Beispiel: Nachteinspeisung von Insel/Akku ins Hausnetz mit Hoymiles HM-300

[gzi]

Ich habe eine neue Variante gebaut. Sie basiert auf einer Anregung von Dimitri vom YT-Kanal "Solaranlage" .

Grundsätzlich wird über die Timer-Funktion der Tasmota-Steckdose nur Nachts bzw. in einem vordefinierten Zeitraum Strom (z.B. von 1h vor Sonnenuntergang bis 2h nach Sonnenaufgang) eingespeist. Eine Batterie Ladegerät Platine (derzeit 3€ bei Ali) sorgt dafür, dass nur dann etwas eingespeist wird, wenn die Batterie aufgeladen ist und dass die Einspeisung beendet wird, wenn die Batteriespannungzu niedrig ist. Auf der Platine kann man das, wie im Video erklärt, einstellen. So kann man zb. sicherstellen, dass die Batterie nicht völlig entladen wird und immer eine bestimmte Notfallreserve vorhält. Zum Beispiel kann man die Platine so einstellen, dass Sie bei einer Batteriespannung von über 26V einschaltet und bei einer Spannung unter 25V ausschaltet.

Das Verzögerungsrelais hab ich hier gekauft ( 8€).
Eine Tasmota-Steckdose kostet etwa 15€. Das bedeutet die Steuerung kostet etwa 30€ . Für Verdrahtung, Gehäuse, und Schalter muss man vielleicht nochmal 30€ rechnen. Den HM-300 bekommt man um 70€. Eine AhoyDTU (braucht man um die Leistung des HM-300 zu limitieren und um die Daten in der Solaranzeige zu visualisieren) kann man um 15€ zusammenbauen.

Wenn wir schon dabei sind - weiterführende Überlegungen

Man braucht noch eine 24V Batterie (am Besten eine LiFaPO4; mit 100Ah bzw. 2,4 KWh Kapazität ab etwa 550€)

Eine schwierige Frage ist, welche und wie viele Solarpanele man braucht. Ich habe heute bei 2 Panelen (nicht optimal ausgerichtet) mit 375 Wp, also 750 Watt Peak nur 390 Wattstunden erzielt. Das bedeutet, wenn man eine Grundlast von 100W abdecken will, reicht das nicht einmal für 4 Stunden. Allerdings gibt es auch Tage, da liefern die Module das zehnfache, also mehr als die o.a. Batterie speichern könnte. Ich würde dennoch mindestens zwei Solarpanele nehmen.

Von der Anzahl und der Leerlaufspannung der Solarmodule hängt dann ab, welchen Solar-Laderegler man braucht. Auch gute kosten unter 100€.

Mit zwei Solarpanelen kommt man dann auf 300+100+550+15+70+50= ~ 1100€

Wenn man die Batterie auch als Notstromversorgung nutzen möchte, kann man einen 24V Wechselrichter an die Batterie anschließen oder statt dem Solar-Laderegler einen Hybrid-Solarinverter mit eingebautem Solar-Laderegler und Wechselrichter nehmen. Den kann man dann auch als USV konfigurieren. Das sprengt aber jetzt wirklich den Rahmen hier

[fusel3k]

Hallo zusammen,

ich habe eure Diskussion hier aufmerksam verfolgt, während ich parallel seit letztem Jahr ebenfalls eine Nachteinspeisung geplant und realisiert habe. Die Anlage ist seit ca. 2 Monaten nun im Regelbetrieb und gerne möchte ich euch meine Lösungen zur Diskussion präsentieren. Ich verwende einen Victron MPPT100/20 als Laderegler, der über zwei in Reihe geschaltete 410W Panels meine 24V 200Ah Batterie (2x 12V PowerQueen 200Ah) lädt. Die Panels sind mit einem 20A Lasttrennschalter gesichert, während zwischen Laderegler und Batterie ein 32A Lasstrennschalter sitzt. Die Schaltung zur eigentlichen Nachteinspeisung ist ebenfalls mit 20A abgesichert. Dieser Aufbau erlaubt es die einzelnen Komponenten im Bedarfsfall unabhäbngig freizuschalten. Als Wechselrichter verwende ich einen Hoymiles HM300 der auf 180-200W über eine AhoyDTU gedrosselt ist. Die Batterie wird von einem Victron Smart Shunt (500A) und einem Battery Sense überwacht (SoC, Spannung, Strom, Temperatur). Ursprünglich wollte ich den Lastausgang des Ladereglers verwenden, um bei niedriger Batteriespannung die Nachteinspeisung zu unterbrechen. Allerdings habe ich dies aufgrund der bekannten Probleme hinsichtlich des nicht lastfreien Abschaltens anders gelöst. Das System wird komplett über einen iobroker überwacht und gesteuert. Der Laderegler sowie der Smart Shunt sind mit einem RaspberryPi verbunden. Auf dem Pi läuft ein VenosOS, dieser übermittelt sämtliche Daten der Batterie und des Reglers per Modbus an meinen ioBroker. Die Daten können über influxDB aufgezeichnet und per Grafana visualisiert werden. Zudem habe ich einige Blockly-Skripte geschrieben, welche die Zeitsteuerung und das Ausschalten bei geringer Spannung übernehmen. Ich habe alles bis auf den iobroker, Wechselrichter und Laderegler in einem 18-Bay Hutschienenkästchen verbaut.

