Projektvorstellung: Nulleinspeisung 6kWh LFP AC-gebunden

PV-Anlage Stell dein Batterie/Powerwall/PV Projekt vor
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UPDATE: Aktueller Plan wurde im zweiten Post geupdated. Habe den ersten hier stehen lassen, um für die Community meinen Denkprozess nachvollziehbar zu halten :wink:

Moin zusammen,

nachdem ich vor einem Jahr über die Split-Klimaanlagen in das Forum gekommen bin (Projektbericht siehe mein Profil), habe ich mich über 2 Balkonkraftwerke in Richtung Speicher/Nulleinspeisung vorgearbeitet.

Dieser Thread beginnt mit einer (erweiterten) Idee und ich werde auch über den Projektfortschritt berichten. Über Feedback und Antworten freue ich mich.

Ausgangssituation: Wir wohnen in einer DHH am Oberrhein. Hausstrombedarf ist ca. 2700 kWh/a (ohne Split-Klima) und zusätzlich brauchen wir aktuell noch 1500 kWh/a für unseren Plugin-Hybrid (Firmenwagen, der ab Juli wegfällt, anschließend kein Auto mehr). Wir betreiben 2 Balkonkraftwerke (2x Hoymiles hm-600 mit 2x410Wp Longi mit 3 Modulen in Süd und eines in Ost-Ausrichtung an diagonal auf der anderen Hausseite liegenden Orten). Erwartete Jahreserzeugung der 2 BKW liegt bei 1400-1500 kWh. Momentan können wir den PV Überschuss tagsüber in den Plugin-Hybrid laden (auf 6A 230V, also 1,5 kW, dauert es 6-7h bis er voll ist, also optimal für die Zeit zwischen 9 und 15 Uhr. Aktuell werkelt im Keller noch eine Öl-Brennwertheizung und wir haben in unserem großen Tank noch genug Sprit für 3-4 Winter (leider ;-)). Stück für Stück kommen Split-Klimaanlagen dazu und wenn der Tank leer ist, auch eine Brauchwasserwärmepumpe.

Ich bin ziemlich technikaffin und dyi-überzeugt und kann auch programmieren, habe nur bisher noch keinen praktischen Anwendungsfall für eine Smart-Home-Zentrale gesehen. Ein eigenes Energiemanagement wäre so ein Anwendungsfall und ich plane daher, einen io-Broker aufzusetzen, bisher setze ich nur auf Shellys, die ich über die Cloud steuere/überwache. Jetzt kam noch ein Tasmota-Volkszähler von Hichi dazu (WLAN Version) und ein openDTU für die Hoymiles (die ich vorher nur über Shellys gemessen hatte).

Ziel ist, einen relevanten Anteil unseres Strombedarfs selbst zu decken, ohne in die riesige Investition einer Aufdach-PV gehen zu müssen. 1-2 weitere Balkonkraftwerke können wir noch rund ums Haus verteilen, sodass wir in einer Endausbaustufe bei 3,5 kWp Modulen laden könnten (aktuell, wie gesagt, 1,6kWp).

Wie plane ich in die Nähe einer Nulleinspeisung zu kommen?

  • Speicher: 8x EVE LF100AM

  • BMS: Daly Smart mit 60A (sodass ich mit 30A laden kann)

  • WR: Hoymiles hm-600 (2 Eingänge parallel an Speicher, gesteuert über iobroker und openDTU, max Eingangsleistung ~22A, also 11A pro Eingang)

  • Ladegerät(e): 3x Gobelpower Litium Charger, 1x15A und 2x7A (https://www.gobelpower.com/292v-7a-50a-8s-lifepo4-lithium-battery-charger_p43.html), gesteuert über 3x Shelly (entweder 1 oder 1PM), also max. Ladestrom 29A, was ca. 850W sind.

Logik (vereinfacht): Wenn im iobroker vom Volkszähler eine Einspeisung gemeldet wird, schalten sich die Ladegeräte an (aufsteigend je nach Einspeisung mit 7, 14, 15, 22, 29A) . Wenn ein Bezug gemeldet wird, schalten sich die Ladegeräte nacheinander aus, wenn alle aus sind, wird der WR angesprochen und der Netzbezug (bis ca. 550W Last) aus dem Speicher entnommen.

