Skalierbare high-end, cheap-tech Nulleinspeisung mit Volkszähler-Monitor und tibber-Integration

[e-t0m]

@fabian_s

Gestartet ist diese Lösung als minimal-möglichst-billig Konzept, aber high-end was die Funktionalität angeht.

Minimal bedeutet: eSmart3, 1 Soyo, kleiner 48V Akku (bei mir 1,28 kWh!), ca. 1kWp PV.

Das Maximum ist ein 60A eSmart3, je nach Verbrauchsprofil machen dann 2 oder 3 Soyos Sinn. Ein Akku ganz grob zwischen 3 und 8 kWh, aber das kann man nicht so allgemein festlegen.

Ich habe derzeit knapp 3kWp PV in 3 unterschiedlichen Ausrichtungen aus 3 Modulsorten (garnicht optimal), 2x 1200W (Batterie 900W) Soyos (im Winter nur einen davon an!), 12 kWh Akku (viel zu groß!).

Der eSmart3 ist (war) sehr günstig, aber sicher nicht die beste Wahl.

Eine 5 kWp Anlage an 2 eSmart3 würde ich mit 3 (je nach Verbrauchsprofil auch mehr!) Soyos und 12 kWh Akku bauen.

Kommt immer drauf an! Bitte auch dran denken, dass der Soyosource GTI kein Zertifikat für den Betrieb Deutschland hat!

Das schöne an mehreren parallelen Soyos ist die Redundanz, wenn wirklich mal einer ausfällt, dann läuft der Rest einfach weiter.

Das gleiche gilt natürlich auch für 2 eSmart3.

[e-t0m]

Ich freue mich, über ein wichtiges neues Feature berichten zu können: Die Korrektur der Batteriespannung abhängig von der aktuellen Ent- / Ladung.

Je nach Länge und Querschnitt des Kabels entsteht ein Spannungsverlust: Dadurch ist die Spannung am Laderegler eine andere, als die am BMS.

Beim Laden ist die Spannung am Laderegler höher, beim Entladen am Akku. Je höher der im Kabel fließende Strom ist, desto größer ist dieser Unterschied.

Mein Kabel zwischen Akku und Regler ist derart grenzwertig schlecht, das bis zu 1,5V Unterschied entstehen. (Bei 50V sind das immerhin schon 75W Leitungsverlust, die durch Wärme verloren gehen - aber das nur am Rande.)

Warum ist das so wichtig?

Man könnte den echten Spannungswert auch direkt vom BMS auslesen (falls es das kann), da es aber relativ präzise anhand der bekannten Daten zu berechnen ist, wird diese Fehlerquelle durch Funk oder ein weiteres Kabel, bzw. instabile BMS-Software umgangen.

Wenn der Akku langsam leer wird, kommt die Spannung zunehmend in den Bereich, indem man den Akku nicht mehr stark entladen sollte.

Dafür gibt es immer schon die Leistungsanpassung an die Akkuspannung im Script.

An dieser Stelle überschneiden sich nun die Spannungskorrektur und die Leistungsanpassung und ermöglichen es, den Akku schonend, aber trotzdem möglichst effektiv zu nutzen.

Denn die Spannungskorrektur verhindert ein zu frühes ab Regeln bedingt durch die niedrige Spannung bei hoher Last.

Je kleiner die PV-Anlage in Relation zum Stromverbrauch ist, oder je schlechter der Ertrag Wetter- oder Jahreszeitbedingt ist, desto öfter läuft die Anlage in diesem "bald leer" Bereich, in dem der Akku vor zu starker Entladung geschützt werden muss.

Je leerer der Akku wird, desto weniger Leistung wird entnommen, bis bei 48V (16s LFP) schließlich nur noch die Leistung der PV direkt "durchgeschleust" wird, ohne den Akku zu belasten.

Damit ist die Regelung nun fertig! :d

PS:

Man könnte das auch auf dem SOC basierend regeln, aber dieser ist nur ein berechneter Wert, wogegen die Spannung ein Messwert ist.

Wenn ich die Zeit dafür finde, wird die bereits thematisierte vorauseilende Leistungsregelung kommen.

