EMS für DIY PV-Anlage gesucht

PV-Anlage Stell dein Batterie/Powerwall/PV Projekt vor
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Meine PV-Anlage ist seit gut 2 Monaten im Betrieb. Die dunkle Jahreszeit naht, und ich würde gern ein Energiemanagementsystem für meine Anlage implementieren, um möglichst lange autark zu bleiben. Dazu hätte ich gern ein paar Ideen bezüglich der Hardware und Software, um etwas Orientierung zu haben, in welche Richtung ich mich ins Thema vertiefen soll.

Die Spezifikationen der Anlage
32 x 475Wp Aiko Module, Verschaltung 2s2p
Da die Anlage im Inselbetrieb läuft (mit manueller Netzumschaltung) sind die Module für den Winter optimiert, im Rahmen der örtlichen Gegebenheiten.
Ausrichtung: 8 Module ONO 12°, 8 Module WSW 12°, 8 Module SSO 70°, 4 Module SSO 90°, 4 Module SSO 12°
8 x 100A PowMr Laderegler
4 x 8kWh LiFePo Akkus aus Bausatz mit 200A Daly BMS
5000W 24V Offgrid Wechselrichter von Vevor
24V Verteilung hauptsächlich für den Fothermo Boiler, dazu noch für einige Leuchten und zukünftig für die Lüftung, um den Wechselrichter zu entlasten.
Manuelle Netzumschaltung fürs Wohnhaus, permanenter Inselbetrieb fürs Nebengebäude.

Anforderungen an das EMS
Es soll einen möglichst niedrigen Stromverbrauch haben, und soll keine Internetverbindung im laufenden Betrieb benötigen. Wenn es auch ohne WiFi funktionieren würde, also nur mit Kabel, wäre es ideal, wenn es aber nicht möglich ist, dann nicht. Ich habe grundlegende Programmierkenntnisse, also schrecke ich mich nicht davor zurück Code zu schreiben, wenn ich eine entsprechende Anleitung dazu habe.

Funktionen des EMS
Es soll die Lade-/Entladeleistung aus den BMS auslesen, sowie die Systemspannung aus den BMS oder aus dem Gleichstromzähler (von B+G e-tech).
Wenn bestimmte Schwellenwerte für eine gewisse Zeit unter- oder überschritten werden, dann soll die Stromversorgung des Boilers ein- bzw. ausgeschaltet werden, sowie die Temperatur der Klimaanlage verändert werden, bzw. die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet werden. Außerdem sollen anhand von Temperatursensoren die Lüfter ein- und ausgeschaltet werden.

Ich wäre dankbar für jeden Input, wo ich weitere Infos nachlesen könnte, oder auch für konkrete Tipps zu Hard- und Software.

Zur Klimaanlage kann ich keine Näheren Angaben machen, da ich seit März erfolglos nach Installateuren suche. Bei 14 Anfragen habe ich bisher eine Absage und zwei Versprechen auf Rückruf erhalten. Und bei einer Firma, wo ich es persönlich versucht habe, wurde ich darüber "belehrt", dass die gesamte Wärmepumpentechnologie Sch...e ist, und zum Heizen völlig ungeeignet, und alles was ich darüber gehört habe, nicht der Wahrheit entspricht. Ich wäre auch diesbezüglich für Ratschläge offen. Ich habe die Installateure, die ich auf Google, MyHammer und Gelbe Seiten gefunden habe, schon abgearbeitet. Wo kann ich noch suchen? Ich möchte mich nämlich gern, zumindest vom Gasnetz trennen, da ich nicht Hardcore genug bin, um mich auch vom Stromnetz zu trennen (das behalte ich als Backup).

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Warum hast Du nicht ein etabliertes modulares Niedervolt System von z.B. Victron gewählt?

Dann könntest Du deine Steuerung, sofern die recht weitgehenden Victron Systemfunktionen nicht ausreichen, einfach via Node-Red ergänzen.

Ich würde eher wechseln als etwas vollständig custom zu bauen, das außer dir niemand bedienen kann. Von den hunderten Stunden Zeitaufwand ganz zu schweigen.

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Einerseits neigt man dazu, das zu nehmen, was man schon kennt. Mein Vater hat schon eine ähnliche Anlage über die letzten Jahre gebaut. Ich habe mir natürlich Gedanken gemacht, was ich besser oder anders machen müsste, um mein Haus mit Energie zu versorgen, und das habe ich umgesetzt.
Andererseits, das Geld wächst bei mir nicht auf den Bäumen. Ich weiß, dass Victron das non plus ultra sein soll. Ich schaue regelmäßig den YouTube-Kanal eines Installateurs, der auch darauf schwört. Als ich vor der Entscheidung stand, habe ich natürlich auch die Preise von Victron angeguckt, und sie waren im Vergleich 4mal höher, und das war zu viel für mich.

