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3phasige Verbrauchsoptimierung

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(@crash123)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 4 Jahren
Beiträge: 56
Themenstarter  

Zuerst Danke an Alle in diesem Forum. Meine Quellen verlinke ich bei den jeweiligen Punkten.

Ich werde die ersten zwei Posts immer wieder aktualisieren, sodass alles möglichst kompakt zusammen ist.

Anforderungen
3 phasige Verbrauchsoptimierung mittels Powerwall. Die bestehenden 2 Photovoltaikanlagen sollen nicht verändert werden. Somit muss die Powerwall über Netz 230VAC geladen werden. Damit die Kosten niedrig bleiben wird eine 1 phasige Zusatzeinspeisung durch die Powerwall realisiert. Damit die Ströme und Querschnitte klein bleiben können wird ein 14SxxP – System realisiert.

Gegebenheiten
2 Stk. PV – Anlagen (3,5kWp und 5,6kwP) - Eigenbau
Haussteuerung (IoBroker) – Eigenbau
Messung aller Verbräucher bzw. Einspeiser

Ablauf
Erstmal nur laden über Tags und Entladen in der Nacht um die Grundlast zu decken. Wenn die Powerwall dann mal größer ist (> 5kW) wird die Steuerung um zusätzliche Intelligenz auch für den Tag erweitert.

Berechnungen
Die Basis für die kompletten Berechnungen basieren auf dem Video von Andreas.
Link:

Batteriepack, Busbar, Leitungen zwischen den Packs, Sicherungen

Bauteile / Einkaufsliste

  • Ladenetzteil: HP ProLiant DL385 G7 Power Supply / Netzteil

  • Spannungswandler Ladeseitig: 1800W 40A DC-DC Wandler 10-60V zu 12-90V Step Up Power Supply Modul

  • Temperatursensoren: DS18B20 edelstahl

  • Steuerung: WEMOS D1 Mini

  • BMS: Daly Smart BMS 3S-24S Li-Ion LiFePo4 Mit Bluetooth 4S 7S 8S 12S 13S 14S 15S 16S 17S 20S Für Lithium-Batterie Pack

  • Wechselrichter: SUN-1000GTIL2

  • Servo: SUNFOUNDER 20KG Servomotor High Torque Servo, SF3218MG Metal Gear Digital Servo, Wasserdicht, AluminiumGehäuse, Steuerwinkel 270°

  • Poti: HSEAMALL Linear Taper Rotary Volume B Typ Potentiometer Pot 5Pack 10K OHM

  •    
    Zitat
    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Aufbau mit Bildern
    Arbeitsplatz für kleine Dinge und Programmierungen, Rest wird in der Garage erledigt

    Batteriepacks
    Batterien auspacken, laden, testen und Halterungen zusammenstecken

    Erstellung der Busbars und anschliessendes Balancing. Die Packs waren sehr ausgeglichen zwischen ca. 4,1V und 4,13V daher habe ich alles mittels 1,5mm² parallel geschlossen.

    Ladeseite

    Wechselrichterumbau
    Der Stecker wurde umgesteckt, damit ein Poti angeschlossen werden kann.

    Steuerung
    Ursprünglich wollte ich die Steuerung in ESPHOME umsetzen, da es aber von Tasmota bereits einige Templates gab nutze ich dieses. Das Rad muss nicht immer neu erfunden werden. 😉
    Mit ein paar groben Einstellungen kann ich mittels Werte von 25 - 70 den Servo so drehen lassen, dass der Widerstandsbereich zwischen Durchgang und 9,7kOhm eingestellt wird.
    Wenn alles fertig ist soll ein Script die Verbräuche der 3phasen messen und abhängig davon den Servo steuern. Da ich keine Videos raufladen kann hier ein kleines GIF:

    Die Halterung für das Poti wurde mittels 3d-Drucker erstellt. Ist noch nicht final aber zum testen reicht es.

    Einstellungen IoBroker + Javascript

    Gesamtaufbau


       
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    (@schmue)
    Autarkiekönig
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 690
     

    Moin,

    sehr interessanter Ansatz Btw hast du auf dem YT Kanal "Der Kanal" gesehen das die Servoansteuerung sehr schnell ausgestiegen ist weil ständig nachjustiert wurde?