[e-t0m]

Heute Morgen hätte es fast gereicht. (mit dem Strom vom Freitag!)

Hier sieht man sehr schön wie weich der Verlauf durch Spannungskorrektur und Leistungsanpassung ist.

Uhrzeit, korrigierte Batteriespannung:

7:00, 50,7V

7:23, 50,0V

7:30, 49,5V, kurz vor dem Abregeln

die Bezugsspitzen werden schon nicht mehr bedient

7:42, 49,0V

8:30, 48,5V

8:48, 48,7V

8:53, 49,0V

[kthemall]

uj ja das sieht sehr gut aus, ich müsste dazu aber meine komplette hardware umbauen, das mach ich vielleicht im winter dann. danke für deine unterstützung. lg

[e-t0m]

Inzwischen arbeiten drei Soyos parallel und ohne Probleme.

Entgegen meiner Erwartungen, musste ich die Rampen-Zeit auf 6 Zyklen verlängern, damit es exakt läuft.

Ein paar Experimente, die Anzahl der Geräte in eine Berechnung dafür zu packen, schlug bisher leider fehl, immer her mit den Vorschlägen!

[e-t0m]

Einmal Backofen-Pommes mit 3 Soyos bitte!

Für meine Bedürfnisse reichen die 3 Soyo aus, damit konnte der Bezug von gut 10% auf 5% gesenkt werden.

Nicht zu vergessen, ist natürlich auch die Schonung durch weniger Volllast und die schnellere Rampenzeit.

[e-t0m]

Es wurde mal nach dem Verhalten des Esmart3 beim voll werden des Akku gefragt. Bitteschön:

Auf dem Bild sieht man, wie der Regler die Spannung der PV-Module (PV U) "hochzieht" und dadurch die Leistung reduziert wird.

Ich habe 57V Ladeschlussspannung eingestellt.

Die Verbrauchsspitze (vermutlich der Kühlschrank) zeigt sehr schön, wie schnell der Regler dann auch wieder die Spannung senkt, wenn mehr Leistung gefordert wird.

Erkennbar ist auch, wie die Überschussregelung die (saldierte Hausverbrauch-) Null-Linie mit steigender Akkuspannung runterzieht.

[e-t0m]

Man will den Akku nicht zuerst laden!

Hier hätte man bis 9 Uhr schon fast eine halbe Kilowattstunde Einspeisung verschenkt.

Eine Erklärung dazu.

[carolus (Carlos)]

Auf dem Bild sieht man, wie der Regler die Spannung der PV-Module (PV U) "hochzieht" und dadurch die Leistung reduziert wird.

Die Kausalität ist aber genau andersherum.

Der Regler reduziert seine Eingangsleistung, noch genauer den Eingangsstrom, und dadurch steigt die PV Spannung.

[e-t0m]

Gerade ist mir ein sehr aussagekräftiger Abschnitt im Tagesverlauf aufgefallen:

Hier sieht man, wie der Backofen den Akku leer taktet.

folgende Komponenten der Regelung spielen dabei zusammen:

• Begrenzung des Entladestroms der Batterie, hier 2kW vom Akku + PV-Leistung
• Rampenmodus, bei großen Sprüngen im Verbrauch
• Korrektur der Batteriespannung (s.o.)
• Leistungsanpassung an die Batteriespannung, die Entladekurve von LFP fällt rasant ab

[lupenrainer]

@e-t0m Ich melde mich nach langer Zeit hier mal wieder und möchte einfach nur sagen dass dein Script super läuft. Bin absolut zufrieden

Das einzige was jetzt leider bei mir und bei einem Kollegen passiert ist, ist dass beim eSmart3 die Lüsterklemmen angefangen sind zu schmoren. Haben es zum Glück frühzeitig festgestellt und den eSmart von Vevor per Garantie austauschen lassen.

Hast du schon ähnliches festgestellt? Haben 16mm2 Batteriekabel genommen und in die Lüsterklemme eingeschraubt und hatten wirklich drauf geachtet dass alles gut sitzt und es keine unnötigen Übergangswiderstände gibt.

Wie hast du die Kabel von der Batterie und dem Wechselrichter befestigt? Welchen Querrschnitt hast du genommen?

