Die Lizenz läuft auch aus und kann pro Account auch nur einmal beantragt werden. Es gibt zwar eine Möglichkeit, diese Trial um bis zu 6 Monate zu verlängern (auch ganz offiziell bei Tuya beschrieben), allerdings halt ohne Anspruch, nur Goodwill. Die kommerzielle Lizenz kostet mindestens 25.000$/Jahr und steht damit völlig außen vor. Zwar wird diese Verlängerung aktuell problemfrei gewährt, aber eine gute Lösung ist das so nicht.
Ich habe gerade meinen kompletten Park an Feuermeldern auf ZigBee mit einem Produkt von Tuya umgestellt, auch weil es keine echte Alternative dazu gibt die auch bezahlbar ist (und zwar um Dimensionen). Ich wollte die Signalisierung eines Alarms und die Batterieüberwachung integriert bekommen, da wird es dann schnell dünn mit Alternativen. Da ich also am Gerät nicht vorbeikomme, aber gleichzeitig die Cloud so nicht schätze, braucht es eine Alternative. Zwar funktionieren die Dinger auch autark, aber dann hätte ich auch bei günstigeren, dummen Geräten bleiben können.
Tuya Cloudfree
Tuya wird in der Gemeinschaft sehr aktiv diskutiert und einige Freiwillige haben sich tief in die Plattform reingegraben. Wie bei Sonoff und Tasmota hat der Hersteller natürlich gar kein Interesse an einer alternativen Lösung, daher ist das wirklich Reverse-Engineering in Bestform. Im Zuge der Aktivitäten haben sich zwei Wege aus der Cloud gebildet: Local Tuya (GitHub – rospogrigio/localtuya: local handling for Tuya devices) und Zigbee2MQTT (Home | Zigbee2MQTT). Daneben gibt es noch die Option, Geräte wie mit Tasmota eine alternative Firmware zu verpassen, z.B. mit Tuya-Convert (Tuya Convert – Tasmota). Local Tuya bietet sich vor allen für Wifi-basierte Geräte an, Zigbee2MQTT (wie der Name schon sagt) für die Zigbee-basierte Variante. Beide sind gut im Home Assistant integriert.
Die Nutzung von Tuya-Convert ist eingeschränkt überschaubar einfach und ergibt am Ende ein Tasmota-Gerät. Wenn es klappt mit Sicherheit die beste Option, geht aber mit nur wenigen Geräteklassen und da auch nur, wenn ein ESP-Chip eingebaut ist. Ansonsten fällt die Lösung flach.
Local Tuya ist hier an sich flexibler und übernimmt die Geräteverwaltung aus der Cloud lokal. An sich eine elegante Lösung. Allerdings ist das Übernehmen der Geräte nicht trivial, da es keine echte Produktdatenbank gibt und man so manuell die einzelnen Sensoren/Aktoren konfigurieren und zuweisen muss. Das ist nicht immer einfach, manchmal eine eigene Forschungsaufgabe. Obgleich ich die Lösung als einen echten Kandidaten ansehe, tue ich mir diese Bastelei vorerst noch nicht an.
Ganz anders gibt sich hier Zigbee2MQTT. In der Lösung integriert ist eine ziemlich umfangreiche Produktdatenbank, die es erlaubt (für die unterstützten Geräte) ein eigenes Netz aufzubauen und lokal zu verwalten. Da hier auch eine stattliche Anzahl von Tuya-Geräten unterstützt werden, z.B. auch mein Feuermelder (PA-44Z), ist das wahrlich ein Befreiungsschlag.
Die Software lässt sich einfach in einem Docker-Container starten und erleichtert mir damit die Administration erheblich. Zwingend erforderlich ist auch ein Koordinator. Ich habe mich für einen ConBee-II entschieden. Ursprünglich wollte ich damit direkt im Home Assistent mit einer ZigBee Integration arbeiten, aber da bin ich an den Tuya-Eigenheiten gescheitert. Mit der Herstellerdatenbank von Zigbee2MQTT geht das nun ziemlich einfach und sehr gut. An sich reduziert sich alles auf ein neues Pairing mit dem eigenen Coordinator und schon sind die unterstützen Geräte verfügbar und Cloudfrei betreibbar.
In der Praxis funktioniert das nicht immer (ein Umweltsensor zeigte danach falsche Zeit/Datum an), und das Einbinden des Coordinator-Sticks in Docker auf einer Synology DS220+ ist auch ein eigenes Kapitel. Bei den Feuermeldern und meinen beiden Dosen von Tuya klappte aber alles super und schnell.
Obgleich nicht kriegsentscheidend, sollte man noch anmerken, dass auch Zigbee2MQTT eine Oberfläche anbietet, die bei Problemen sehr hilfreich sein kann. ZigBee ist eigentlich ein toller Kommunikationsweg, aber im Detail dann doch wieder mit vielen Ecken, Kanten und Ösen versehen. Da hilft es dann doch, etwas näher und tiefer ranzukommen im Fehlerfall.
Konkret war bei mir die Abtrennung vom 2.4 Ghz Wifi nicht ganz so gut gelaufen wie erforderlich. Daher musste ZigBee auf einen anderen Kanal ausweichen. Auch sind die Repeater erheblich weniger leistungsstark als der Coordinator-Stick, was beim Aufbau zu Kommunikationsverlusten und verlorenen Geräten geführt hat. Ohne die Oberfläche wäre das Eingrenzen und Prüfen eine sehr mühsame Geschichte geworden.
Zusammenfassend kann man also durchaus auch herstellergebundene Geräte aus den jeweiligen Clouds lösen, falls gewünscht oder sogar erforderlich. Zwar wird das nicht immer gelingen, auch nicht immer gleich gut, aber wie im richtigen Leben gilt auch hier: „Ein bisschen Schwund ist immer.“ Und dafür, dass die Lösungen primär durch Freiwillige aufgebaut wurden mit viel Arbeit und Herzblut, ist das ganze inzwischen schon toll ineinander verzahnt.
Mit jedem Tag zeigt sich, dass Home Automation ein sehr mächtiges Werkzeug geworden ist. Im Zuge der Tests bin ich auf ESPHome gestoßen, und jetzt geht es so richtig los.
Projekt: Heimautomatisierung
Kontakt: Boris Dirnfeldner
Link: – eigenes Projekt –
Da ich viel mit ESP32 gearbeitet habe, möchte ich diese Erfahrungen gerne auch in der Hausautomation verwenden. Obwohl es schon viele Teile zu kaufen gibt, sind halt nicht alle Wünsche mit Kaufteilen zu erfüllen oder manchmal dann doch zu teuer. Ein gutes Beispiel sind Helligkeitssensoren, die als Kaufteile mir einfach zu teuer sind. Mit ESPHome fand sich aber eine Lösung, die mir eine sehr einfache Anbindung von solchen Kleinstlösungen erlaubt ohne sich mit den vielen kleinen dafür erforderlichen Schritten beschäftigen zu müssen (wie z.B. Crosscompiler, Apps, Bibliotheken, Fehlerbeseitigung).