Übers EMS habe ich nicht viel nachgedacht, weil es das letzte Stück im Puzzle ist, und ich war mir sicher, das in der Bauphase noch sowieso Änderungen kommen werden. Ich ging einfach davon aus, dass es auch herstellerunabhängige Lösungen gibt. Es fällt mir immer noch schwer zu glauben, dass es nichts zwischen den integrierten Lösungen der Wechselrichterhersteller und 100% Eigenbau giben soll.

Meinst du, ich soll ein Gerät von Victron kaufen, welches das Energiemanagement übernehmen kann? Das wäre eine Möglichkeit, wenn es meinen Anforderungen entspricht. Node-RED habe ich vor wenigen Wochen auf besagtem Kanal zum ersten Mal gesehen, und es war ein vertrauter Anblick, da ich beruflich FME nutze.
Oder meinst du, dass ich dafür die Laderegler und Wechselrichter auch auf Victron tauschen muss? Das würde ich nicht tun.

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Neben NodeRed ist natürlich der Home Assistant ebenfalls eine Option.

Die entscheidende Frage ist:
Lassen sich alle Komponenten Deines Systems über eine öffentlich verfügbare API (MQTT, Modbus, TCP, Bluetooth, etc.) ansteuern?

Dann ist die Variante, wie ich sie bei mir umgesetzt habe, nicht die schlechteste:

  • ein Mini-PC (z.B. N95 Prozessor) mit mindestens 8GB Ram und idealerweise 512GB SSD sowie einem Windows 11 als Basissystem. (Ja, Linux wäre auch möglich ... ist aber immer die Frage, wie viel Gefummel man sich im Zweifelsfall antun möchte).
    Ich hatte ~ 100€ für so einen bezahlt, dank RAM-Kriese sind die leider mitterweile spürbar teurer ... ab 150€ aufwärts.
  • Eine virtualisierte Home Assistant (HaOS) Installation (kostenlos)
  • für zeitkritische Dinge ein Windowsdienst, welcher sich z.B. permanent um das Austarieren von Netzbezug und Abgabeleistung kümmert (siehe unten)
  • Der Stromverbrauch dürfte minimal sein, die dafür entstehenden Möglichkeiten fast grenzenlos :slight_smile:

Obwohl ich Softwareentwickler bin, habe ich für meinen Dienst vollständig ChatGPT bemüht. Ich habe den Code zwar gesichtet, aber selbst keine Änderungen daran vorgenommen oder vornehmen müssen.
ChatGPT und ich konnten innerhalb von 3 Tagen einen Dienst auf die Beine stellen, welcher in eine Datenbank sichert, über MQTT mit dem Home Assistant kommuniziert, mein Smart Meter per HAN und IR ausliest, meine Sungrow per Modbus ansteuert, alles aufbereitet und im Home Assistant zur Verfügung stellt, die aktuellen Börsenpreise abfragt und die Voraussagen ermittelt.

Benötigt wird eigentlich nur Visual Studio Community Edition und idealerweise ein ChatGPT Pro Account (20€ / Monat). Dann beschreibt man ChatGPT was genau man haben möchte und in welcher Sprache, lässt ihn tun, schaut sich das Endergebnis an, beschreibt ihm zusätzliche Wünsche oder notwendige Änderungen ... und er tut ganz fleißig.
Für mich ist auf dem Weg schon sehr schnell eine wirklich brauchbare Software entstanden.

Wenn's Fragen dazu gibt ... immer her damit. :slight_smile:

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Danke für deine Antwort.
Ich werde mir Node-RED und Home Assistant näher ansehen, was sie für Voraussetzungen haben, und wie sie grob funktionieren. Ich werde auch nachsehen, auf welchem Wege Informationen aus dem BMS und aus dem Stromzähler ausgelesen werden können. Ich habe noch keine Geräte, die angesteuert werden sollen, da bin ich also noch flexibel.

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Na zumindest der Vevor Wechselrichter wäre bereits ein wichtiger Kandidat, um die aktuelle Leistungsabgabe jeweils nachregeln zu können.

Falls Du bereits im Besitz eines Smart Meters bist:
Mach Dich mal schau, wie schnell und präzise der Dir die Daten ausgibt. Meiner gibt mir sekündlich wattgenaue Werte. Damit ließe sich zumindest schon einmal eine rudimentäre Nulleinspeisung umsetzen, ganz ohne dass ein separater, eigener Smart Meter eingebaut werden müsste.

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Wenn Du deine Komponenten genau spezifizierst, kann man zielgerichteter suchen.

Grundsätzlich gibts die ein oder andere Schnittstelle bei den Wechselrichtern:

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Folgende Geräte habe ich verbaut, aus denen man Informationen rauslesen könnte.
Ein Stromzähler für die Systemspannung.