[uwest]

Moin, was für 16 mm2 Kabel?

Hast du Aderendhuelsen verwendet?

[e-t0m]

@lupenrainer

Das freut mich sehr, ich hoffe du hast auch die neueste Version mit der Spannungsanpassung, das bringts total ?

(muss man mit dem BMS abgleichen!)

Leider habe ich bisher keine Versionierung angelegt: die aktuelle Version ist ab sofort die 1.0

Was die Lüsterklemmen im Esmart3 angeht, natürlich muss man passende Aderendhülsen benutzen.

Ich benutze tatsächlich 6mm² PV-Kabel, weil es damals einfach herum lag und leicht ausreichend war.

(mit viel Gewürge konnte ich sogar 2 Kabel in die Klemme rein pfriemeln)

Inzwischen ist es arg grenzwertig, weswegen ich die Akku-Leistung auf 2kW begrenzt habe.

In den wenigen kurzen Phasen wo die PV mehr als 2kW (in den Akku) bringt, ist auch die Spannung etwas höher, geht grade so.

Wahrscheinlich werde ich bald einen 2. Esmart3 (war hier schon mal Thema) anbauen und dafür müssen die Kabel aber definitiv dicker werden.

Habt ihr denn auch die nach innen führenden Klemmen nachgezogen? Ich erinnere mich, das mal gemacht zu haben.

Jedenfalls habe ich keine Probleme mit den Klemmen. Bei der Bruthitze derzeit hat der Esmart3 (intern) inzwischen auch mal 52°C erreicht, noch lebt er...

Danke für die Rückmeldung!

[lupenrainer]

Die neueste Version benutze ich leider noch nicht Hatte aktuell leider wenig Zeit um mich der Sache weiterhin intensiver zu widmen. Hatte mir damals auch einen kleinen Spannungsoffset eingebaut und bin damit über das ganze Band recht gut klar gekommen (eher konservativ eingestellt damit höchstens zu viel statt zu wenig Spannung angezeigt wird). Wollte mich aber jetzt wieder intensiver mit dem ganzen beschäftigen und auch schauen was sich so getan hat

Das mit den nach innen führenden Klemmen nachziehen ist ein guter Tipp! Hatte einfach drauf vertraut dass die gut angezogen sind. Das werde ich beim neuen eSmart3 direkt machen.

Leider habe ich jetzt das Problem dass sich die Solarmate Software nicht mehr mit dem esmart3 verbinden möchte Klappte damals immer problemlos. Jetzt mit zwei verschiedenen Computern ausprobiert und er zeigt leider nichts an. Dass die Verbindung funktioniert sehe ich ja da dran dass der Raspberry mit deinem Script die Spannungswerte etc. anzeigt.

Problemlösung ist hier schwierig da es kaum Infos dazu im Internet gibt. Ich hoffe ich bekomme es noch irgendwie hin. Seit ein paar Tagen kann ich die Batterie so nur über die Ladegeräte mit Überschuss von der großen PV anlage laden

[e-t0m]

@lupenrainer

Die von mir verlinkte Solarmate Software ist eigentlich schon "veraltet", aber es war die einzige die bei mir lief.

Such mal ein wenig, dann findest du auch die neue, vielleicht hilft dir die weiter.

(Hier der Hersteller https://www.solarcontroller-inverter.com/download/9.htm)

Es gibt ja auch noch einen Wifi-Dongle und eine App, aber dazu will ich dir eigentlich nicht raten.

Die harte Tour wäre es natürlich das Protokoll selbst zu nutzen: https://github.com/skagmo/esmart_mppt/files/3401128/esmart3-serial-comm.pdf

[e-t0m]

Vielen Dank für das rege Interesse und die 50'000 Aufrufe!

Meine Anlage läuft in der vorgestellten Form jetzt seit über einem Jahr stabil und problemlos vor sich hin.