Grundsätzlich kann man über mehrere Wege mit ESPHome arbeiten, allerdings sind auch Voraussetzungen zu beachten. Richtig komfortabel wäre die Integration, wenn man Home Assistant im eigenen OS Supervidord am Laufen hat, z.B. am Raspberry. Dann könnte man die Integration von dort laden und komplett über Home Assistant arbeiten. Ich habe Home Assistant Core unter Docker am Laufen was den Durchgriff auf das drunter liegende Betriebssystem erheblich erschwert, daher funktioniert das so nicht. Daher bleibt der Weg über die Kommandozeile manuell und später nur das fertige Gerät zu integrieren.
Meine Umgebung ist ein Windows 10 PC und Python 3.10 installiert über Windows Store. Auf einem Linux geht das praktisch genauso. Auf der Kommandozeile kann ich damit die benötigten Packages nachinstallieren.
pip3 install wheel
pip3 install esphome
Anmerkung dazu: Ich würde empfehlen, eine eigene Installation von Python aufzubauen, die Store-Variante ist später eklig im Handling. z.B. findet sich bei mir nach der Installation das Kommando esphome in C:\Users\User\AppData\Local\Packages\PythonSoftwareFoundation.Python.3.10_qbz5n2kfra8p0\LocalCache\local-packages\Python310\Scripts Ob alles geklappt hat, kann man einfach mit einem Aufruf prüfen:
esphome version Version: 2023.05.04
So weit ist also alles gut, nun geht es an das eigentliche „Programm“.
Aus einem früheren Projekt hatte ich schon ein fertig aufgebautes System ESP32 (Wemos D1 Mini) mit BME280 Sensor mit einer eigenen Software. Der hätte für Home Assistant erweitert hätte werden müssen und dann entsprechend einkonfiguriert. Das ist mein Testobjekt oder Opfer.
Um ESPHome auf den ESP zu bekommen, muss zuerst ein geeignetes YAML erstellt werden. Die Basiskonfiguration kann man leicht über den Wizard vom Kommandozeilentool erstellt bekommen.
esphome wizard test.yaml
Mit der damit erstellen Datei kann man dann die Konfiguration für die Peripherie dazu packen. Bei mir wäre das der I2C Bus (über den der Sensor kommuniziert) und natürlich der Sensor selbst.
# Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
ap:
ssid: „Esphome-00001 Fallback Hotspot“
password: „XXX“
captive_portal:
# Ergänzung nach Wizard
i2c:
sda: 21
scl: 22
scan: true
id: bus_a
sensor:
– platform: bme280
temperature:
name: „BME280 Temperature“
oversampling: 16x
pressure:
name: „BME280 Pressure“
humidity:
name: „BME280 Humidity“
address: 0x77
update_interval: 60s
Mit dem nun vorhandenen YAML kann man auf das ESP installieren. Da bei mir kein OTA-Code vorhanden war, musste der ESP am Rechner per USB verbunden werden (Serieller Port vom Typ CCxxxx wird im Gerätemanager angezeigt).
esphome run test.yaml
Damit wird dann im Hintergrund die Firmware zusammengestellt und kompiliert. Die erforderlichen Teile wie Libraries, Compiler etc. holt sich das Programm selbst aus dem Internet. Das war für mich schon komfortabel, weil mich gerade diese Tätigkeiten extrem anöden (zumal sowas ja auch gepflegt werden muss). Wenn der ESP korrekt im Betriebssystem angemeldet ist (als serieller Port), wird dann vom Skript gefragt, über welchen Weg man die Firmware installieren will. Zur Auswahl steht dann der Port oder OTA. Da der ESP noch kein OTA kann, wird der serielle Port ausgewählt. Das Tool flasht dann die Firmware, bootet den ESP und zeigt danach die Debug-Meldungen vom ESP als Ausgabe. Wenn was schief geht, kann man es hier mitbekommen. Ich hatte z.B. das Wifi nicht Case-Sensitiv eingegeben und prompt ging das Anmelden nicht. Kein Problem, weil ich ja unmittelbar über die Meldungen das Problem sehen konnte und ein angepasstes YAML neu drüber installieren lassen. Wenn alles geklappt hat, ist ab sofort im Heimnetz ein neuer Teilnehmer registriert und aktiv. Für mich das absolut beste war aber, dass mein ESP gleich vom Home Assistant als neues Gerät erkannt wurde und über die Erweiterung ESPHome direkt eingebunden wurde. Keine weiteren Konfigurationen notwendig, sofort Gerät und 3 Entitäten verfügbar.
Ebenso einfach ist es ab sofort ein Update von der Firmware zu machen. Das geht nun direkt über OTA ohne Kabel per Netzwerk. Wenn ich die Supervisord-Variante von Home Assistent hätte (nicht die Core-Variante im Docker Container), könnte ich das ganze sogar über die Oberfläche triggern. Mir ist es aber wichtiger so mit Docker weiterzumachen, daher bleibe ich bei der Kommandozeile und der eingeschränkten UI.
Nachtrag:
Die ganze Geschichte mit den Voraussetzungen schaffen hat mich nun doch nochmal eingeholt. Bei der Umstellung auf ExpressIf als Plattform (wegen Bluetooth) wurde der Pfad-String zu lange und konnte nicht mehr kompiliert werden. Bei der Einzelinstallation von Python ohne AppStore ging das Thema dann. Danach konnte aber eine Abhängigkeit wegen einer angeblich geblockten Datei nicht aufgelöst werden. Tatsächlich aber auch kein Problem von ESPHome, sondern von ExpressIf selbst. Da scheint es mit 5.x-Versionen Probleme unter Windows zu geben. Mit einem alternativen Paket über GitHub 4.x war dann alles wieder ok. Es bleibt also immer noch so, dass man sich irgendwann in den Tiefen durchwursteln muss. ESPHome versucht das aber sehr gut zu deckeln, bis halt gar nix mehr geht. Und wenn es in Drittpaketen knallt, wäre es unfair das ESPHome zuzuordnen. Ich würde auch stark darauf tippen, dass es unter Linux hier keine Probleme gegeben hätte. Wer kann, sollte vielleicht gleich damit starten. Ich denke das umschifft dann viele Klippen.
Nach inzwischen doch schon einigen mehr oder weniger erfolglosen Versuchen, das eigene Heim etwas intelligenter zu gestalten, ist nun ein neuer Versuch fällig. Primärer Grund dafür ist vor allen das Angebot an reifen Komponenten und eine ziemlich gute Software.
Projekt: Heimautomatisierung
Kontakt: Boris Dirnfeldner
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Obwohl ich mich durchaus als experimentierfreudig ansehe, und auch kein Problem damit habe, mal tiefer in Eingeweiden von Lösungen rumzuwursteln, war es doch bisher sehr mühsam und teuer eine einigermaßen vernünftige Lösung für ein intelligentes Zuhause zu bauen. Das ist immer noch in Teilen richtig, allerdings kann man doch ein Paar Lichtblicke erkennen.
