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

Überwachung der Solaranlage per eMail oder Pushover und Steuerung von Geräten mit Smart Home Zentralen. PV-Überschuss Steuerung verbunden mit Geräten und Tasmota Firmware. Wallbox Steuerungen und API Schnittstelle, über die Daten in die Solaranzeigen Datenbanken geschrieben und gelesen werden können. Alles, was man für Steuerungsaufgaben benötigt.

Moderator: Ulrich

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

Beitrag von gzi »

Ich habe eine Inselanlage, mit einer 24V 280Ah LiFePO4 Batterie, die momentan  und typisch für diese Jahreszeit mit über 90% SOC in den Feierabend geht. Tagsüber passiert es immer wieder, dass die Batterie voll wird und meine Laderegler abregeln müssen.

Daneben betreibe ich ein Balkonkraftwerk, das natürlich spätestens mit Sonnenuntergang die Produktion und Einspeisung ins Hausnetz einstellt.

Nun habe ich eine Nachteinspeisung von der Insel ins Hausnetz realisiert. Dazu habe ich mir einen zusätzlichen Hoymiles HM-300 Mikrowechselrichter gekauft, der über die PV-Eingänge an die Batterie der Inselanlage angeschlossen ist. Der Kleine ist um die 100€ zu haben und reicht völlig aus. Ich habe Nachts etwa 150 bis 250 Watt Verbrauch. Die Hoymiles Wechselrichter haben den Vorteil, dass sie zertifiziert sind und über eine DTU in der Leistung eingestellt werden können.

Der 230V Netz-Ausgang des Hoymiles steckt in einer Tasmota-geflashten WLAN-Steckdose. Damit kann ich Abends die Einspeisung starten indem ich die Steckdose einschalte und Morgens wieder beenden indem ich sie ausschalte. Das soll über die Solaranzeige geschehen. Weiters werde ich ihn auch tagsüber einschalten, wenn die Batterie voll ist, in der Insel ein PV-Strom Überschuss verhanden ist (die Laderegler deshalb abregeln müssen), aber andererseits fürs Hausnetz Strom aus dem Netz bezogen werden muss, weil das Balkonkraftwerk nicht genug liefert.

Den HM-300 überwache ich mit einer AhoyDTU bzw. der Tasmota-Oberfläche. in der AhoyDTU kann ich auch die Einspeiseleistung des Wechselrichters anpassen. Derzeit habe ich sie auf 100W eingestellt. Laut AhoyDTU zieht er dafür 106W von der Batterie. Das entspricht einem Wirkungsgrad von 94% . Damit bin ich zufrieden. Einen Step-Up DC/DC Konverter habe ich nicht eingebaut.

Beim Einschalten der Batterie-Verbindung entstehem Spannungsspitzen. Damit die Kontakte geschont werden, habe ich einen 10Ohm Vorschaltwiderstand eingebaut. Die Problematik ist hier gut erklärt. Ich habe mich aber für eine günstigere und rascher realisierbare Lösung über ein Verzögerungsrelais entschieden, das den Widerstand nach einer Sekunde überbrückt. (Man könnte den Vorwiderstand auch mit einem manuellen Schalter überbrücken, aber wenn einmal das BMS abregeln würde und dann wieder einschaltet, funktioniert das nicht)

So sieht das Ganze aus:
skizze.jpg
Den in der Skizze als optional eingezeichneten WLAN Schalter habe ich derzeit noch nicht eingebaut. Daher zieht das Relais ständig etwas Strom von der Batterie auch wenn der HM-300 vom 230V Netz getrennt ist. Es geht dabei aber nur um ca. 1W . (Ich habe für den WLAN Schalter an den Sonoff SV gedacht, aber für den bräuchte ich wieder ein extra Netzteil (verträgt maximal 24V  Betriebsspannung) und ob sich das dann in der Energiebilanz auszahlt ist auch nicht sicher).

Achtung: Der Hoymiles ist am PV-Eingang nicht verpolsicher und die Beschriftung der MC4 Stecker ist zumindest bei meinem Gerät falsch. In der Skizze steht das schwarze Kabel für
Minus, das rote für Plus.