Die Variante des Ladens über "einfache" Ladegeräte finde ich fast nirgendwo beschrieben, sondern nur Lösungen über Victron. Hat das konkrete Gründe (einfacher oder sicherer oder...?)? Die Variante ist relativ günstig und kann dennoch zwischen 850W Einspeisung und 550W Bezug (aktuell sicherlich 99% der Zustände am Zähler) eine komplette Nulleinspeisung realisieren (wenn auch nur in Stufen von ca 200W, hier wäre natürlich noch ein kleineres Ladegerät von 2-4A super).

Warum ich nicht direkt auf eine größere Batterie gehe? Das Kosten-Nutzen-Verhältnis passt für mich nicht. Die Bestellung von gobelpower (o.g. Speicher, BMS, Ladegeräte gibt es inkl. DDP und ZAhlungsmittelentgeld für <650€). Und selbst bei moderatem BKW Zubau (der eher parallel zum Ausbau zB einer steuerbaren BWWP stattfinden wird) erreiche ich die Einspeisung >850W nur selten.

Soweit der Plan, ich denke, dass ich in den nächsten 3-4 Wochen an die Umsetzung gehen werde. Was denkt ihr so zu meinem Plan :-)?

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Projektupdate:

Ich plane nun doch einen 16S Speicher (insb. aufgrund der Lade-Problematik, da mehrere LFP Ladegeräte parallel einfach nicht sicher funktionieren werden) und habe bereits einen Huawei 4850G2 angeschafft, bei dem ich per CAN Bus über mqtt den Strom steuern werde.

In dem Zuge habe ich auch über die Speicher-Größe nachgedacht und tendiere aktuell zu 125Ah BYD Zellen von nkon. Ohne MwSt. bekomme ich da 16 Stück für 880€ und das macht dann gut 6kWh Kapazität.

Außerdem werde ich ein JK BMS nehmen (aufgrund der Erfahrungswerte hier im Forum).

Als WR werde ich auf jeden Fall weiterhin einen Hoymiles nehmen, ob es dann ein 600er wird oder einer mit etwas mehr Leistung, muss ich mal sehen (auch je nach aktuellem Angebot ;-)).

Kostentechnisch werde ich für das ganze System nachher so bei 1200€ liegen. Dafür habe ich einen relativ hohen Wirkungsgrad (Huawei Wirkungsgrad >90% und Hoymiles Wirkungsgrad >94%) und mit Kosten des Gesamtsystems von 200€/kWh für so ein kleines System bin ich extrem zufrieden.

Ich melde mich wieder, wenn alles umgesetzt ist ;-).

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So, jetzt habe ich das ganze mal in eine Skizze gebracht (elektrisches und mechanisches "Montagematerial" ist nicht eingezeichnet). Ergibt das aus eurer Sicht so Sinn? Gibt es irgendwas "gefährliches", was ihr auf den ersten Blick sehr, oder sollte das im Großen und Ganzen so passen?

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Legende zu den Nummer ist:

  1. Shelly 1PM Plus misst, welche Energiemenge in das Ladegerät/Netzteil rein geht (kann nachher mit der über den WR eingespeisten Energiemenge in (9) verglichen und so annähernd ein AC->DC->AC "Umlaufwirkungsgrad" berechnet werden). Ist an den IO-Broker angebunden.

  2. Das Netzteil/Ladegerät Huawei R4850G2 kann über den Slot-Detect ((3)) ein-/aus-geschaltet werden und lädt mit konstanter Spannung (54V, entspricht 3,375V/Zelle) und (über (4)) variabel einstellbarem Strom die Batterie.

  3. Shelly 1 zum Schalten des Netzteils. Ist an den IO-Broker angebunden.

  4. CAN-Bus Modul, das mit dem HUAWEI R4850G2 kommuniziert und sowohl die aktuellen Betriebswerte erhält, als auch die Stromstärke variabel einstellbar macht, um überschüssigen Strom in der Batterie zu speichern. Ist, wie auch (10) an einem ESP32 angeschlossen, auf dem "openDTU on Battery" läuft und der über mqtt vom IO-Broker gesteuert wird.

  5. DC-Sicherungsautomat 63A zur Absicherung der DC-Seite Richtung Batterie und als Trenner, um das Vorladen des Hoymiles WR über das Netzteil durchführen zu können.

  6. JKBMS, das die Batteriezellen überwacht und balanced.

  7. ESP32 zur Anbindung des JKBMS per RS485 an den IO-Broker (über esphome-jk-bms).

  8. 16S 125Ah Batteriesystem, voraussichtlich mit CALB Grade-B 125Ah Zellen von nkon.