In den letzten Wochen habe ich mich tiefer in eine Softwareumgebung mit Namen „Home Assistant“ reingefuchst. Das Teil ist inzwischen ziemlich erwachsen und, vor allen auch durch die starken Integrationen in die Lösungen anderer Hersteller, sehr mächtig. Tatsächlich geht der Aufbau auch gut von der Hand, wenn man mal ein paar Dinge beachtet.
Ein blödes Thema ist bisher immer gewesen, dass sich zwar schnell eine Lösung zusammenbasteln ließ, manchmal sogar gar nicht so schlecht, am Ende aber immer irgendwo Stückwerk geblieben ist. Alle Versuche, diese Teile vernünftig zu integrieren, sind an einer geeigneten Lösung und vor allen an Zeit gescheitert.
Inzwischen haben sich in meiner Haus-IT einige Dinge geändert, damit auch die Basis für andere Projekte. Zum einen habe ich meinen Webserver und den Emailserver auch Docker umgestellt, um die Administration dieser Schlüsselfunktionen zu vereinfachen. Im Zuge dieser Arbeiten wurde das inzwischen doch schon ältere NAS von Synology wurde durch ein deutlich leistungsstärkeres Gerät DS220+ ergänzt. Dieses ist auch in der Lage, kleine Docker Instanzen ausreichend performant zu betreiben. Auf dem NAS läuft unter Docker auch ein MQTT-Server für diverse kleine Projekte als Kommunikationsmittel. Ebenso ist das Haus gut mit Laptops, PCs, Android Tablets und Smartphones ausgestattet. Flächendeckendes WLAN ist ebenfalls gegeben.
Durch das Solaranlagen-Projekt ist die Elektrik auch deutlich besser vernetzt, vor allen durch ein Smart Meter mit RS485 Schnittstellen und einem RS485-to-WIFI Gateway.
Am Markt gibt es inzwischen auch massig Bausteine zur Hausautomation. Je nach Geschmack mit oder ohne Cloud. Leider primär mit, aber dazu später mehr. Was sich aber definitiv geändert hat, sind die aufgerufenen Preise und die Gefälligkeit der Teile. Alles ist inzwischen merklich kompakter und auch günstiger geworden, damit auch attraktiver.
Grundsätzlich bin ich absolut kein Freund von Herstellerclouds mit all ihren Konsequenzen. Jeder, der sich die Mühe macht diese komplett zu umschiffen (und das auch hinbekommt), meinen Glückwunsch, Chapeau!
Ich für meinen Teil bin dabei inzwischen weniger grundsätzlich unterwegs, trotzdem aber weiterhin bewusst. Manche Dinge sind aber weiterhin praktisch unmöglich ohne Herstellerbindung zu realisieren. Und als Hacker tauge ich nicht, schon einfach, weil mir dafür die Zeit und Grundmotivation fehlt. In der Konsequenz gehe ich das erst mal offen an, allerdings mit einem deutlichen Blick auf die Problematik.
Fangen wir mal mit der Software an. „Home Assistant“ kann als Server komfortabel unter Docker installiert und betrieben werden. Damit ist für mich schon mal viel gewonnen, weil nicht wieder ein Raspi irgendwo rumliegt, aber kritisch zu nennen ist. Mir wurde schon mit den ersten Versuchen klar, dass ich nach den Umbauten ziemlich hiervon abhängig sein werde. Daher gefällt mir das so schon sehr gut. Die Integration diverser Herstellerlösungen und Standards bieten einen Blumenstrauß an Optionen, vor allen die gemeinsame Verwaltung in nur einer Software. Damit bin ich zwar nicht herstellerunabhängig von den Schnittstellen, wohl aber in der Logik der Steuerung. Konkret waren schon am ersten Tag die Synology-NAS, Fritz!Boxen mit allen vorhandenen Smart-Geräten, beide Drucker und das Smartmeter eingebunden. Genutzt werden kann das System per Browser, App, API und Assistent. Die Oberfläche per Web und App ist wirklich gut gelungen, komfortabel und die mitgelieferten Elemente sind intuitiv verwendbar und auf beiden Wegen gleichartig. Man kommt aber auch trotzdem gut „unter die Motorhaube“, wenn man will oder muss. Python ist hier das Mittel der Wahl und liegt damit perfekt auf meiner Linie. Automationen können grafisch oder per YAML gebaut werden uns sind ziemlich einfach zu schaffen. Ich persönlich bin davon begeistert, die Lernkurve ist steil und bisher konnte ich alles Lösen. Im Detail wird das wohl später ein eigener Artikel.
Bei den Geräten ist es durchwachsener. Steckdosen lassen sich durch den MQTT-Server gut auf Basis von TASMOTA realisieren. Das geht dann komplett ohne Herstellercloud, allerdings sind die Geräte zum einen spärlich, zum anderen auch teurer als manche andere Lösung (mit Cloudbindung). Im Vergleich zu „früher“, als es noch als Sonoff-Hack vermarktet wurde, ist die Umgebung doch deutlich bekannter und teilweise sogar von Herstellern angeboten. Ich habe z.B. Schaltleisten und Dosen von „Nous“ bereits mit TASMOTA kaufen können und bin eigentlich sehr zufrieden damit. Ein ganz extremes Beispiel für Herstellercloud und -bindung ist das Umfeld Tuya. Alle Geräte brauchen zwingend eine chinesische Cloud und den Hersteller. Dafür gibt es einen unglaublichen Gerätepark mit sehr guter Integration und Steuerungsmöglichkeiten. Nicht zu vergessen, sind die Teile mit Abstand am günstigsten. Manche Geräte können per „Tuyaconvert“ zu TASMOTA bekehrt werden, längst nicht aber alle. Über die Entwicklungsumgebung des Herstellers und dessen API können die Geräte super eingebunden werden und bieten wirklich umfangreiche Daten für die Automation an. Ich hatte mir vor einem Jahr versehentlich einen Staubsaugerrobot mit solch einer Anbindung zugelegt. Am Gerät ist nichts falsch, daher bin ich vorerst dabeigeblieben und damit war ich hier etwas offenherziger als sonst üblich. Ich habe hier zum Ausprobieren einzelne Dosen auf Basis von Wifi und Zigbee beschafft, dazu Thermometer und Rauchmelder. Tatsächlich gibt es speziell für letzteres keine Alternative, daher werde ich wohl für Sensoren und unkritische Schalter die Dinger weiter betreiben und damit auch die Cloudbindung brauchen. Sollte der Hersteller (aus welchen Gründen auch immer) ausfallen oder unbenutzbar werden, verliere ich zwar praktische Anteile der Umgebung, aber nichts Wichtiges. Kritische Schalter und Messstellen werden davon grundsätzlich unabhängig aufgebaut (z.B. mit TASMOTA). Jedes Gerät wird so angeschafft, dass die Basisfunktion auch ohne Automation weiter gegeben ist. Die Schalter lassen sich alle per Knopf manuell schalten, die Feuermelder funktionieren auch autark und die Temperatursensoren haben ein Display. Damit kann man notfalls auch isoliert noch arbeiten.