Allerdings gab es einige Wachstumsschritte, die ich hier mal zusammenfassen möchte, damit man die Skalierbarkeit schön sieht:

Gestartet is das Projekt mit fünf gebrauchten 260er Poly-Modulen (65V) an einem 1200er Soyosource im MPPT Modus als billiger Machbarkeitstest, da die Module so günstig zu mir wollten. (1,3kWp)

Dann kam schnell der Wunsch nach einem Speicher um den Eigenverbrauch besser abzudecken.

Ein 16s 25Ah Akku (1,28kWh) und ein eSmart3 kamen dazu. Steuern und protokollieren sollte das Ganze ein Raspberry pi mit Volkszähler und Lesekopf am Stromzähler.

Die Entwicklung von zeroinput startet im Frühjahr 22.

Dann kam ein 390er PV-Modul an einem elejoy step-up Regler dazu, um mehr Sonne auf der Westseite einzufangen. (1,69kWp)

Ein zweiter 1200er Soyosource (900W am Akku) kam dazu, um Verbrauchsspitzen besser zu bedienen.

Drei weitere 390er Mono-Module brachten einen Schub über die Leistungsgrenze der Verkabelung. (2,86kWp)

Dann löste ein 16s 230Ah Akku (11,7kWh) den kleinen 25Ah Akku ab. (stark überdimensioniert)

Der dritte 1200er Soyosource kommt dazu, um den Eigenverbrauch weiter zu erhöhen und um Lastspitzen von den anderen beiden zu nehmen.

Noch drei weitere 405er Mono-Module kommen dazu, der 60A eSmart3 schafft das aber nicht mehr alleine. (4,075kWp)
Der zweite eSmart3 (40A) wurde verbaut und zeroinput für mehrere Regler erweitert.

Vier weitere 430er Module führten zur Integration von victron MPPT Reglern in zeroinput. (5,795kWp)

Weiterhin viel Spaß beim Nachbauen!

Ein Inhaltsverzeichnis für dieses Thema.

[e-t0m]

Aktueller Stand der Dinge:

Die Hardware ist fertig montiert.

Der Versuch, die zwei eSmart3 Regler parallel an einer RS485 Leitung zu betreiben, ist erfolglos geblieben.

In der Dokumentation zur Kommunikation des MPPT Reglers stand zwar "multimachine communication",

aber wie man Adressen zuweist bzw ausliest, konnte ich nicht herausfinden.

Egal mit welcher ID man den Status anfordert, antworten beide Geräte wild durcheinander (nutzlos) und nur selten kommt ein Datensatz brauchbar durch.

Also bekam der zweite Regler nun eine eigene Leitung mit eigenem USB-RS485 Adapter.

Damit funktionieren beide Regler jetzt stabil.

Jetzt bleibt nur noch die Integration in die Regelung. Nachtrag: Läuft gut, der Code kommt bald auf github.

[r300]

Wie ist denn bei deiner Lösung die Latenzzeit von der Messung am Smartmeter (oder Shelly?) bis der Soyo sein neues Kommando bekommt?

Sorry, wenn ich das übersehen habe und es irgendwo steht, aber der Thread ist lang.

Ich konnte auf ca 250ms runter kommen ohne Oszillation Effekte.

Das ganze mit Esphome und dem Soyosource component von syssi + eine Anpassung von mir, um die Oszillation und das Überschießen (kurze Über-/Untereinspeisung) in den Griff zu bekommen.

[e-t0m]

Sorry, wenn ich das übersehen habe und es irgendwo steht, aber der Thread ist lang.

Stehen aber weiterführende Dinge drin, wie z.B. soyo ramp speed von 400W/s oder das 1s Intervall vom Stromzähler.

[e-t0m]

Der weit verbreitete Code zur Erzeugung des Datenpakets für den Soyo scheint nicht korrekt zu sein.

Mit diesem Code konnte ich von 1-900 W keine Anomalien mehr feststellen, wäre nett wenn das jemand verifizieren würde! (Danke @johuebner dafür).

(der Fix ist auf github!)

pu = power >> 8
pl = power & 0xFF
cs = 264 - pu - pl
if cs > 255:
if power > 250:	cs -= 256
else:		cs -= 255

sieht dann so aus:

Die Abweichung sind dem Verbrauch geschuldet, nicht dem Algorithmus.

Ich freue mich auf Rückmeldungen!