  9. Hoymiles HM-600 verwendet als Batteriewechselrichter, gesteuert durch den IO-Broker über (10). 600W reichen in vielen Fällen (Grundlast+Beamer o. Klimaanlage) für eine Nulleinspeisung und ist ein guter P/L-Kompromiss.

  10. Das nrf24l01+ Modul übernimmt die Kommunikation mit dem Hoymiles WR.

  11. Der IO-Broker sammelt alle Daten. Hier läuft das Skript (noch tbd), ich lasse nichts direkt auf dem "openDTU on Battery" ESP laufen.

  12. Tasmota Hichi Sensor zur Integration der aktuellen Verbrauchs-/Einspeiseleistung in den IO-Broker.

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@indie

Ich persönlich habe den Plan aus Einzelakkus so eine Batterie zu bauen kurz verfolgt, dann aber aufgrund von Aufwand und Kostengründen schnell zugunsten eines fertigen Pylontech (1200€) packs fallen gelassen. Bei diesem Detailgrad fehlt dann zumindest noch ein Gehäuse für die Batterie.

Will sagen: ich finde man sollte sich überlegen warum man selber bauen will

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@maltes Das ist ein guter Hinweis und ich schwank(t)e auch etwas zwischen den zwei Varianten. Tatsächlich hat der fertige Pylontech einige Vorteile, allerdings ist mind. 50% des Projekte für mich auch "Ich wills ganz genau wissen und selber machen"-Leidenschaft (das Basteln selbst ist da fast schon im Hintergrund), weswegen ich voraussichtlich den Einzelzellen-Weg gehen werde.

Du hast völlig Recht, es fehlt noch einiges an "Montagematerial" (elektrisch, sowie "mechanisch"), ich hatte oben nur die Teile mit Funktion dargestellt. Vllt ergänze ich den Satz mal noch in meinem letzten Post.

Danke für deine Einschätzung!

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Hi Indie,

schöne Zusammenfassung! Ich steuere den Huawei nicht über den Slot-Detect, sondern messe und schalte das Huawei direkt über den Shelly 1PM. Spart man sich einen Shelly :slight_smile: Man muss natürlich etwas aufpassen, da die Shellys bei >=2kW Leistung erfahrungsgemäß doch recht warm werden. Die Steuerung für den Shelly edit Huawei /edit läuft bei mir 24/7 - sobald das Huawei dann hochgefahren wird, nimmt es die Werte von der ESP-Steuerung sofort an.

Ich habe den Shelly aktuell provisorisch in die Nähe der hinteren (Luftauslass)Seite des Huawei's gehängt, damit er etwas von der Abluft des Huawei profitiert und so quasi aktiv gekühlt wird, wenn das Huawei ohnehin läuft :slight_smile: Das klappt bisher sehr gut, er wird selbst bei 1,7kW nicht zu heiß.

Was mir ansonsten auffällt:

  • Laut Schaltung ist ebenfalls der Minus gesichert? Weiß nicht, ob das unbedingt nötig ist. Schaden sollte es nach meinem Wissenstand allerdings auch nicht.

  • Ist das JKBMS bereits ab Werk mit einem ACTIVE-Balancer ausgestattet? Falls nein, solltest du definitiv einen dazu bauen.

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@colton86 danke für deinen Post, die Infos und die Rückfragen!

Ich werde die Batterie komplett trennbar vom WR und Netzteil machen, daher die Absicherung beider Pole (inkl Funktion als trenner). Ich denke sogar drüber nach, evtl WR und netzteil DC Seitig nochmal getrennt abzusichern, dann könnte ich auch Mal einzelne Komponenten "in Revision" schicken und sie gesondert trennen...

Das jk BMS hat einen aktiven balancer dabei, ich werde wohl die Version mit 0,6A balancerstrom wählen (2A wären deutlich teurer). Batterie-Zellen und BMS sind bestellt, Mal schauen wann dann alles ankommt... Ich werde weiter berichten:-)

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Kurzes Zwischen-Update: Mittlerweile sind die 16 CALB 130Ah Zellen von nkon angekommen (optisch einwandfrei, Zellspannung auch sehr gut, Innendwiderstandsmessung leider mangels Messgerät im mOhm Bereich nicht möglich, Produktionsdatum zwischen 14.Okt22 und 15.Nov22) und auch mein JK-BMS mit 60A und 0,6A Balancerstrom. Nächster Schritt ist Gehäuse- und Batteriebau, das habe ich mir für die nächsten Tage vorgenommen. Anschließend DC-seitige Verkabelung (inkl. BMS-Einstellungen) und dann als letzter Schritt AC seitiger Anschluss.