Vier BMS für die Lade-/Entladeleistung und eventuell für die Akkuspannung und die min/max Zellspannung. Ich habe die 200A Variante, sollte aber keine besondere Rolle spielen.

Der Wechselrichter ist fürs EMS irrelevant, denn er kann nicht kommunizieren, und produziert auch keine brauchbaren Daten. Einen Smartmeter habe ich nicht, und ich brauche auch keinen, denn wie schon oben geschrieben, die Anlage läuft im Inselbetrieb.

Mein Ziel ist, dass die Klimaanlage und der Boiler dann mehr Strom ziehen sollen, wenn gerade viel Strom Produziert wird, um Ladeverluste zu reduzieren, die Akkus zu entlasten, die Leistungsabregelung der PV-Module bei hohem SoC zu verzögern, und bei überschüssiger Wärme den Verbrauch in der Nacht zu reduzieren, um seltener aufs öffentliche Netz wechseln zu müssen.

Ich habe auf YouTube nach Home Assistant gesucht, werde gleich weiterschauen. Klingt vielversprechend. Es kommt bestimmt noch in irgendeinem Video, aber ich wäre mal gespannt, wie die Verbindung der Geräte in der Praxis aussieht. Computer haben ja meistens USB und Ethernet Anschluss, die meisten Geräte im Haushalt aber nicht.

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Alles klar, beide Geräte bieten RS485, sprich Modbus als Schnittstelle an.

Da kann man nun entweder selbst 'nen Adapter basteln oder kurzerhand was fertiges kaufen, das aus RS485 Modbus dann TCP Modus (sprich: über normales LAN-Kabel oder auch WLAN) macht.
Waveshare wird in dem Zusammenhang recht gern genannt - ich selbst habe einen solchen Konverter und kann nichts negatives darüber sagen.

Für beide Geräte gibt es im Home Assistant auf den ersten Blick keine fertige Integration. Das ist aber nicht weiter tragisch, da bei Modbus letztlich nur die Registernummern und Bedeutungen in einer Textdatei (genauer: YAML) konfiguriert werden müssen, dann stehen sie wunderbar zur Verfügung.

Stimmt. Die meisten Geräte im Haushalt haben kein USB, WLAN kommt allerdings schon häufiger vor und für Bluetooth bietet der Home Assistant das "ESP Home" Projekt an:
-> ESP 32 beim Händler Deiner Wahl bestellen (3 Stück für 22€)
-> am PC anschließen und vom Home Assistant zum "Bluetooth Proxy" programmieren lassen
-> irgendwo im Haus hinpacken, USB-Netzteil dran ... fertig ist die Bluetooth Brücke.

Ich hatte das eigentlich für ein paar Tuya-Lampen gemacht ... und war ganz verwundert, dass mir Home Assistant plötzlich eine Integration für unsere Gardena Bewässerungscomputer anbot. :slight_smile:

Und ansonsten gibt's für alles mögliche ja auch andere Brücken. Möglicherweise hast Du sogar bereits welche bei Dir, ohne es zu wissen. :slight_smile:

Wenn Du mal mehr dazu wissen oder sehen magst, können wir uns gern auch mal per Telegram oder Signal unterhalten.

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Vielen Dank für deine Hilfe. Es freut mich zu hören, dass es klappen könnte. Ich glaube, ich werde demnächst mal Home Assistant herunterladen, um mal etwas hineinzuschnuppern, und werde auch nach diesen Adapter schauen.
Leider ist es nicht eilig, da ich keine Ahnung habe, ob ich noch einen Installateur finde, der mir eine Klimaanlage einbaut. Denn wenn ich weiterhin mit Gas heize, dann werde ich vermutlich auch ohne EMS praktisch autark sein. Die Anlage ist ja für den Haushaltsstrom total überdimensioniert.

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HA ist auch schön, um einfach die Daten zu loggen und einen Überblick zu haben. Installateur für meine beiden Daikin Perfera hatte ich über kleinanzeigen.de gefunden, Kleinunternehmer, der mir auch ne selber gekaufte/installierte in Betrieb genommen hätte, habs dann wegen anderer Baustellen und fairem Preis komplett von ihm machen lassen.

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Ich habe noch am selben Abend auf Kleinanzeigen geguckt, und die einzige Firma, die im Umkreis von 100km zu finden war, angeschrieben. Selbstverständlich bekam ich keine Antwort. Auch zwei weitere Anfragen auf MyHammer blieben ergebnislos.

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Schade, schlechte Zeit wohl im Moment… Ich war Okt/Noc 2024 am suchen. Ggf auch telefonieren, manche Handwerker habens nicht so mit email&co.

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Ich würde lieber den persönlichen Kontakt suchen, aber selbst da wurde ich abgewimmelt. Das war damals, als ich nach einem Elektriker gesucht habe auch so, da hatte ich aber bei der 8. Firma Glück. Man hat leider nicht immer Glück.