    LG Stefan
    12KW Deye 3~ 9*355W, 14*240W, Victron 150/70 9*240W Flachdach Süd und West
    PV2: 4*240W Gartenhausfassade Hoymiles 1500
    PV3: in Planung Gartenhaus Dach 9*240W & 6*320W weitere 60kwh Akku
    Status: ~9,7kwp und 10kwh 18650 19" DIY Powerwall


       
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    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Hallo, ja hab ich gestern entdeckt das Video. Ich plane im ersten Schritt mal nur die Entladung in der Nacht für die Grundlast zu nutzen. Meine Aufzeichnungen zeigen eine relativ konstant Last bei 300W mit kurzen Erhöhungen um ca. 70W. Ich stell mal die Grafik noch ein.

    Als zweiten Schritt werde ich auch den Tag dazu nehmen und die Regelung auf 5minütige Prüfung oder eine bestimmte Schwankungsbreite testen. Das Gute daran ist, dass es dann nur mehr Software - Optimierungen sind bzw. mal höherwertige Potis testen.


       
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    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Update: Berechnungen ergänzt.

    Ich möchte die Powerwall in der Garage montieren. Habt ihr da Bedenken bezüglich Rost (Flugrost) da im Winter aufgrund des Schnees manchmal etwas Wasser stehen bleibt und somit die Luftfeuchtigkeit höher ist als im z.b. Keller?


       
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    drbacke
    (@drbacke)
    Mitglied Admin
    Beigetreten: Vor 7 Jahren
    Beiträge: 1145
     

    Moin, cooler Ansatz. Sieht alles ziemlich ordentlich aus👍
    Die Idee mit dem Servo habe ich allerdings noch nicht verstanden?
    Kannst mir das nochmal erklären?

    Viele Grüße
    Andreas


       
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    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Morgen,

    also meine Idee ist, dass ich mittels Shelly 3EM in meiner Hauptzuleitung Verbrauch-Einspeisung messe. Der Shelly zeigt bei Einspeisung neg. Werte an.
    Bei der 230VAC - Seite am Sun-1000 hänge ich ebenfalls einen Shelly welcher mir sagt, wieviel gerade eingespeist wird.

    Wenn ich also Bezug von z.b. 300W habe dreht der Servo am Poti so lange bis der Sun-1000 ebenfalls 300W einspeist und somit in Summe auf alle 3 Phasen die 0 ergibt.
    Geladen wird nur wenn Eingespeist wird.

    Ich werd mich mal langsam rantasten.
    Damit die Schalthäufigkeit nicht zu hoch wird (Laden, Entladen) werde ich entweder mit Leistungsintervallen oder mit Zeiten probieren. Erstmal sehr großzügig damit wenig geregelt wird und dann immer näher rantasten.

    Als erstes wird mein konstanter Nachtstandby von 250W-300W genullt. Bei ~10h Laufzeit übers Jahresmittel sollte meine Powerwall relativ gut beschäftigt sein.

    Ist ein 10mm² für i=9 ausreichend? Hätte da noch einiges rumliegen oder soll ich lieber größer gehen?


       
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    (@manfred-p)
    Heroischer Stromgenerator
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 1267
     

    Du schreibst:
    " Wenn ich also Bezug von z.b. 300W habe dreht der Servo am Poti so lange bis der Sun-1000 ebenfalls 300W einspeist "
    Wenn ich dein System jetzt nicht missverstanden habe dann wird
    deine "Programmüberlegung" so nicht funktionieren... sorry wenn ich das so einfach schreibe. Du denkst auch etwas zu aufwendig.
    Dein Beispiel 300W Verbrauch und dann den WR so einstellen das die Messung am WR 300W ergibt.
    Was passiert denn, wenn der WR die 300W einspeist ... wieviel wirst du denn an der Hauptzuleitung messen? Du wirst doch dann 0 W messen und damit wären doch dann die
    0 Watt die Vorgabe für den WR und es würde immer schwingen.
    Du brauchst eine Nachführung. Du misst nur den Verbrauch an der Hauptzuleitung und du stellst das Poti immer weiter, bis der Wert 0 Ist. Dadurch entstehen zwar immer eine
    gewisse Regelabweichung aber ohne die wird es kaum gehen.