Einschaltvorgang:
Ein Shelly Plus1 (Smartschalter, galvanisch getrennt) ist, wie in der Schaltung zu sehen, mit dem Lastausgang des Ladereglers verbunden. Der Shelly wird vom iobroker um 20 Uhr abends auf close geschaltet falls der Ladezustand der Batterie > 80% (Werte können nach Bedarf angepasst werden). Damit wird das Relais zum Wechselrichter geöffnet und evtl. auftretende Bögen werden über ein Zeitverzögerungsrelais mit Vorladewiderstand abgefangen. Nach 30sek wird der Widerstand vom Relais gebrückt. Nach weiteren 60sek schaltet der iobroker die AC-Verbindung über einen Shelly 1PM zu und der Wechselrichter kann einspeisen. Im Prinzip wird der Lastausgang des Wechselrichters bei dieser Steuerung nicht benötigt und man kann ihn weglassen oder auf permanent EIN stellen. Ich habe ihn noch auf einen Spannungswert der ca. 10% SoC entspricht eingestellt. So würde er zusätzlich abschalten, falls die iobroker Steuerung versagt (Stichwort Redundanz), dies werde ich aber vermutlich noch ändern.

Ausschaltvorgang:
Das Abschalten geschieht in umgekehrter Reihenfolge. Zuerst wird per Skript um 6 Uhr morgens ein REST-API Befehl zum Ausschalten an den Wechselrichter gesendet. Der Wechselrichter stoppt sanft die AC-Einspeisung. Eine Minute später schaltet das Skript den Shelly 1PM auf open und trennt somit die AC-Verbindung. Nochmals eine Minute darauf wird der Shelly 1 Plus vom Skript auf open geschaltet und die DC-Verbindung getrennt. Somit wird ein sauberer, lastfreier Abschaltvorgang realisiert, was der Lebensdauer des Wechselrichters zu Gute kommen sollte.

Abschalten bei niedriger Batteriespannung (und Temperatur):
Um die Batterie nicht zu tief zu entladen, habe ich ein Sktipt geschrieben, welches die Nachteinspeisung unterbindet. Fällt der Ladezustand auf <20% erhält der Wechselrichter wieder den REST-API Befehl zu stoppen. Anschließend wird erneut im zeitlichen Abstand von ca. 1 Minute zuerst die AC- und dann die DC-Seite getrennt. Entsprechendes kann man auch für den erlaubten Temperaturbereich, in dem die Batterie entladen wird, realisieren. Ich habe dies über einen externen Wlan-Temperatursensor, der auf der Batterie liegt, umgesetzt.

Jeder Ein- bzw. Ausschaltvorgang sowie eigens definierte Warnungen zur Spannung/Temperatur werden mir über einen CallMeBot per Whatsapp gemeldet. Man kann sich natürlich auch per Mail oder Pushnachricht benachrichtigen lassen. Ich habe mich für den Weg über iobroker entschieden, da hiermit quasi alles möglich ist und der Regelungsfantasie kaum Grenzen gesetzt werden. Bei Bedarf kann ich vom Sofa aus sämtliche Werte, bis auf das Zeitverzögerungsrelais, anpassen bzw. auslesen. Zudem ist das Aufzeichnen der Daten per influxDB-Datenbank komfortabel. An der Visualisierung mittels Grafana bin ich noch dran, um was für mich passendes zu finden. Ich bin auf eure Meinungen und Kritiken bzw. Verbesserungsvorschläge gespannt!

[gzi]

Super Bericht!

Was hat Dich bewogen Nachts sowohl AC als auch DC ein- und auszuschalten?

Hinweis:

Ich mach das nur AC-seitig. Das hat den Vorteil, dass der HM-300 immer ansprechbar bleibt (etwa zum Umstellen der Einspeiseleistung vor Beginn der Einspeisung).

Ich verwende AC-seitig eine TASMOTA-Steckdose. Bei denen kann man Ein- und Ausschaltzeiten programmieren. Falls das die Shellies auch können, würde ich das empfehlen. Das hat den Vorteil, dass das auch bei raspi/WLAN-Ausfall/Störung etc. autonom und zuverlässig funktioniert.

