AC- Ladegerät / Netzteil über ESP8266 / MQTT steuern je nach Überschuss

solarheini · 4. März 2023 um 14:21

Das heißt „DoItYourself“, nicht „DieItYouself“
Innenwiderstand und Spannung der Batterie machen den Kondensator des LC-Gliedes zu purem Unfug.
Gigantische SuperCaps aus dem Woodo CarHiFi `mal außen vorgelassen.
Der Strom geht geradewegs eckig durch die Batterie samt Elektronik.
Die nötige Spule müsste je nach Frequenz die Ausmaße und das Gewicht einer vergleichbaren Bleibatterie um ein Mehrfaches übertreffen.

Wenn Du den Strom regeln willst musst Du ihn messen.
TrueRMS ist nicht so banal an einem verhunztem Rechtecksignal.

Troztdem: Versuch macht klug.
Schönes WE
SolarHeini

laser · 4. März 2023 um 14:41

Ich will auch den Strom nur steuern, nicht kontinuierlich regeln. Das wird sowieso nichts. Schon wenn die Herdplatte ein und aus schaltet, zur Leistungssteuerung, bringt die Alles durcheinander. In Stufen hoch und runtertakten, je nach eingespeister Leistung in das Netz. Eine vorbeiziehende Wolke. Dann wird eben nicht 100% kompensiert. Den Ladestrom überwache ich beim Versuchsaufbau auf starke Taktimpulse. Wenn das nicht halbwegs glatt geht, wird sofort abgebrochen.

Das Problem für die Siebung ist die geringe Spannungshöhe meines Netzteiles.

Wie wäre denn Dein Vorschlag zum Laden? Gerne baue ich etwas Anderes. Aber nicht mit Amortisatonszeiten in der Größenordnung 40 Jahre.

Das Ganze probiere ich auch nicht mit einem 1000 € Akku, sondern im Kleinen.

solarheini · 4. März 2023 um 15:01

Da kann ich wenig raten.
Wenn du mit wenig Geld „Balkonüberschuss“ konservieren willst:

Musst Du wissen ob und wieviel Überschuss herrscht
Du musst wissen ob die Batterie was braucht
Du kannst mit 28V 40A max. 1120Watt in die Batterie entsorgen
Zwei Netzteile situationsbeding ein und ausgeschaltet bringen schon einmal 0-20-40A an möglicher Variation.
Du kannst die Gunst der Stunde nutzen und die vorhandenen Netzteile gestaffelt einstellen z.B. 1. 26,8V, 2. 27,6V um gegen Ladungsende zu reduzieren.
Irgendwas „Kluges“ um zu entscheiden und zu kontrollieren brauchst Du.
24/7 NodeRed, RPi, NUC, SONOFFS, GPIO usw. Im "Kleinen" ist was ganz anderes. Vieles kann man aber so dann nicht hoch skalieren. Da müsstest Du schon konkreter werden und ob das dann erfolgreich "Groß" werden soll. Habe ich es überlesen...

ste2k · 4. März 2023 um 15:15

hmm MalteS,

Nein der Huawei Controller von Klausli ist doch genau das.. hat nichts mit Entladen zu tun, sondern ist ein steuerbares Ladegerät quasi?!

Ansonsten ist dein Projekt exakt dass was ich machen will (inkl. Hoymiles) ! MqTT und Node-Red laufen bei mir auch schon, aber programmieren ist echt nicht meins.. muss ich wohl von dir mal Code übernehmen Du nutzt dann einen 48V Akku denk ich?
Aber wenn ich hier lese dass das Huawei Netzteil unter 400W einen so schlechten Wirkungsgrad hat ist das Projekt ja schon wieder nicht so toll. Trotzdem hab ich mir jetzt mal eins besorgt. Der einzig mögliche Weg ist dann die 48V auf 24+xV runterzuregeln mit einem DPS wie das DPM8624, welches ich auch hier rumliegen habe. Leider endet der Spaß dann bei ca. 700 Watt Ladeleistung, ich will eigentlich schon mehr.

laser · 4. März 2023 um 15:30

Das Ganze wird eher klein. Ich habe ja kaum Überschuß am Balkonkraftwerk, den ich speichern könnte. Mal 5 Stunden mit 400 Watt. 2KWh. Das sind 80 Cent am guten Sonnentag, die ich verschenke. Dafür kann man nicht superteure Anlagen installieren. Aber auch nicht so wenig, daß man nicht über eine Nutzung nachdenken kann.