    1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage


       
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    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Hallo,

    ja du hast Recht. Es ist natürlich eine Nachführung aber ich muss auch das Poti begrenzen. Der Wechselrichter kann max. 950W oder so aber ich gehe mal nicht über 500W einfach um das Pack zu schonen und schön über die ganze Nacht zu kommen. Daher muss ich auch wissen, wieviel bereits eingespeist wird(auch bei einem Stromausfall, Steuerungsausfall, ...), damit ich den Servo Stope, wenn er bereits 500W einspeist. Würde mein Verbrauch weiter steigen würde der Servo andauernd versuchen die Einspeiseleistung am WR zu erhöhen was er aber nicht soll.

    Ich hab mit dem Programm schreiben noch nicht gestartet, aber da werden sicher noch ein paar kleine "Aha"-Effekte 😉 auftreten, aber Danke für den Hinweis.


       
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    (@manfred-p)
    Heroischer Stromgenerator
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 1267
     

    Begrenzung:
    Wenn es zu einer Regelabweichung kommt, dann ermittelst du die neue Servostellgröße und danach prüfst du die Grenzwert.
    Überschreitet die neue Servostellgröße den Grenzwert wird die Servostellgröße mit dem Grenzwert überschrieben und dann dem Servo übertragen.
    Ich möchte dir jetzt aber nicht den Spass am "tüfteln" nehmen 😉

    1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage


       
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    (@schmue)
    Autarkiekönig
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 690
     

    Man könnte im Programmcode aber auch die Bedingung setzen das die Differenz !=0 sein muss damit der Regelcode überhaupt ausgeführt wird.
    Weil letzlich ist das eine Schleife die den Code immer und immer wieder ausführen wird da die abgerufene Last nie konstant gleich bleibt.

    LG Stefan
    12KW Deye 3~ 9*355W, 14*240W, Victron 150/70 9*240W Flachdach Süd und West
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    (@manfred-p)
    Heroischer Stromgenerator
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 1267
     

    Hallo Schnue,
    möchtest du Rechenleistung für weitere Aufgaben freimachen? 😉
    Bei mir ging es ja um die Begrenzung der WR-Leistung.

    1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage


       
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    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Update:
    Neue Bilder in den ersten Posts. Smile
    Der Grundaufbau ist fertig und die Einspeisung mittels Poti funktioniert.

    Im Moment erstelle ich den Brandschutz und danach kommt noch die Programmierung für den Servo.

    1 Frage hätte ich noch zum Laden:
    Geladen wird mittels Schaltnetzteil und diesem Step up Converter auf 57,4V (14S x 4,1V).

    Umso voller die Batterien werden umso geringer wird ja die Stromaufnahme aber muss es auch eine Abschaltung geben? Ich möchte am Tag laden und in der Nacht entladen. Somit wird das Schaltnetzteil mittels Relais am Morgen ein und am Abend ausgeschalten. Was würde passieren, wenn die Batterien Mittags voll wären und die Ladeseite nicht abgeschalten wird? Geht die Stromaufnahme auf ~0A und es passiert nichts oder muss ich mir einen extra Laderegler zulegen? Beladung läuft über 230VAC und nicht über Module da die vorhandene Anlage nicht verändert werden soll.


       
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    (@manfred-p)
    Heroischer Stromgenerator
    Beigetreten: Vor 5 Jahren
    Beiträge: 1267
     

    wenn alles korrekt eingestellt ist, benötigst du keine Abschaltung. Wie du es beschrieben hast, wird bei erreichen der eingestellten Spannung der Strom sich
    bis auf NULL reduzieren. Die zusätzliche Sicherheit bringt dir das BMS
    Up's ich bin aufgefallen ... es ist nach 21 Uhr und der Ball rollt 😉

    1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage


       
    AntwortZitat
    (@crash123)
    Vorsichtiger Stromfühler
    Beigetreten: Vor 4 Jahren
    Beiträge: 56
    Themenstarter  

    Perfekt. Danke


       
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