[fusel3k]

Der Hintergrund für das Abschalten der DC-Verbindung war, dass ich die Standby-Verluste des Wechselrichters sparen wollte. im Prinzip muss der Wechselrichter nicht 24h mit Strom versorgt werden. Wenn ich die Leistungsbegrenzung anpassen möchte, kann ich beispielsweise jederzeit über die Shelly-App DC einschalten und das Limit ändern. Natürlich könnte ich auch DC stets eingeschaltet lassen und nur AC trennen. In meinem Fall könnte ich dann sogar auf sämtliche Relais, Vorladewiderstand und Shelly 1 plus verzichten. Der Wechselrichter würde einmalig direkt mit der Batterie DC-seitig gekoppelt (einmal wird er es schon aushalten). Mit iobroker schalte ich dann AC über den Shelly 1PM ein und beende die Einspeisung über REST-API und anschließend über den Shelly. Fällt der Ladezustand während der Einspeisung unter das gesetzte Limit, würde ebenfalls per REST-API Befehl die Einspeisung gestoppt und anschließend nur AC getrennt. Ich hatte ebenfalls vorab mit diesem Gedanken gespielt, mich dann aber für die hier ursprünglich gezeigte Version entschieden. Berücksichtigt man den Verbrauch des Shelly 1 plus, so hat man ca. 0.6 W durch das Abschalten der DC-Verbindung gespart (HM300 verbraucht ca. 1,1 W, Shelly 1 plus ca. 0.5 W im Standby). Das ist natürlich nicht die Welt und letztlich vermutlich eine Philosophiefrage.

Bezüglich der Zeitsteuerung:
Man kann durchaus bei Shelly ein Zeitprogramm intern einstellen. Jedoch ist mir das Verhalten der Shellies bei fehlender WLAN-Verbindung nicht bekannt. Ich müsste mal testen, ob sie die Zeitpläne auch ohne Internetverbindung ausführen. Allerdings könnte es hier zu Synchronisationsproblemen mit den zustandsbedingten Ein- bzw. Ausschaltskripten kommen. Werde ich evtl. bei Gelegenheit testen. Bislang läuft das System sehr stabil ohne Ausfälle. Notfalls würde bei Ausfall des iobrokers oder des gesamten WLANs der Wechselrichter so lange einspeisen, bis der Ladezustand der Batterie auf 10% (oder x%) fällt und der Lastausgang des Victrons (autonom) abschaltet. Dies würde dann allerdings während des Einspeisevorgangs unter Last geschehen. Das mag der Wechselrichter natürlich nicht, aber lieber so als die Batterie zu tief zu entladen und ggf. zu beschädigen.

Mich würde noch interessieren, wie bei deinem Aufbau bei Batterie-Unterspannung die Einspeisung genau gestoppt wird? Schaltet die Platine bei Unterschreiten des gesetzten Limits einfach hart aus? Dann würdest du in diesem Fall, während der Wechselrichter einspeist, unter Last die DC-Verbindung trennen. Dies sollte meiner Ansicht nach vermieden werden. Oder ist da noch irgendwo eine zeitliche Verzögerung hinterlegt und du triggerst damit den TASMOTA um zuerst AC-seitig zu trennen?

[easy1234]

Hallo,
habe mich eben angemeldet, nachdem ich diesen Thread gelesen habe - bin begeistert!

@gzi
Meinen HM-300 habe ich heute geliefert bekommen, er soll aus dem bestehenden LFP-Speicher mit 10kW Kapazität gespeist werden. Das habe ich schon mal testweise und erfolgreich mit einem 100W 'China-Kracher' von GMI gemacht, aber der ist letztlich den Hitzetod gestorben trotz aktiver Kühlung.

Bevor ich jetzt den HM-300 in die ewigen Jagdgründe schicke, lieber nochmal die Frage zu den MC4-Anschlüssen, was ich aus deinen Bildern nicht zweifelsfrei erkennen kann:
- Der Pluspol vom Akkuspeicher muss auf welchen DC-Eingang des HM-300? 1 (beschriftet mit +) oder 2 (beschriftet mit -) auf dem folgenden Bild.

an den MC4-Steckern ist die Beschriftung wie auf diesem Bild:


Vielen Dank vorab für Hilfe,
Edgar

[gzi]

Gut, dass Du fragst!
Die Beschriftung sagt nix über die Polarität.

Schau Dir meine Bilder, die Form der Stecker, an. Die rot-orangen Kabel auf der Skizze sind Plus, die schwarzen Minus. Da stimmts. Zumindest war es so bei mir. Das bedeutet : der MC4 Stecker, der auf Deinem Bild oben zu sehen ist, ist auch bei meinem Bild oben und Minus, der untere Plus.