Aktuell integriere ich schrittweise vor allen die kräftigen Verbraucher und teste mich sonst langsam voran. Eine Motivation für die Automatisierung war die intelligente Steuerung von Verbrauchern unter Berücksichtigung der Solarleistung oder des Speicherladestands, also ein Energiemanagementsystem. Das erscheint nun sehr gut möglich, wenngleich es wohl noch ein paar Wochen braucht, bis ich da wirklich volle Kontrolle habe.
Durch die gute Kameraintegration bieten sich nun gute Möglichkeiten zur Geländeüberwachung und zur Reaktion auf Besucher. Das Thema hatte ich vorerst vertagt, mangels geeigneter Umgebung. Jetzt ist das ganz was anderes. Erste Versuche mit einer KI-Objekterkennung mit einem Yolo8-Modell und Python erscheinen ziemlich erfolgversprechend. Nach einigen schlechten Erfahrungen mit billigen China-Cams bin ich nun auf bessere, aber auch teurere Geräte umgesattelt. Für den Eingang ist z.B. eine HIKVision beschafft worden und zeigt doch deutlich, was ein Paar Euro Unterschied ausmachen. Die Bildqualität ist deutlich besser und vor allen sind die Geräte autark betreibbar und ONVIF-kompatibel. Wieder eine Cloud umschifft. Meine Bilder will ich definitiv nicht über China verarbeiten. Die anderen Versuchsgeräte lassen sich meist nur gut über die Apps nutzen und werden wohl verkauft. Gibt sicher Nutznießer dafür, bei mir wird das so aber nichts.
Damit das Ganze auch für die Familie nutzbar wird (auch ohne App oder Browser), wurde ein altes Tablet zum Hausterminal umgewidmet. Die App läuft auf dem Samsung Galaxy S Altgerät gut. In Verbindung mit der App „Fully Kiosk Browser“ kann die App sogar exklusiv betrieben werden und das drunter liegende Android geschützt werden. Das Teil ist einen eigenen Artikel wert, daher hier nur als Randbemerkung.
Von den gängigen Sprachassistenten wie Alexa & Co halte ich mich weiter fern. Die Dinger sind mir an sich zu blöd (weil man sich die Syntax der Systeme anlernen muss) und auch schwierig unter Kontrolle zu halten. Allerdings schaue ich mir die Optionen an, die mir der Home Assistant hier bietet. Die aktuell stark in der Entwicklung befindliche Komponente des Assistenten ist an sich unfähig. Allerdings erlaubt mir die Software hier auch die Einbindung stärkerer Systeme. Da dies auch aktuelle KI-Systeme wie ChatGPT beinhaltet, ist das Interface also in der Theorie beliebig mächtig. Hier ist wohl am meisten Potential und auch am meisten Unsinn zu veranstalten, daher gehe ich es erstmal langsam in Trippelschritten an.
Da sich hier gerade in Summe wieder eine riesige Welt an Möglichkeiten aufgetan hat, ist das kaum in ein Paar Textzeilen zu pressen. Aktuell ist das immer noch eine Spiel- und Testphase. Allerdings kommt immer mehr Hardware dazu und auch sonst wird das Haus immer mehr in diese Richtung gedrückt.
Ich baue mir die nächsten Wochen das System weiter aus und werde immer wieder mal zu Details Artikel schreiben. Ich glaube aber, dass diesmal tatsächlich was Sinnvolles dabei rauskommt und ich wirklich (neben der Bastelei) auch einen echten Mehrwert generiere. Meine Familie zeigt sich auch recht ruhig, auch in kritischen oder grundsätzlichen Fragen, was ein gutes Zeichen ist. Wir werden sehen, wie es dann am Ende des Jahres aussieht, wenn also Teilprojekt ineinandergreifen und das Haus sich aktiver in unseren Alltag einbringt.
Mit den neuen Regelungen zur Umsatzsteuer 0% für PV-Komponenten und aktuellen Marktpreisen für Komponenten als auch Primärenergie muss die eigene Kalkulation neu gerechnet werden. Auch der Energiespeicher ist nun wieder dabei sowie auch neue Nutzungsszenarien, aktuellen Entwicklungen zur Energiewende sei „Dank“.
Projekt: Solaranlage GEN2
Kontakt: Boris Dirnfeldner
Link: – eigenes Projekt –
Obwohl die eigentliche Solaranlage inzwischen Fortschritte macht, aber leider immer noch nicht fertig aufgebaut ist, gilt es die grundlegende Rechnung neu aufzustellen. Bis vor ein paar Monaten war mein Fazit, dass sich für mich ein Speicher nicht rentabel betreiben lässt. Durch Änderungen im Markt und durch konkrete Maßnahmen seitens der Regierung sieht die Rechnung nun etwas anders aus.
Zuerst mal eine Übersicht der wichtigsten geänderten Rahmenbedingungen
Der Umsatzsteuersatz von PV-Komponenten wurde auf 0% gesetzt, wenn man damit (vereinfacht formuliert) die eigene Anlage aufbaut. Bei den Solarmodulen wurde damit faktisch wieder der Einkaufspreis von vor 12 Monaten erreicht, allerdings nur wenn man die Umsatzsteuer nicht absetzen will. Durch die bessere Verfügbarkeit sind nun aber Wechselrichter, Laderegler und vor allen auch Akkus günstiger geworden.
Die bisherige Praxis der Netzbetreiber, entweder nur 70% pauschal einspeisen zu dürfen oder eine dynamische Lastregelung per Rundfunksteuerempfänger zu akzeptieren, ist gestorben. Der Netzbetreiber muss die 100% Einspeisung akzeptieren.
Die Tätigkeit als „Energieerzeuger“ muss nicht mehr uneingeschränkt als Gewerbe angemeldet werden, sofern „keine Gewinnerzielungsabsicht“ angenommen werden kann. Damit spart man sich das Geplänkel mit dem Finanzamt, dass ohnehin für beide Seiten ziemlich sinnlos war. Achtung allerdings bei der Gewerbesteuer: Diese ist weiterhin gültig als Abgabe. Wenn man also mehr als den Freibetrag mit der Anlage erwirtschaftet (weil man z.B. ein anderes Gewerbe betreibt), muss man für die Einnahmen auch Gewerbesteuer zahlen!
Das ist bei mir z.B. der Fall, daher wird meine Frau auch der Betreiber der Anlage und damit Kleingewerbetreibender, und schon sind alle glücklich und die Form korrekt eingehalten. In der Theorie sollten damit das ganze Abrechnungs- und Meldungsdrama hinfällig werden. Schon alleine das wäre für deutsche Verhältnisse ein unglaublicher Fortschritt.
Im Rahmen der Energiekriese sind auch die Bezugspreise deutlich angestiegen. Obgleich der Preis sich wieder etwas beruhigt hat (derzeit ca. 32ct/KWh) wird es wohl kaum wieder auf die vergleichsweisen niedrigen Preise von „früher“ zurück gehen. Auch werden sich die nächsten Jahre zunehmend Effekte aus CO2-Abgabe und dem bald startenden Emissionszertifikatehandel geben.