Bisher haben wir das über Verbraucher zuschalten nur bei Einspeisung aus dem "Kraft-" Werk realisiert. Ich habe testweise 2 Stck. 12V Lifepos 30Ah. Gestaffelte Lade- Netzteile zuschalten, das war mein erster Versuchsaufbau. Problematisch, aber nicht unlösbar bei steigender Ladespannung. Über Solid-State Relais zu schalten. Dann mit einem einstellbaren StepUp- Wandler von 12V Trafonetzteil auf den 2x12V parallel Akku. Nur über Poti verstellt, um zu sehen, wie die Wärmeentwicklung ist. Dicke Leitungen, rel. hohe Wandlerverluste. Aber bei den 12 A noch im grünen Bereich. 24 Volt wären schon besser. Wenn ich mit meinem 24 V Schaltnetzteil direkt auf den Akku gehe, erkenne ich mit meiner Strom- Meßwandlerzange (5mV/A) keine Welligkeit.

PS: Ich nutze erst mal das, was ich rumliegen habe.

solarheini · 4. März 2023 um 15:49

Also alles ganz anders.
Ein 12V System mit 60Ah. Kein BMS?
2KWh kannst du darin nicht speichern.
Zur rechten Zeit verbrauchen, wenn möglich.
Ein gescheites Ladegerät müsste es doch tun?
Was soll denn dann mit dem Strom in der Batterie geschehen?
12V kannst Du aus einem Deiner 24V Netzteile doch laden.

JOY-IT DPS 5005: DPS Labornetzgerät, 0 - 50 V, 0 - 5 A bei reichelt elektronik

Diese DPS gibt es auch für kleinere Ströme für viel weniger Geld.
Dann ist da noch die Sinnfrage bei manueller Regelung?
In den Dimensionen kann man aber auch getrost experimentieren.

laser · 4. März 2023 um 16:18

Gerade ist der PWM Steller von "Amazon" gekommen. Test mit 10 A. (40 A soll er aushalten, wird bei 10A (True RMS Meßzange) kochend heiß. Die Chinesen eben.) Die Siebwirkung der LC- Schaltung (40mm Ferrit Ringkern mit 10 Wd, und 2x 4700uF Elko) ist schon enorm. Mit meiner Stromwandlerzange sehe ich am Oszi (10mV/cm ) 1,5cm Auslenkung. Dort fließt der pulsierende PWM- Strom zu den Elko's über die Drossel. Stromwandler in Leitung zum Akku: keine sichtbare Auslenkung. Bessere Messmöglichkeiten habe ich nicht.

PS: das 12 V System ist mein Testaufbau. Die Akku's habe ich eben da. Mit 12V 2kWh speichern , da brauche ich irrsinnige Querschnitte. Ein Labornetzteil. Wenn niemand dranrumdreht- OK.

Den Strom will ich in den Ladepausen verbrauchen. Step/UP Wandler auf Wechselrichter. Geht erst mal profisorisch. Bevor ich automatisiere, muß die Sache manuell funktionieren.

solarheini · 4. März 2023 um 16:27

OK.

An einer rein ohmschen Last sollte der eiskalt bleiben.
10 Wdg. auf einem Kern kann alles bedeuten, je nach Kernmaterial.
Möglicherweise wird keine induktives Last erwartet.