Die Elektronik habe ich in eine Verteilerdose eingebaut. Rechts habe ich mit Schmelzkleber zwei MC4 Stecker eingeklebt, damit ich die PV-Eingänge des HM-300 einstecken kann.
Foto.jpg
Von oben kommen die Kabel von der Batterie. Die interne Verdrahtung habe ich mit 1,5mm² Einziehdraht gemacht, weil deutlich weniger als 16A fließen werden. Bei 26V Batteriespannung und 100W Einspeisung sind es 3,8A .

So sieht es dann in der AhoyDTU aus:
AhoyBatt.JPG
In Summe hat mich die Lösung etwa 150€ gekostet.
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Don
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Re: Beispiel: Nachteinspeisung von Insel/Akku ins Hausnetz mit Hoymiles HM-300

Beitrag von Don »

Hallo gzi

Das hast du aber wirklich sehr gründlich dokumentiert , klasse!
Könnte man das auch für 530w realisieren?

Gruß
Don

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

Beitrag von gzi »

Natürlich geht das auch mit einer höheren Nachteinspeisung.
Bei 530 Watt über 12h brauchst Du abends halt immer über 6KWh in der Batterie. Dazu brauchst Du mindestens 6KWp Modul-Leistung plus das was Du tagsüber bzw. in der Insel verbrauchst.

Beachte: wenn Du 530 Watt mit einem HM produzieren willst, reicht der HM-300 nicht, nimm am besten 2 davon.
Oder einen HM600 mit je einem Relais vor den beiden Eingängen (sonst fließen zu viele Ampere drüber).
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MrPurple
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Re: Beispiel: Nachteinspeisung von Insel/Akku ins Hausnetz mit Hoymiles HM-300

Beitrag von MrPurple »

super doku, danke!

Wenn ich einen Hoymiles mit zwei Eingängen habe: zB den HM800: kann ich dann die Batterie parallel auf beide Eingänge hängen oder machts dann zapp?

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

Beitrag von gzi »

Ja, das geht (aber ohne Gewähr). Aber das wäre nur notwendig wenn Du mehr Ampere aus der Batterie ziehen willst, als sich der HM-800 je Eingang maximal nimmt. Ich glaube das sind 15A.

Das Relais, das ich verwendet habe, verträgt allerdings maximal 10A . Das wäre auch noch zu beachten . Das wären bei 26V aber schon 260W. Über zwei Eingänge wären also 520W möglich. Eine so hohe Grundlast wär aber eher selten.

Eins habe ich oben vergessen: um die Grundlast zu ermitteln, braucht man einen Smart Meter. Also entweder den vom Netzbetreiber auslesen oder einen Subzähler einbauen (lassen).

Ich habe einen Chint DTSU666H in die Solaranzeige eingebunden und das in einem früheren Posting dokumentiert . Auch über den Shelly 3PM hört man Gutes.
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ganschhorn22
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Re: Beispiel: Nachteinspeisung von Insel/Akku ins Hausnetz mit Hoymiles HM-300

Beitrag von ganschhorn22 »

Hallo gzi,

super gelöst und tolle Skizze!

Es ist immer wieder mal zu lesen, dass es aufgrund der geringen Akku-Spannung von 24V mit dem HM-300 (MPPT-Spannungsbereich: 29-48V) zu "Problemen" kommen kann (z.B. https://github.com/lumapu/ahoy/issues/1026).
Allerdings scheint das nicht durchgängig zu sein, da auch einige Anlagen problemlos damit arbeiten (d.h. auch ohne DC/DC-Wandler). Hast du hier in diese Richtung negative Erfahrungen gemacht?

Ich würde noch einen Victron Battery Protect empfehlen, um den Akku vor Tiefenentladung zu schützen und nicht erst später das BMS eingreifen zu lassen.

Vielen Dank!

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

Beitrag von AndyO »

Schade das hier nichts mehr kam. Dass ist genau mein Gedankenansatz. Ich kann zu den Relaissteuerungen noch was analog beistellen. Das hat dann weniger Eigenverbrauch. Erst mal steht und fällt das Ganze mit der Anlaufspannung des HM-300. Der "Wohlfühlbereich" der LiFePO4 liegt zwischen 3,3 und 3,45 Volt. D.h. bei einem 8S sind wir bei 26,4 Volt. Denn voll wird der nicht immer sein und neuer wird der auch nicht. Baut man einen 9S braucht man eine höhere Panelspannung und findet sehr schlecht passende Laderegler bis 31 Volt. Könnte alles so einfach sein, wenn der HM-300 einfach mit 22 Volt anläuft.
Dateianhänge
Spannungkuve-LiFeyPO4_optimales_laden.jpg
Spannungkuve-LiFeyPO4_optimales_laden.jpg (22.96 KiB) 5093 mal betrachtet

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

Beitrag von gzi »

ganschhorn22 hat geschrieben:
Di 19. Dez 2023, 19:01

super gelöst und tolle Skizze!