Strategisch scheint die Strategie der Regierung generell in Richtung Elektrifizierung zu gehen (siehe KFZ und Heizung). Es wird also auch in der Versorgung Effekte geben, die sich entweder in der Verfügbarkeit oder im Preis niederschlagen werden (oder in beidem).
Insgesamt wird also ein Speicher wieder interessanter, zumal der Unterschied zwischen Einspeisevergütung und Bezugspreis deutlich mehr für einen möglichst umfangreichen Eigenverbrauch spricht also noch vor einigen Monaten.
Stromspeicherarten
Bei den Speichern gibt es grundsätzlich zwei Strategien des Aufbaus: DC-gekoppelte Anlagen oder AC-gekoppelte Anlagen.
DC-gekoppelte Anlagen sind in der Realisierung faktisch Hybridwechselrichter mit Speicher (der Speicher und der Wechselrichter sind über die Batterie direkt gekoppelt und entsprechend effizient). Die Hersteller vom Hybridwechselrichtern lassen sich die Speicher allerdings derzeit vergolden. Bei den aufgerufenen Preisen war es mir bisher nicht möglich, eine rentable Nutzung zu erkennen. Auch ist man dann mit dem kompletten Maschinenpark von einem Hersteller abhängig (und dessen Zuvorkommen oder Service). Am wichtigsten ist aber anzumerken, dass alle Lösungen nicht geeignet sind im Carport genutzt zu werden (anders als die Wechselrichter selbst). Mangels eines geeigneten Kellers ist das Platzproblem im Haus damit ein K.O-Kriterium für eine solche Lösung. Auch sind diese Lösungen „Blackbox“-Systeme. Man hat also kaum Einblick in die Interna. Ersatzteile sind naturgemäß nur vom Hersteller zu beziehen, dann oft zu Mondpreisen. Einfach mal den Speicher abklemmen ist da nicht drin. Auch die Gehäuse sind für Outdoor-Rahmenbedingungen im Carport eher nicht geeignet.
Bleiben die AC-gekoppelten Systeme. Da wird der Speicher vom Wechselrichter unabhängig über Wechselstrom verbunden und über ein Messmittel hinter dem Zähler geregelt. Eigentlich sind die beiden Systeme autark voneinander und nur über Regelungslogik verbunden. Das ist weniger effizient, weil sowohl bei der Wandlung zu AC im Wechselrichter Verluste entstehen, das gleiche dann nochmal beim Laderegler für die Batterie. Tatsächlich sind diese Verluste zwar unschön, aber nicht mehr entscheidend. Bei den angedachten Anlagengrößen kann auch trotz dieser Verluste wirtschaftlich gearbeitet werden. Auch ist man aber wieder herstellerunabhängiger in der Auslegung und Beschaffung bzw. Reparatur. Am wichtigsten ist es aber, dass beide Teile an unterschiedlichen Orten platziert werden könnten, vor allen aber unabhängig voneinander arbeiten können. Das spart Kosten beim Wechselrichter und erlaubt den Außeneinsatz mit Teilzeitnutzung des Speichers nur bei Umgebungstemperaturen >0°C.
Darüber hinaus sind bei sogenannten „Hochvoltspeichern“ die verwendete Spannung über 60V definiert. Das kann schnell bei einigen 100V liegen. Gegenüber den „früher“ typischen Speichern bis 48V Systemspannung werden die auftretenden Stromstärken geringer, damit auch die Kabelauslegung günstiger. Allerdings sind diese Speicher wieder ausschließlich Herstellerlösungen, mit den oben genannten Rahmenbedingungen.
Bei den eigentlichen Zellen selbst sind inzwischen LiFePo4-Zellen (EVE oder CATL) wieder gut am Markt verfügbar und preislich ziemlich attraktiv geworden. In Verbindung mit einem Batteriemanagementsystem, entsprechenden Wechselrichter(n) und viel Arbeit lässt sich das ganze inzwischen gut selber aufbauen (auch sicher). Tatsächlich gibt es inzwischen sogar Fertigsets mit geprüften Zellen und gutem Hintergrund, daher wird das langsam interessant. Die Zellen lassen sich zwar auch nur sinnvoll bis ca. 0°C betreiben, aber eigentlich ist das ohnehin ein eher nebenläufiges Thema. Im Winter kommt eh kaum Leistung auf die PV-Anlage (soweit konnte ich schon Erfahrung sammeln), daher könnte ich dann den Teil einfach „kaltstellen“ und nur die PV-Anlage weiterlaufen lassen.
An sich würde mich ja ein Natriumspeicher („Salzspeicher) mit seiner Langlebigkeit interessieren oder eine andere Lösung, die z.B. auch für den Winter Kapazitäten vorhalten kann (z.B. Wasserstoffspeicher). Leider sind dafür die Anbieter entweder nicht mehr existent oder sehr übersichtlich und preislich bisher nicht konkurrenzfähig. Für einen späteren Tausch sehe ich hier aber erhebliches Potential. In naher Zukunft will CATL z.B. Natriumzellen für Automotive in Serienproduktion liefern. Sollte das kommen, wäre das eine sehr attraktive Alternative oder Ergänzung zu LiFePo4-Zellen.
Damit es nicht zu einfach wird, sind noch weitere Dinge zu berücksichtigen
Irgendwann muss ich eine Lademöglichkeit für ein E-Auto vorsehen, sei es auch nur für die Kinder oder den Pflegedienst 🙂
Mit den aktuellen Heizungsdebatten wird wohl mittelfristig eine Wärmepumpe mindestens unterstützend fällig werden oder andere elektrische Heizoptionen
Analog ist die Warmwasserbereitung mittelfristig elektrisch umzusetzen. Auch hier wäre eine Wärmepumpe vermutlich sinnvoll.
Der vorhandene Stromgenerator soll weiterhin im Notfall unterstützen können (als letzte Option).
Wenn ein PV-Speicher angeschafft wird, soll der vor dem Generator die Notversorgung übernehmen. Wie schon beim Thema Stromgenerator beschrieben, kann dies Einphasig oder Dreiphasig erfolgen. Hier will ich dann mit einer echten Drehstromversorgung loslegen, daher braucht es auch eine entsprechende Lösung.
Vielleicht wird in den nächsten Jahren eine Klimatisierung von einzelnen Räumen notwendig, so es noch weiter in der Temperatur nach oben geht. Das würde gut mit der Sonnenstromerzeugung zusammenpassen und wäre somit vielleicht sogar vorteilhaft in der Gesamtrechnung.
Das alles zusammen berücksichtigt, ist das eigentlich kompakte Projekt PV-Anlage nun doch ein ziemlicher Brocken geworden. Eigentlich ein richtiges Großprojekt.
Aktuelle Verbrauchsdaten und Erzeugungsdaten
Das Haus hat eine Grundlast in der Nacht von ca. 250W, am Tag etwa 350W und einen Gesamtverbrauch von 9-13KWh pro Tag (Heizung und Warmwasser werden von der Gastherme geleistet). Dazu kommen saisonale Verbraucher wie die Poolpumpe extra. Die aktuelle „Balkonanlage“ liefert ca. 400W über eine lange Zeit mit Spitzen von knapp über 600W. Im Jahr speist die Anlage ca. 25KWh ein, also wird das meiste verbraucht.