Das Ergebnis einer Strommessung sollte Ampere sein.
Dazu fehlt die Angabe A/cm.

laser · 4. März 2023 um 16:41

Das Kernmaterial kenne ich nicht exakt. AL: 99. Aber ich sehe die Auswirkung. Millivolt/cm - das hat seinen Grund. Das zeigt der Oszi an. Die Stromzange hat einen Wandlerfaktor (oben erwähnt) von 5mV/A. Da bleiben rausgekürzt A stehen. Das ist der Wechselstromanteil. Ohmsche Last am Steller- wenn ich ein Stück Draht brandsicher auslege, kann ich das testen.

maltes · 4. März 2023 um 20:26

@ste2k

Ja 48V Pylontech 5000us sollte Montag kommen

Schlechter Wirkungsgrad ist halt relativ. Nach der Kurve im Datenblatt würde ich sagen über 150W 80%, über 400w 90%. Hier kannste kieken:

ste2k · 4. März 2023 um 21:03

OK Danke..das ist ein bißchen Schade, grade bei schlechtem Wetter kommen ja grade mal so 50-200 Watt runter, und dann wird alles durch den Wirkungsgrad niedergemacht.

Kannst ja mal berichten wie das alles so bei dir klappt und dann stell ich vielleicht auch auf 48V um.. Problem ist bei mir dass die Akkus zu weit auseinandergedriftet sind, und da ist mehr Reihenschaltung eher noch schlimmer.

maltes · 4. März 2023 um 21:33

@ste2k

Ja, ist mir aber ziemlich egal. 150W Überschuss an einem schlechten Tag sind nur 1.8kwh (bei 12h). Da wird die Batterie nicht mal halb voll. Will sagen: Der niedrige Wirkungsgrad ist insofern kein Problem weil du damit ja auch keine besonders große Menge Strom bewegst (bzw. verlierst).

Unter 150W werde ich wohl nicht mehr laden sondern einfach einspeisen.

Davon ab: wenn möglich sollte man die Batterie mit einem Laderegler (Victron MPPT) aus der PV direkt laden. Das werde ich auch so machen.

ste2k · 5. März 2023 um 00:03

so läuft es bei mir momentan, die Victrons sind echt gut. Aber da ich nur einen Soyosource habe gehen max. 500 Watt in das Hausnetz, während bei normalen Netzwechselrichtern dann eben die 2-3kw reingehen, für auch größere Lasten. Daher ist die beste Lösung doch, den Victron einsparen und mittels Netzteilen den Akku bedarfsgerecht laden (hab auch nur ca 3,5kwH). Ich hab momentan auch ein 10 und 25A Netzgerät, welche ich stufenweise schalten kann, aber an wechselhaften Tagen endet das in einem Schaltmarathon, den ich keiner Elektronik zumuten will /p>

laser · 5. März 2023 um 17:42

Der Steller, als Motorsteller deklariert, also schon für induktive Last, wird auch mit ohmscher Last und 5A heiß. Die Bezeichnung der N-Kanal- FET ist abgeschliffen. Nach meinem Transistorprüfer ist VT- 3,6Volt, also Logic-Level. Die Teile schalten aber nicht richtig durch. Werden von einem NE555 angesteuert. Kein richtiger Treiberschaltkreis. Ich denke, das Teil ist Müll. Zum Entlöten der Transistoren brauche ich einen 100 W Lötkolben. OK, die Cu- Querschnitte der Leiterplatte sind OK. Hatte mir von dem Teil mehr versprochen.

Ich glaube, ich lege 10 mm² Leitungen vom Solarpanel ins Haus und lade ohne 230 V-Umweg direkt.

laser · 8. März 2023 um 17:06

Die AC gekoppelte Ladetechnik habe ich jetzt durch eine DC gekoppelte ergänzt. War etwas problematisch. Mußte 25m 2x 10mm² Cu-Leitungen durch 4 Wände um 6 Ecken und durch eine abgehangene Decke verlegen. Die Laderei gestaltet sich so aber einfacher. Leider scheint gerade keine Sonne...

peterpan · 8. März 2023 um 21:21

Falls es von Interesse ist: Ich habe so ein Hongpoe Netzteil (Aliexpress) hier stehen und nutze es, um als proof-of-concept einen kleinen Akku zu laden. Erfahrungen dazu:

Das Gerät braucht eine Einschaltstrombegrenzung (Meanwell ICR-16R oder etwas in dieser Art). Beim ersten Einschalten sind mir die im Netzteil vorhandenen NTCs durchgeknallt. Der Verkäufer hat mir neue (größere) NTCs als Ersatz geschickt. Damit läuft es gut, aber die externe Einschaltstrombegrenzung ist trotzdem Pflicht. Ohne das fliegt ein B16 LS recht regelmäßig.
Wenn man es als Ladegerät nutzen will, braucht man noch eine Diode zwischen Netzteil und Akku. Suchbegriff "ideale Diode mit Mosfet".
Die Lüfter sind recht laut und nicht geregelt. Wenn das Netzteil an 230V hängt, laufen die Lüfter, auch ohne Last am Netzteil.
Spannung und Strom lassen sich problemlos gleichzeitig regeln.

Jetzt noch ein paar Implementierungsdetails, die natürlich sehr von meinem konkreten Setup abhängen. Dazu ist anzumerken, dass ich die meisten Teile noch rumliegen hatte (einschließlich 8 LiFePo Zellen mit 60Ah) und nicht plane, dieses Setup dauerhaft zu betreiben. 16S 280Ah sind schon unterwegs und sollen langfristig vermutlich von Victron geladen werden.

Ich habe die 60V / 50A Version, betreibe das aktuell an einem 8S 60Ah Akku mit JK-BMS.
Strom und Spannung regle ich mit zwei GPIOs eines ESP32, auf denen ich 20kHz PWM mache (Suchbegriff "ledcWrite") und jeweils einem nachgeschalteten RC-Glied, um aus dem PWM-Signal eine analoge Spannung zu machen (10 uF, 2200 Ohm). Da der ESP32 3V3-Pegel hat, kann ich natürlich nicht die vollen 60V bzw. 50A erreichen, aber das ist mir für dieses Testsetup egal.
Die Spannung (ohne Last, also wenn die Strombegrenzung nicht greift) lässt sich damit sehr schön einstellen. Im Ladebetrieb stelle ich sie auf 28.4V und als "standby" auf 10V.
Wenn meine eingestellte Spannung höher ist als die Akkuspannung, ist der kleinste einstellbare Strom 4A.

Ich habe einen digitalen Stromzähler, dessen Kundenschnittstelle ich mit einem IR-Kopf auslese. Diese Information verwende ich, um die Strombegrenzung des Netzteils zu regeln. Damit kann ich im Ladebetrieb die Leistung am Stromzähler meistens auf 0 +/- 20W halten, wobei die Schwankungen vor allem auf regelmäßige Leistungsspitzen von 30W zurückzuführen sind, die vermutlich von meiner Heizung kommen. Große, steile Flanken in Verbrauch oder Produktion (Wasserkocher, Waschmaschine, stark wechselnde Bewölkung) sind innerhalb von ca. 10 Sekunden wieder ausgeregelt. Die Kommunikation vom IR-Kopf am Stromzähler sowie die Kommunikation mit dem ESP32 am Netzteil erfolgt mit MQTT.

Die Effizienz des Netzteils habe ich noch nicht genau gemessen, aber ein grober Vergleich der Leistung, die das JK-BMS ausgibt, mit dem, was der Stromzähler als Unterschied meldet, wenn ich den Ladestrom verändere oder ein- und ausschalte, bringt keine Überraschungen.

ste2k · 2. April 2023 um 16:06

Falls jemand auch auf die Idee kommen sollte, die 48V des Huawei R4850 auf 24V mittels DPM8624 runterzubrechen.. funktioniert nur wenn die Stromstärke am Huawei nicht verändert wird. Sobald ein Wert geändert wird tickt das DPM aus und geht auf CV Constant Voltage und schaltet damit die Spannung des Akkus auf den Eingang. Das bedeutet am Huawei liegen dann die 24V an. Danach dreht dieses den Lüfter auf Vollgas, Strom fließt trotzdem. Aber das ist mir nicht so ganz geheuer, aber vielleicht kann jemand was dazu sagen, ob ich das Huawei direkt an den Akku anschließen könnte (natürlich unter ständiger Überwachung) und damit auch laden kann. Gemäß dem Data Sheet des Netzteils kann es ja bis 35A bei 24V, ob das jetzt schädigend ist.. keine Ahnung

nieswutz · 4. April 2023 um 19:09

@ste2k Hallo Zusammen, habe am Anfang auch ewig nach per MQTT regebaren AC-Ladegeräten 25,6V und dann auch noch bezahlbar gesucht und nichts gefunden.