Außerdem kam die Tage der 3,3V Relais, mit dem ich den Shelly in (3) ersetzen möchte, um den Slot-detect des Huawei ebenfalls per "openDTU on Battery" steuerbar zu machen. Ist bereits installiert und funktioniert. Hier noch das geupdatete Schema:

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Hallo warum hast du nicht das fertige Projekt Open dtu on battery genutzt?

Mich würden die Gründe dafür sehr interessieren.

Danke

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@alex_s Tatsächlich nutze ich das Projekt ja sozusagen als "Interface-Zentrale" Richtung WR und Ladegerät. Dass ich zusätzlich einen iobroker nutze hat den einfachen Grund, dass der schon vorhanden war.

Zudem nutze ich ja weder einen Victron, noch eine Pylontech Batterie, die ja zwei Kernkomponenten bei der Steuerung über "openDTU on Battery" sind. Mag sein, dass ich auch mit meinem Setup einen großen Teil der Steuerung direkt über das Projekt fahren könnte (werde ich mir auch mal anschauen, wenn ich alles soweit fertig gebaut habe), aber insb. mit zusätzlicher Einbeziehung von BMS Daten und der Unabhängigkeit in der Konfiguration der Steuerung denke ich, dass ich die Steuerung auf dem "eh-da" iobroker laufen lasse.

Warum interessiert dich das so? Entwickelst du an openDTU on Battery mit, oder überlegst du selbst, wie du dein Setup aufbaust?

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@indie Ich überlege gerade welches Setup für mich am meisten Sinn macht.. ein Gedanke ist halt je weniger Komponenten im Spiel sind, desto weniger Komponenten können auch ausfallen, Probleme machen bzw Probleme haben miteinander zu sprechen.. Gilt allerdings nur wenn die Komponenten auch gut funktionieren. Deshalb die Frage an dich ob du eventuell mit Open DTU on Batterie irgendwelche schlechte Erfahrungen gemacht hast die dich dazu bewogen haben zu deiner Lösung zu gehen.. aber das hast du ja im vorherigen Beitrag schon beantwortet.

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UPDATE: Speicher ist gebaut, Programmierung des Skripts geht gut voran und jetzt läuft erstmal das Top-Balancing.

Es gibt manchmal noch Instabilitäten der ESPs (hab jetzt die Huawei und die Hoymiles Steuerung auf 2 verschiedene gepackt), insbesondere bei dem Huawei. Hier wird es vermutlich an der Stromversorgung liegen. Ich überlege, ob ich zB das Relais wieder abbaue, mir dadurch den Strombedarf der Schaltvorgänge spare und doch einfach die Stromstärke auf 0 regle, um das Huawei "auszuschalten" (dann bleibt der Lüfter zwar an, aber das stört mich mittelfristig nicht, wenn der Speicher im Keller steht).

Und eine Frage ist für mich noch, wie ich eine gute Wärmeabfuhr sicherstelle. Momentan (bei 27 Grad Raumtemperatur) sind es mit geöffnetem Deckel knapp 60 Grad Auswurftemperatur beim Huawei bei 20A Ausgangsleistung. Im Keller möchte ich den Deckel eigentlich schließen (aus Schutzgründen). Da werde ich wohl um einen extra Gehäuselüfter nicht herum kommen...

Hier mal ein Foto, ich schiebe die nächsten Tage auf jeden Fall nochmal ein Update hinterher:

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Da gab es am Wochenende einen fix. Könnte sein dass der auch dein Problem löst

Ich würde das Netzteil und den Inverter separat lassen

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Warum baut man so eine Krücke, wenn man für ein paar Euro mehr einen Multiplus2 3000 (899€) bekommt?

Der wäre mit Zertifikat, und du brauchst kein Angst haben, dass dir die Bude abfakelt.