Aktuelle Planung / Konfiguration
Die alte Balkonanlage wird in eine Inselanlage überführt und versorgt primär Pool und Carport. Das System beinhaltet eine Vorrangschaltung, dass bei mangelnder Leistung des Wechselrichters automatisch auf das Hausnetz umgeschaltet wird. Da die Inselanlage keinen Beitrag zur Hausversorgung übernimmt (nur die Saisonlast), bleibt es in der Rentabilitätskalkulation beim Ertrag außen vor.
Batteriewechselrichter: EASUN 3KVA 2400W 230VAX Off Grid Inverter
Batterie: XENES ECO-Line 24V 100Ah LiFePO4 Smart-BMS Akku 25.6V mit Bluetooth
Die vorhandenen Solarmodule JaSolar JAM6 60/270, 4 Stück
Die PV-Anlage besteht inzwischen aus folgenden (leistungsbestimmenden) Teilen:
Wechselrichter: Kaco BLUEPLANET 10.0 NX3 M2, 3-phasig angebunden Ethernet to RS485 Bridge zum Smartmeter
Smartmeter: SDM630 Modbus V2 mit RS485 to Wifi-Bridge im Schaltschrank
Module: Trina Solar 400 W Vertex-S Triple Cut PERC Mono-Solarmodul, 21 Stück
ergibt dann 8.4KW Generatorleistung.
Der Hausspeicher wiederum wird ein Eigenbau (Selbstbauset oder Komponenten):
16 LifePo4 280Ah CATL Zellen in Reihe aufgebaut.
DALI BMS 16S 200A 48V
DALI Balancer (für Installation und Wartungszwecke, wenn die Zellen zu stark voneinander abweichen und das BMS das nicht mehr ausgleichen kann)
3 Victron Multiplus-II 48V/3000/35-32 für 3-phasenbetrieb
Ethernet to RS485 Bridge zum Smartmeter
Victron Cerbo GX (nicht notwendig, aber ein schönes Spielzeug zur Visualisierung und Datenerfassung)
ergibt ca. 14KWh nutzbare Kapazität.
Damit das ganze sicher aufgeräumt und im Carport aufgebaut werden kann ein passender (gebrauchter) Elektroschrank mit aktiver Zwangsbelüftung und entsprechenden Aufbau. Der Schrank ist schon da und war ein Abenteuer für sich. Vom Elektroschrank zum Hausverteiler liegt dann noch einiges an Kupfer und entsprechende Leitungsschutzschalter und Trennschalter. Dazu noch einiges an Sicherungen und allerlei anderes Kleinzeugs für Detailfragen.
Kalkulation
Die Stromleitung für eine Ladeoption für ein potentielles E-Auto ist nur für die Zukunft gedacht und kann in die aktuelle Kalkulation nicht eingehen. Alle anderen Teile sind aber erforderlich und somit kostentechnisch zu berücksichtigen. Die Poolpumpe als Saisonverbraucher wird weiterhin von der Inselanlage versorgt und fällt damit aus der Betrachtung raus. Die Inselanlage (GEN1) wird in der Kalkulation nur mit den Kosten berücksichtigt. Es wird kein Ertrag aus Einsparung oder Einspeisung angenommen. An sich wäre das Teil nicht mehr notwendig. Allerdings hatte ich schon Anfang letzten Jahres mit der Umplanung zur Pilotanlage mit Speicher begonnen und Teile dafür angeschafft, also wird das jetzt mit aufgebaut. Angenommen wird außerdem, dass der Bezugsstrom weiterhin benötigt wird zur Spitzenabdeckung und im Winter, wenn der Speicher weitestgehend leer bzw. deaktiviert bleibt (für ca. 3 Monate). Ansonsten sollte der Speicher durch seine Dimensionierung den kompletten Bedarf über den kompletten Tag decken können. Aktueller Jahresverbrauch wird mit 4000KWh gleichförmig übers Jahr angenommen. Der Jahresertrag der EEG-Anlage (8,4Kwp) wird mit 8000KWh pro Jahr angenommen. Bezugsstrom wird mit 32ct/KWh angenommen, EEG Vergütung mit 6,5ct/KWh. Für die gesamte Anlage werden Investitionskosten von 16.500€ angenommen. Es wird davon ausgegangen, dass die Anlage keine Reparaturen oder Ausfälle hat und keine laufenden Kosten verursacht.
In Summe würde nach ca. 12 Jahren damit die Investition refinanziert sein. Das wäre immer noch lange, zumal das Risiko von Ausfällen komplett bei mir liegt, aber zumindest nicht mehr völlig absurd. Auch ist die Kalkulation durchaus konservativ und durch Erfahrungswerte in den ersten Jahren zu verfeinern. Ich persönlich finde auch die Aussicht auf eine sehr geringe Stromrechnung vom Versorger ziemlich attraktiv.
Einflussgrößen
Wenn der Verbrauch absinkt, wird die Rentabilität ebenfalls geringer. Umgekehrt wird zusätzlicher Verbrauch jenseits der Sonnenzeiten bis zur Kapazitätsgrenze der Akkus die Rentabilität verbessern. Entsprechend wirkt auch Verbrauch in den Sonnenzeiten bis zur Kapazitätsgrenze der PV-Anlage.
Ich gehe davon aus, dass aufgrund der Überdimensionierung des Speichers dieser auch nach Ablauf der Amortisierung mit geringerer Kapazität zur Verfügung steht und damit (vergleichbar den Modulen) weiter Ertrag bringt. Dies sollte durch schonende Ladung/Entladung der hochwertigen Zellen erreichbar sein.
Je weiter Einspeisevergütung und Bezugspreis auseinander gehen, um so rentabler wird der Eigenverbrauch (und umgekehrt).
Ein Absinken der Bezugsstromkosten verlängert den Amortisierungszeitraum. Allerdings ist aufgrund der politischen Rahmenbedingungen mittelfristig eher von gleichbleibenden oder wieder steigenden Kosten auszugehen. Auch wenn die Erzeugerkosten durch günstige erneuerbare Träger absinken können, müssen Speicher und Ausgleichserzeuger finanziert werden.
Eine Wärmepumpe als Heizung wird vermutlich kaum relevant durch die Anlage unterstützt, da in den kalten Monaten die Solarleistung zu gering sein dürfte (Annahme). Damit dürfte diese kaum Einfluss auf die Rentabilität haben. Anders könnte das bei einer Wärmepumpe für Warmwasserbereitung aussehen. Wenn diese mit der Solarleistung koordiniert arbeiten kann, wäre hier Potential für Einsparungen.
Ob ein E-Auto hier sinnvoll unterstützt wird, dürfte erheblich vom Ladezeitpunkt anhängen. Der Speicher ist dafür viel zu klein ausgelegt und die Bezugsleistung des Laders erheblich über der Leistungsfähigkeit des geplanten Speichers. Das Thema gehe ich dann an, wenn eine Anschaffung konkret im Raum steht. Derzeit sehe ich hier keine wirtschaftliche Grundlage, wenn ich meine Rahmenbedingungen berücksichtige.