Mein Plan war es, den PV-Überschuss per AC einzufangen und Abends per AC wieder in das Hausnetz einzuspeisen und das möglichst in Stufen je nach Überschuss und Netzlast.

Ob nun meine Lösung irgendwann rentabel wird, welcher Wirkungsgrad nun wirklich erzielt wird, war mit nicht ganz so wichtig. Ich glaube, bei einem Balkon-Kraftwerk ist das dann mehr ein Hobby.

Mein Lösung zum Problem, welche nun auch seit 2 Monaten läuft ist folgende:

Ich habe 2 BKW mit 2x 800W-Panels / 2x 600W Wechselrichter APSystems in/auf meiner Garage, welche normal in das Hausnetz einspeisen.

Die Einspeisung messe ich mit 2x Shelly 1PM.

Den Überschuss messe ich mit einem Shelly 3EM in meinem Zählerkasten. So weit so gut. Das läuft für sich auch ohne Akku.

Den Akku wollte ich nicht in der Garage platzieren, im Sommer zu heiß und im Winter zu kalt.

Deshalb entschied ich mich für eine 1-Stecker-Akku-Lösung.

Tagsüber Aufladung und Abends Entladung erfolgt über einen einzigen Schukostecker.

Akku kann also unabhängig überall im Hausnetz platziert werden. Bei mir im gemäßigten Keller.

Der Akku (vorher 1x 100Ah 25,6V Xenes 8 Einzel-Zellen mit DalyBMS, jetzt verdoppelt auf 2x 100Ah 25,6V auch Xenes) wird gesteuert über ein Shelly 4PM und 2x Wemos D1 Mini mit Software von SoftwareCrash ( Link entfernt ) messen die Zellspannung beider 2x 8Zellen über die beiden BMS aus.

Der Shelly 4PM steuert mit zwei Relais 2x Victron Blue Smart IP22 24/16(1) zum Laden.

Das eine Victron ist auf 8A eingestellt, das zweite auf 16A. Die Victrons haben den Vorteil, das beide per Bluetooth sich unterhalten können und somit in 3 Stufen, entweder einzeln mit 8A (ca.220W) oder 16A (ca.460W)oder zusammen mit 24A (ca.680W) laden können. Zweiter Vorteil ist, die Ladekennlinie der Victrons ist für LifePO4 perfekt, sodass ich mir hier keine Sorgen der Überladung usw. machen muss.

Man könnte das Aufladen mit drei Ladegeräten noch stufiger ausführen und verschiedene Vicrton Blue Smart IP22 24 kombinieren (4/8A,6/12A,8/16A).

Leider kann man aktuell die Halbierung der Ampere in den Victrons nur mit der Bluetooth-App einstellen und nicht per MQTT. Dann wären alleine mit zwei Victons schon 3x3 Varianten oder so ähnlich möglich.

Das Shelly 4PM steuert mit den zwei restlichen Relais 2x EVT300 zur Einspeisung am Abend.

Die EVT300 sind mit einer EVB202 gedrosselt. Einmal auf 70W und einmal auf 100W. Somit kann ich auch hier in drei Stufen einspeisen, 1x 72W, 1x 113W und zusammen 185W, so jedenfalls momentan bei mir, angepasst auch meine Grundlast am Abend. Leider sind die EVT300 mit der Netz-Synchronisierung sehr langsam, sodass die Steuerung NodeRed etwas aufwändiger wird. Und die EVT300 haben noch ein Problem bei 24V-Akku-Technik, dass hier der Strom mit sinkender Akku-Spannung ansteigt und bei ca. 25,4V Schluss ist. Ist aber nicht so tragisch, da man dadurch nicht unter die 15-20% Akku-Entladung kommt.