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Ich würde das EMS vor der konkreten Softwareauswahl erst einmal in vier Schichten zerlegen:

  1. Messung
    BMS, DC-Zähler, Temperaturen und ggf. die Laderegler liefern nur Zustände und Messwerte.

  2. Kommunikation
    Wenn möglichst wenig Funk und Cloud gewünscht ist, würde ich RS485/Modbus wo möglich kabelgebunden lassen bzw. über RS485-Ethernet-Gateways ins LAN bringen.

  3. Entscheidungslogik
    Hier können Home Assistant oder Node-RED dann entscheiden, was passieren soll.

  4. Aktoren
    Boiler, Klimaanlage, Lüfter usw. sollten die Befehle bekommen, aber auch ohne das EMS noch in einen definierten sicheren Zustand fallen können.

Den Boiler bzw. die Klima würde ich außerdem nicht nur hart an einem einzigen SoC-Wert schalten.

Also eher nicht:
SoC >95 % = EIN
SoC <80 % = AUS

Sondern zusätzlich z.B. Ladeleistung bzw. verfügbare PV-Leistung, Mindestlaufzeit und Hysterese berücksichtigen.

Beispiel vom Prinzip her:
– hoher SoC UND seit einigen Minuten ausreichend Ladeüberschuss → Verbraucher freigeben
– erst bei deutlich niedrigerem Schwellenwert wieder sperren
– Mindest-Ein-/Ausschaltzeit vorsehen, damit nichts ständig taktet

Für die Klimaanlage würde ich wenn möglich eher Solltemperatur bzw. Leistungsbegrenzung beeinflussen als sie ständig hart ein- und auszuschalten.

Wichtig wäre mir außerdem, dass bei Ausfall von Home Assistant/Node-RED weder Boiler noch Klima in einem unerwünschten Dauerzustand hängen bleiben.

Gerade bei einer Inselanlage würde ich die Fallback-Zustände genauso sorgfältig definieren wie die eigentliche Optimierung.

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Danke für deinen Beitrag.

Das hatte ich so auch nicht vor. Außerden kann ich den SoC sowieso nicht genau ermitteln.

Ich habe mir das so vorgestellt, dass die Lade-/Entladeleistung und die Spannung über einen Zeitraum von 5 Minuten gemittelt wird, und daraus die Aktionen bestimmt werden. Die Konkreten Werte müssen sich dann in der Praxis herauskristallisieren, in der Theorie wäre es wie folgt.
Normalbetrieb
Wenn die Ladeleistung über 400W ist, dann soll der Boiler starten, wenn die Ladeleistung über 1000W ist, soll die Temperatur der Klimaanlage erhöht werden. Wenn die Ladeleitung unter 0W fällt, soll zuerst immer der Boiler ausgeschaltet werden, und erst später die Temperatur der Klimaanlage reduziert werden. Die Temperatur der Klimaanlage könnte sich im Bereich 18-23°C bewegen. Wenn ich es auch noch hinkriegen würde, die Temperatur des Boilers zu ermitteln, dann könnte der im Normalbetrieb auf 45°C begrenzt werden, sonst könnte ich auch einen Zeitlimit vorstellen, dass er im Normalbetrieb am Tag maximal 3-4 Stunden läuft.
Bei vollem Akku
Wenn die Spannung 27,2V erreicht, dann soll der Boiler starten, ohne zusätzliche Temperaturbeschränkung, und die Klimaanlage soll auf 23°C gestellt werden. Bei einer Spannung von 26,4V geht es wieder in den Normalbetrieb zurück.
Bei leerem Akku
Wenn die niedrigste Zellspannung 3V (oder 3,05V) erreicht (nicht über 5 Minuten, sondern über einen viel kürzeren Zeitraum), dann sollen Boiler und Klimaanlage ausgeschaltet werden, und erst bei einer Spannung von ???V geht es wieder in den Normalbetrieb zurück. Die Spannung muss ich noch ermitteln, wenn der Akku mal leerer ist, und alle PV-Module eingeschaltet sind, die soll aber so hoch sein, dass sie erst nach einer gewissen Ladezeit erreicht werden kann, und nicht durch bloßes Wegnehmen der Last.

Daran habe ich auch gedacht, dass es gut wäre. Leider habe ich da noch keine Ideen, wie das in der Praxis umgesetzt werden könnte. Da wäre ich auch für Vorschläge dankbar.

Es sieht so aus, dass es mit der Klimaanlage nun doch klappen wird. Firma Nr. 18 scheint willig zu sein, den Auftrag anzunehmen. Aktuell sieht es nach einem Mitsubishi MXZ-2F42VF5 aus, aber die Details werden erst in der nächsten Woche geklärt.