Das kannst Du anhand von MC4 Steckern , die an PV-Modulen befestigt sind verifizieren. Dort sind die Stecker genormt. Und der HM-300 ist so gebaut, dass man jedes PV-Modul direkt anstecken kann.

[gzi]

Mich würde noch interessieren, wie bei deinem Aufbau bei Batterie-Unterspannung die Einspeisung genau gestoppt wird? Schaltet die Platine bei Unterschreiten des gesetzten Limits einfach hart aus?

Ja. Sehe keinen Grund, warum „kein Strom“ etwas Negatives im HM anstellen sollte. Wenn man die Einspeiseleistung unter 240W hält, dann fließen (bei 24V Ausschalt-Spannung auch weniger als die 10A die das Ausschaltrelais verträgt.

[easy1234]

Mein HM-300 ist angeschlossen und arbeitet dank der Hinweise hier einwandfrei.

Am LFP-Speicher (8x 100AH als 2S4P für 24 V) wird er über einen Batteriewächter (wie weiter oben schon mal gezeigt) an- und ausgeschaltet. Als Schalter dient ein am Batteriewächter angeschlossenes 24V KFZ-Relais mit 40A Belastbarkeit. Das wird im Dauerbetrieb nur handwarm. Verzögerungsschalter etc. verwende ich nicht. Nach dem Einschalten durch das Relais dauert es die üblichen 20-30 Sekunden, bis der WR die Leistung hochfährt. Nach dem Ausschalten ist die Leistung blitzartig auf 0 W.

Arbeitsbereich am Akkuspeicher ist von 27 V bis runter auf 25,8 V, also noch ein Stück weit oberhalb der Abschaltspannung der BMS in den Akkus.

Leistungsabgabe ist im genannten Spannungsbereich ziemlich konstant zwischen 310 W und 320 W.

Die Oberflächentemperatur des WR wird allerdings ziemlich schnell um die 40° C. Ist das bei euch Indoor-Anwendern ähnlich? Evtl. kommt noch ein 24V Lüfter drunter, mal sehen.

Danke für die Tipps hier. Als nächstes kommt eine AhoyDTU, um die Werte einzustellen bzw. aus zu lesen, da muss ich mich aber erst mal schlau machen, wie der Selbstbau so funktioniert.

[fusel3k]

Ja. Sehe keinen Grund, warum „kein Strom“ etwas Negatives im HM anstellen sollte. Wenn man die Einspeiseleistung unter 240W hält, dann fließen (bei 24V Ausschalt-Spannung auch weniger als die 10A die das Ausschaltrelais verträgt.

Da wäre ich vorsichtig! Beim Trennen der DC-Verbindung unter Last (also während der WR einspeist) kann durchaus ein Lichtbogen entstehen und wesentlich größere Stromstärken als 10A fließen, was zu Schäden an der Anlage führen kann. Sämtliche WR-Hersteller weisen ebenfalls darauf hin, die DC-Verbindung nicht unter Last zu Trennen. Aus diesem Grund hatte ich mich übrigens gegen die Version mit Lastausgang des Victrons entschieden (bzw. Lastausgang auf permanent EIN in meinem Fall). Dann lieber eher AC-seitig trennen (bei Stromausfall passiert das ja auch), jedoch wird das mit deiner Platine vermutlich nicht funktionieren?

[easy1234]

Ja. Sehe keinen Grund, warum „kein Strom“ etwas Negatives im HM anstellen sollte. Wenn man die Einspeiseleistung unter 240W hält, dann fließen (bei 24V Ausschalt-Spannung auch weniger als die 10A die das Ausschaltrelais verträgt.

Da wäre ich vorsichtig! Beim Trennen der DC-Verbindung unter Last (also während der WR einspeist) kann durchaus ein Lichtbogen entstehen und wesentlich größere Stromstärken als 10A fließen, was zu Schäden an der Anlage führen kann. Sämtliche WR-Hersteller weisen ebenfalls darauf hin, die DC-Verbindung nicht unter Last zu Trennen. Aus diesem Grund hatte ich mich übrigens gegen die Version mit Lastausgang des Victrons entschieden (bzw. Lastausgang auf permanent EIN in meinem Fall). Dann lieber eher AC-seitig trennen (bei Stromausfall passiert das ja auch), jedoch wird das mit deiner Platine vermutlich nicht funktionieren?

Gute DC-Leitungstrennschalter trennen meiner Erfahrung nach ohne Gefahr eines Lichtbogens, wenn DC-seitig getrennt werden soll/muss. Damit trenne ich (wenn's denn sein muss...) auch bei hohen Strömen von den PV-Platten. Aber bloß keine AC-Leitungstrennschalter in DC-Leitungen verwenden, das gibt Ärger.