Alles zusammen (die Shellys und die MQTT-BMS-WemosD1) überwache ich mit Home Assistant und steuere das ganze nun mit NodeRed anhand der Akku-Zellspannung.

Home Assistant und NodeRed war alles Neuland und die Lade-/Entladekurve muss ich auch noch optimieren. Ganz zu schweigen des Akku-Flows in NodeRed. Das geht bei Profis bestimmt eleganter, aber bin jetzt nach zwei Monaten ganz zufrieden mit der Reglung.

Das Laden des Akkus ist so eingestellt das bei Überschuss die Victrons in drei Stufen die sogenannten Minus-Watt abfangen und unter Umständen auch etwas mehr Watt vom Hausnetz ziehen. Das etwas mehr ist notwendig, damit die Lagegeräte nicht bei jeder Wolke ständig ein-/ausschalten und ich natürlich auch schon bei Minus 20 oder 30 Watt zuschalten kann. Das etwas mehr an Stromnetzbezugs zur Akkuladung wird Abends dann einfach wieder dem Hausnetz beim Entladen zugeführt. Wirkungsgrad mal aus Acht gelassen.

Konnte mit den 2 BKWs schon 4KW an einem Tag (ein Tag mal mit ordentlich Sonne, welche momentan sehr rar sind) in den Akku pumpen und über die Nacht zu zweidrittel wieder abgeben.

Und alles bleibt recht kühl, Akkus werden geschont, Tiefenentladung nicht möglich, da unter 3,18V Zellspannung die EVT300 nicht mehr genug Strom bekommen und alles ist sowie so durch die beiden DalyBMS nach unten und oben nochmal abgesichert.

Das ist meine Stufenvariante als Lösung den Überschuss einzufangen. Stufenlos / Analog und MQTT wäre natürlich ein Traum.

Hier mal beispielhaft für den heutigen Tag, Bild in der Mitte ist Lila die Solarleistung und Hellblau die beiden Ladegeräte und Orange geht jetzt am Abend die 185W Einspeisung der EVT300 los.....

Vielleicht ist meine Einstecker-AC-Variante bzw. eine Art tragbarer Akku-Koffer für den Ein- oder Anderen eine Anregung. Lösungen gibt es natürlich viele und definitiv auch mit einem besseren Wirkungsgrad.

laser · 8. April 2023 um 16:11

Das wird aber mächtig teuer. Jede Ladestufe ein Victron Regler. Wenn man die wenigstens direkt ein und ausschalten und im Strom fernsteuern könnte. Mit einem gemeinsamen Netzteil. Können das evtl. andere Laderegler?

Hat schon mal jemand versucht, an ein Victron Ladegerät eine Spannungsquelle (5...30V je nach gewünschter Ladestufe) in Reihe mit einem Solarpanel zu schalten?

Wie verhält sich das Ganze, wenn das Modul schwach beleuchtet wird? Begrenzt das dann den Ladestrom oder geht das in die Hose?

indie · 11. April 2023 um 20:08

Du beschreibst in weiten Teilen genau meine Situation. (Meinen Überschuss messe ich allerdings mit einem Hichi direkt am Zähler, statt dem 3PM von dir). Das "stufenweise regeln" der Landung habe ich auch so vor, allerdings frage ich mich, warum ich einen (oder sogar mehrere) victron nehmen sollte (teuer!) und nicht ein (oder eben mehrere) ganz normales lifepo Ladegerät (gibt es zuhauf auf AliExpress oder auch aus Deutschland)? Das sollte doch genau so funktionieren, oder?

Als wechselrichter werde ich einen Hoymiles hm-600 nehmen, da ich sowieso schon ein opendtu habe (meine 2wr sind nämlich hoymiles). Bei dem wr kann ich dann die Leistung bis ca 500w stufenlos regeln... Alles durch meinen iobroker gesteuert.