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Lieber Stromsparer99,

Ich verstehe nicht ganz, was genau du mit "Krücke" meinst? Meinst du meine Trennung von Ladegerät (Huawei) und Wechselrichter (Hoymiles)?
Und an welcher Stelle diese Trennung meine "Bude abfackeln" soll, verstehe ich nicht. Wenn überhaupt "fackelt die Bude" wegen durchgehender Batteriezellen, die nicht ordentlich durchs BMS geschützt werden, ab. Und dabei würde mir der Multiplus auch nicht helfen. Das gute an meiner Version ist neben dem Preis (mit einem Multiplus würde ich mit einer Amortisation bis zum St Nimmerleinstag warten), dass ich alles Haarklein durchdacht und das meiste verstanden habe (außer der Rückgriff auf die Kommunikationsprotokolle mit Hoymiles und Huawei über openDTU on Battery, wo z.B. Malte dankenswerterweise mit entwickelt). Der Prozess des Planens, Bauens und Konfigurierens ist der halbe Spaß und der wäre mit dem Multiplus deutlich geringer :wink:

Malte, vielen Dank auch für Deine Unterstützung (und die der anderen "on Battery" Entwickler) hier im Forum und auf github und den immer sehr freundlichen Umgangston, auch wenn ich mal eine blöde Frage (bzw. These) aufgestellt habe ;-).

Jetzt gerade hänge ich an dem Problem, dass 5 meiner 16 Zellen wohl mit einem deutlich höheren Ladezustand angekommen sind, als die anderen 11 und ich mangels Labornetzteil kein Topbalancing durchführen konnte. Habe jetzt mal die Batterie vollgeladen, bis die 5 Zellen bei 3.6V waren und dann 24 Stunden ein Balancing laufen lassen (mit den mickrigen 0,6A Balancerstrom). Ich glaube nach heute Abend werde ich das Balancen dann "on the run" machen, da ich in den nächsten Tagen eher hohe Speicherfüllstände erwarte ;-). Und (zumindest AC-seitig) habe ich gestern knapp 8kWh in den Speicher gesteckt (abzüglich Wirkungsgrad vllt dann 7kWh), er ist also auch mit den 11 Zellen, die kurz vor 3.4V hängen, ziemlich voll. Ich werde weiter berichten :slight_smile:

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Schau mal ins Howto über serielles Balancieren, nimm den Tipp mit der Lampe.

Hier im Wiki, alles Gute liegt so nah.

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@carolus Danke für den Hinweis! An das "manuelle entladen" der 5 Zellen mit zu hohem SOC habe ich auch schon gedacht (witzig ist, dass die 5 offensichtlich einen sehr ähnlichen SOC hatten und die anderen 11 wiederum). Deine Beschreibung in dem How-To (Servicehinweis: hier im Link zu finden Seriell (initialisieren) balancieren von Akkus – Howto – Anleitungen / Tutorials – Akkudoktor Forum) hat mich dann endgültig überzeugt, das mal auszuprobieren. werde mich die Tage mal dran machen, wenn mir das mit dem JK-Onboard-Balancer zu langsam geht.

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Du wirst sehen, dass die Stunden, die du damit verbringen wirst, dir wertvolle Einsichten und besseres Verständnis für Abläufe bringt.

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Probier mal den ESP außerhalb des Blechgehäuses zu legen und schau dir dann mal die Empfangsleistung an. Ich habe meinen ESP ebenfalls in einer Abzweigdose untergebracht, jedoch ansonsten im 'Freien'. Trotzdem sehe ich, dass zwischendurch immer mal keine Daten ankommen (max 1-2 Sekunden am Stück bei ca 15 Unterbrechungen in 24h) Die Blechwände schirmen den ESP signaltechnisch schon ziemlich ordentlich ab, zumal das Signal von den Dingern an sich nicht sonderlich stark zu sein scheint.

Vor der Frage stehe ich auch noch. Die Abwärme vom Huawei ist einfach ein Thema, das man bei einem geschlossenen Gehäuse berücksichtigen muss. Ohne Zusatzlüftung wird das nicht klappen. Alternativ vielleicht die Kiste so umbauen, dass das Huawei mit der Lufteinlassseite direkt in der Außenhülle integriert ist und somit immer Außenluft anziehen kann. Dasselbe dann für den Luftauslass..

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Tatsächlich habe ich durch ein Hinzufügen von 220yF Kondensatoren jeweils zwischen + und - der ESP Stromversorgung das Problem gelöst. Das Netzteil konnte so qualitativ hochwertig sein, wie es wollte, die ESPs sind dennoch durch die benötigten Ströme vom CAN-Interface oder dem NRF immer in die Knie gegangen (noch schlimmer wars, als beide am selben ESP hingen ;-)). Also ein absoluter Tip, wenn es mal nicht stabil läuft: Kondensator zur Glättung einsetzen (WLAN Empfang war nie das Problem, das hatte ich hier durch eine große räumliche Nähe zum Repeater schon gelöst/ausgeschlossen).

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