… MPPT-Spannungsbereich: 29-48V ..
Freut mich dass Dir der Beitrag gefällt!

der MPPT Bereich ist für diesen Anwendungsfall egal. Die Batterie muss ja nicht optimal angesteuert werden.

Wichtig @AndyO : der HM-300 läuft laut Datenblatt bei 22V an . Die Erfahrungen bei Github hatte ich nicht. Er produziert tatsächlich unter 29V (am Subzähler gemessen).

Er würde bis 16V entladen, was natürlich das BMS unterbinden würde. Tatsächlich ist mir das in den Tagen als wir Schnee auf den Modulen hatten auch passiert. Ich hab dann die Einspeiseleistung reduziert.

Victron Batteryprotect ist wahrscheinlich eine Lösung. Oder diese Platine: https://youtu.be/f-iz6WE8GD8?feature=shared. Ich will es aber zentral steuern . Ich habe die Batteriespannung und SOC ohnehin schon in der HomeMatic und kann ja die Einspeisesteckdose abschalten.

Smart wäre eine Notstromreserve, abhängig von der Solarprognose einzustellen.
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AndyO
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Re: Beispiel: Nachteinspeisung von Insel/Akku ins Hausnetz mit Hoymiles HM-300

Beitrag von AndyO »

Ich hab jetzt meinen HM-300 neben mir am Labornetzteil. Hier mal was zu den dynamischen Eigenschaft:

Einschaltmoment:
1h komplett vom Netz, Bei der ersten DC-Verbindung wird kurz ein Kondensator geladen. Da könnten theoretisch aufgrund des geringen Innenwiderstandes des LiFePO4 Akkus ein sehr hoher Strom fließen. Generell sind solche Spikes zu vermeiden. Um kontaktlos zu bleiben werde ich im Lastkreis zwei parallelgeschaltete THERMSICH GEKOPPELTE 5D-20 NTC verwenden. In Summe wird dadurch der Maximalstrom nie überschritten. Sind die NTC eigenerwärmt bleiben 0,1 Ohm (Eigenverbrauch wie bei einem Relais).

Anlaufmoment:
Der HM-300 schaut sich die DC-Spannung erst mal etwa eine halbe Minute an. Dann beginnt er ab 22,5 Volt mit der Produktion. Sein festgelegter Wirkungsgrad zwingt ihn zur Einhaltung des Spannung/Strom Produktes (Energieerhaltungssatz).

Abschaltmoment Unterspannung:
Ab etwa 17 Volt fängt er an die Leistung zu reduzieren und schaltet bei 16 Volt dann komplett ab.

Abschaltmoment Netzausfall:
Hier kann er über den Energieerhaltungsssatz auch nicht anders, als zeitgleich Grid und DC-Current zurückzufahren. Das geschieht unterhalb einer Sekunde. Puffert man das DC-Relais für eine Sekunde kann man lastfrei, also ohne Funkenbildung und Kontaktbrand, abschalten.

Fazit:
Theoretisch würde das auch mit einem 8s LiPoFE4 laufen. Minimalspannung an der Klemme der Zelle wäre 3,15 Volt x 8 = 25,2 Volt. Das setzt aber einen niederohmigen Aufbau zwischen Batterieklemme und Eingang des Wechselrichters voraus. Ich denke, dass die unterschiedlichen Aussagen in den Unterschieden von Letzterem beruhen. Bei 8s müssen alle Zellen des Akku i.O. sein.

P.S.: AhoyDTU unterstütz seit v0.8.42 einen passenden Schaltausgang (astronomische Zeitschaltuhr mit Offset zu Sunset/Sunrise).

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

Beitrag von gzi »

Von NTC Widerständen möchte ich abraten, weil die bei kurzzeitiger Unterbrechung der Spannung sofort „durchschalten“, weil sie noch warm sind. Da finde ich dass das Relais mehr auf der sicheren Seite.

Ansonsten danke für die Messungen und den Hinweis auf Ahoydtu!
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