Fazit
Derzeit scheint es tatsächlich auch wirtschaftlich sinnvoll zu sein, eine Anlage mit Speicher aufzubauen. Allerdings dürfte eine fertige Herstellerlösung immer noch schwer in die Gewinnzone zu bringen sein. Ich werde wohl in jedem Fall die komplette Umgebung aufbauen, da für mich neben dem Kostenaspekt und der Rentabilität auch die höhere Unabhängigkeit und Notstromfähigkeit der Anlage eine Rolle spielt. Mal sehen, ob am Ende die ganzen Annahmen und meine Umsetzung ein Erfolg oder nur ein (teures) Technikprojekt wird. Anders als vor ein paar Monaten glaube ich aber heute an den Erfolg.
Die neue PV-Anlage ist inzwischen ein Mehrjahresprojekt.Schuld ist die allgemeine Lage der Nation und ein unglaubliches Chaos in den Lieferantenketten.Projekt: ...
Das ewige An-die-Anlage-Latschen-um-Leistungsdaten-zu-bekommen ist mir nun endgültig zu blöd, zumal es bei mehr als 35° noch weniger Laune macht als ...
Nachdem die Anlage nun ein Paar Monate in verschiedenen Konstellationen gelaufen ist, zeigen die gewonnenen Erkenntnisse schon deutlich das weiterer ...
Wenn man sich die aktuelle Nachrichtenlage und die riesigen Probleme bei der Grundversorgung ansieht, wird der Wunsch nach einem gewissen Autonomiegrad immer größer. Ein erster Schritt ist der Aufbau einer Notstromversorgung.
Projekt: Notstromgenerator
Kontakt: Boris Dirnfeldner
Link: – eigenes Projekt –
Eine sehr grundsätzliche Frage im allgemeinen Chaos der aktuellen Gegebenheiten ist die um die eigene Grundversorgung im Falle von Problemen in der allgemeinen Versorgung. Dabei ist nicht entscheidend, welche Ursache dafür verantwortlich ist oder wer schuld ist, sondern was dann genau passieren soll.
Eine sehr reale Gefahr ist die eines zumindest zeitweiligen Stromausfalls über Tage. Wenn man sich sein Haus oder Wohnung mal genau aussieht, wird in einem solchen Szenario in wenigen Stunden ein erhebliches Problem auf die Bewohner zukommen. Kühlschränke, Licht, Kommunikation und Heizung sind gleich oder zeitnah verloren. Nach wenigen Stunden werden eingelagerte Lebensmittel problematisch, Kochen in den meisten Haushalten unmöglich.
Eigentlich bin ich ein Verfechter von erneuerbaren Energien und tendiere eher dazu, Lösungen auf Basis von Verbrennern zu vermeiden. Hier wäre konkret ein Inselbetrieb einer notstromfähigen Solaranlage eine naheliegende Option. Realistisch gesehen löst dieser Ansatz das Problem nur teilweise, da er
zwingend einen Speicher voraussetzt (den ich zumindest noch nicht habe)
ausreichend Sonne, um diesen zu laden benötigt (die ich im Winter nicht habe)
einen notstromfähigen Solarwechselrichter erfordert (den ich nicht bestellt habe und auch sehr teuer sind)
Da ich derzeit kein Interesse habe, diese Anforderungen zu erfüllen, muss eine etablierte Lösung auf Basis eines Stromgenerators erst mal genügen.
Warnung
Wenn man ersatzweise zum Energieversorger das eigene Hausnetz mit Strom versorgen will, ist definitiv technischer Hintergrund und Detailwissen erforderlich. Viele der Arbeiten entziehen sich auch den Möglichkeiten eines Bastlers ohne Fachhilfe. Das Hintergrundwissen einer Elektrofachkraft ist also ZWINGEND bei dieser Aktion erforderlich, gerade weil hier wirklich viel schief gehen kann. Defekte Hausgeräte und Kabelbrände sind hier realistische Gefahren, Schaden an der eigenen Gesundheit sowieso. Ich bin wirklich kein Reiter der „nicht-VDI-konform“ Argumentation, aber hier ist das definitiv und uneingeschränkt wichtig!
Aufbau und Rahmenbedingungen
Ein Ersatznetz „fliegend“ aufbauen ist natürlich möglich, aber umständlich. Bei nur 1 oder 2 Verbrauchern natürlich ok, aber das wird kaum reichen bei einem längeren Blackout. Auch wird eine Verkabelung mit vielen Verlängerungskabeln potenziell problematisch oder sogar gefährlich. Daher ist der Ansatz eine feste Lösung mit dem Hausnetz, wenngleich keine vollautomatische.
Angefangen wird mal aus der Sicht des Hausverteilers. Ein autarker Betrieb mit eigenem Generator erfordert zwingend eine sichere Abtrennung vom Versorgernetz. Hierzu gibt es Umschalter, die alle 3 Außenleiter und den Normalleiter sicher umschalten können vom Versorgernetz zu Notstromnetz (mit einer neutralen Position, die von beiden trennt). Das Teil ist nicht ganz billig, aber nicht zu diskutieren. Die Dinger gibt es auch automatisch, aber für meine Zwecke reicht ein manueller Schalter mit Handbetrieb.
Beim Generator ist es wichtig zu entscheiden, ob man 3-phasig oder 1-phasig einspeisen möchte. Beide Varianten haben spezielle Vor- und Nachteile und sind für die nachfolgenden Betrachtungen extrem wichtig. Details dazu aber später. Ich habe mich für einen 1-phasige Variante entschieden. Der Generator muss auch ausreichend Leistung bieten, um das Haus allein versorgen zu können. Dazu muss man über seine Verbraucher genau im Bilde sein, auch was im Falle einer Notversorgung nun wie weiter betrieben werden soll. Genau so, was eben nicht mehr benötigt wird. Eine gute Hausnummer dürfte ein Generator mit 6-10KW Leistung sein (das ist aber extrem von den Bedingungen abhängig). Damit wäre aber auch klar, dass ein 500€ Generator vom Baumarkt wohl hier nicht die richtige Wahl ist. Der Generator wird über geeignete Kabel an den Umschalter im Sicherungskasten geführt und dient als Einspeisepunkt für den Notstrombetrieb. Wenn man 6KW einphasig einspeisen will, muss man mit 26A auf dem Kabel rechnen. Ist also nix für filigrane Kabel und Spielzeugstecker. Bei mir ist es eine Verkabelung mit CEE32A Stecker, 6mm² Kabel und kurze Kabellänge.
Wichtig ist auch die Betrachtung der Erdung. Ein „normaler“ Generator arbeitet ohne Erdung und erzeugt für sich allein ein sogenanntes IT-Netzwerk. Obgleich damit Verbraucher funktionieren, ist im Notstrombetrieb am Hausnetz die Schutzleiterfunktion nicht mehr nutzbar, weil die FI-Sicherungen nicht mehr arbeiten. Wenn der Generator auch geerdet wird, ist ein vollständiger Ersatzbetrieb möglich. Bei mir ist der Generator per Staberder geerdet und mit dem Hauserder verbunden.
Das Hausnetz ist nun wirklich ein Problem. Bei einphasiger Einspeisung wird am einfachsten nur ein Außenleiter ersetzt, dann ist es relativ simpel. Alle Verbraucher, die an diesem Außenleiter hängen, werden versorgt, der Rest bleibt stromlos. Drehstromverbraucher sind nicht nutzbar (z.B. Herd oder Wärmepumpen). Im Hausverteiler ist es dann üblicherweise jede 3. Sicherung (da die üblicherweise abwechseln aufgeschaltet werden). Das muss aber nicht sein und ist (ohne Sachkenntnis) wieder eine Sache für den Elektriker.
Ein alternativer Ansatz ist es, die drei Außenleiter-Zugänge nach dem Umschalter zu brücken und alle von der einen Phase zu speisen. Das ist an sich elegant und auch saugefährlich ohne Klärung der Gegebenheiten. Problematisch ist hier vor allen der Normalleiter. In der regulären Verkabelung ist üblicherweise wenigstens ein Normalleiter für mehrere Außenleiter zuständig. Im normalen Drehstrombetrieb neutralisieren sich die Verbraucher durch die Phasenverschiebung gegenseitig, so dass dieser für diesen Zweck ausreicht. Zumindest, sofern nicht mehrere Verbraucher des gleichen Außenleiters zusammen gespeist werden. Die summieren sich auf dem Normalleiter. Wenn aber auf alle Außenleitern der gleiche Versorger speist, gibt es diesen Ausgleich nicht mehr. Und damit summieren sich alle Verbraucher auf den Neutralleiter. Je nach vorhandener Verkabelung und Verbraucher kann das gut gehen oder eben einen Kabel(schmor)brand auslösen. Hier muss man also genau hinschauen. Beim Herd ist das z.B. offensichtlich. Der ist normalerweise mit 3x16A und 5×2,5mm² Kabel angeschlossen. Im Regelbetrieb kommen auf den Normalleiter max. 16A, alles Ok. Im Einphasenbetrieb wären es dann 3x16A, und das überlastet den Normalleiter mit 2,5mm² hoffnungslos. Hier wird es brandheiss!
Das Hausnetz kann dafür natürlich ertüchtigt werden. Dies Bedarf aber einige Planung und wahrscheinlich Umbauen sowie manche neue Strippe.
Bei mir sind in einigen Fällen neue Kabel erforderlich. Zumal auch noch Neutralleiter für mehrere Phasen verwendet wurden, was ohnehin eine blöde Idee ist. Leider aber durchaus gängig, gerade bei gewachsenen Hausnetzen. Neutralleiter sind ohnehin ein tolles Thema (Stichpunkt Sternpunktverschiebung). Allein deshalb ist hier eine Überarbeitung für mich zwingend, auch wenn an sich alles funktioniert und die Verbraucher auch bei der suboptimalen Kabelage keine Überlastung erzeugen.
Der Herd bekommt einen neuen 4 poligen Leistungsschutzschalter, der auch den Neutralleiter überwacht. Dann wird auch bei Überlast des Neutralleiters die Sicherung geschmissen, und ich kann ohne weitere Änderungen zumindest einen Teil des Herds nutzen.
3-phasig versus 1-phasig
Bei den Generatoren gibt es wie angemerkt zwei Varianten. Eine erzeugt 3, zueinander versetzte Phasen, wie in der regulären Versorgung auch. An sich wäre das sehr interessant (siehe Neutralleiter), allerdings haben diese auch praktische Einschränkungen. Die wichtigste wäre, dass die Generatorleistung gleichförmig auf alle 3 Phasen verteilt wird. Das Haus ist im Verbrauch aber nie gleichförmig und belastet die Phasen verschieden. Umgekehrt verlangt der Generator eine möglichst gleichmäßige Belastung der 3 Phasen. Ohne entsprechende Angleichungen überlastet man schnell den Generator, und dann wird es schnell wieder zappenduster (oder beschädigt den Generator, denn die Überwachung ist nicht immer auf allen Phasen gegeben). Und den Generator einfach größer zu machen, ist auch nicht wirklich zielführend. Schon jetzt wird mein System z.B. durch die Grundlast nicht wirklich belastet und bleibt daher praktisch im Leerlauf. Dadurch steigt die Frequenz im System (keiner nimmt den Strom ab). Und manche Verbraucher mögen das wiederum nicht und steigen aus. Natürlich haben größere Generatoren auch einen größeren Verbrauch, und schon daher ist es wenig sinnvoll einfach massiv zu überdimensionieren. Die einphasige Lösung erlaubt eine wesentlich bessere Berechenbarkeit mit dem Preis kein Drehstromnetz mehr zu haben.
Generator und Aufbau
Der Generator selbst ist leider nur ein Teil der Lösung. Ich habe mich für einen Könner & Söhnen KS 9000E G entschlossen, der sowohl mit Benzin als auch mit LPG betrieben werden kann. Im LPG-Betrieb ist er nicht ganz so leistungsfähig, aber dafür laufruhiger und umweltfreundlicher. Jetzt kann das Ding aber nicht im Haus betrieben werden (nicht mal im Keller, den ich nicht habe). Im LPG-Betrieb ist es sogar verboten. Also muss das Teil nach draußen. Wenn man berücksichtigt, dass diese Leistungsklassen keine Leichtgewichte mehr sind (hier sind ca. 80Kg ohne Sprit zu bewegen) und die Verkabelung natürlich auch nicht mit frei verlegten Leitungen realisiert werden darf, braucht es also eine Einhausung. Bei mir muss hier ein eigenes Metallgerätehaus herhalten, in dem Generator, Sicherungen und Leitungen verbaut werden. Die Anbindung ans Hausnetz erfolgt über ein Leerrohr. Die Abgasführung und Lärmdämmung sowie auch die Erwärmung des Innenraums sind angedacht, aber noch nicht fertig gelöste Probleme. Hier wird sukzessive weiter verbessert, aber grundsätzlich könnte das Teil schon mal laufen (mit offener Tür und entsprechender Beschallung der Nachbarn). Das Teil ist schon imposant im Betrieb, aber über Nacht würden die Nachbarn wohl schnell den Humor verlieren. Zum Glück ist das Teil wirklich nur für absolute Notfälle.
Ehrlich gesagt, ich hoffe das Teil wird nie gebraucht.
Fazit
Derzeit laufen die Vorbereitungen und Klärungen. Auch wenn ich hoffentlich das Teil niemals brauche, sind schon durch die Planung und Konzeptarbeiten sehr wertvoll, auch für eine spätere Lösung mit PV-Speicher. Die finalen Umbauten erfolgen dann, wenn ich die Solaranlage endlich in Betrieb nehmen kann.
Ich freue mich schon auf das Gespräch mit dem Elektriker.
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