Photovoltaik-Verbraucher Optimierung

 

Effizienzsteigerung einer Eigenverbrauchs-Photovoltaik

durch Steuerung von Verbrauchern

Beispiel anhand zusätzlicher Heizungsunterstützung via RaspberryPI

 

Daten Beispiel-Anlage:

Installationsort:                              Hausdach 1-Familien Haus

Himmelsausrichtung:                  -50° [Bezug von Süden] S-O Ausrichtung

Neigungswinkel:                          22°

Installierte PV-Leistung:              9,57kWp

Anzahl der Zellen:                        33 (je 290 Wp)

Hersteller der Zellen:                  Si-Module (Freiburg)

Typ der Module:                          SI-Lucid Black  M290

Anzahl dr Wechselrichter:          1Stück (3Phasig)

Hersteller des Wechselrichters: Kostal Solar Electric

Typ des Wechselrichters:            Piko10

Eigenverbrauchsmessung:          via Messwandler durch den Wechselrichter

Hersteller Messwandler:              MBS AG (Sulzbach Messwandler)

Typ Messwandler:                        ASRD 14 3x50/1A

Vergütungssatz:                           0,127€/kWh

Strombezugskosten                     0,252€/kWh

 

Daten Primärheizung:

Artder Heizung:                            Holz-Vergaser

Hersteller:                                     HDG

Typ:                                               Navora

Verbrauch:                                    ca 10 Ster Holz pro Jahr (je ca 55 bis 65 Euro)

Ladung der Speicher von oben

 

Daten Sekundärheizung:

Art:                                               Vakuumröhrenkollektor

Hersteller:                                    Paradigma

Typ:                                              Plasma

Mennge und größe:                     2x 4m²

Ladung der Speicher von Oben

 

Daten der Speicher:

Hersteller:                                    HDG

Typ:                                              System-Schichtspeicher Typ PS

Menge und größe:                       2x 1000 Liter

Jeweils 10x 1½ Zoll Anschlüsse

 

Wie man eindeutig erkennen kann ist die erzeugte Leistung den Tag über meist größer als die verbrauchte Leistung, was somit zur Einspeißung führt.

Da der Heizungsbedarf und Bedarf an warmen Wasser im Herbst und Winter jedoch erhöht ist, er gibt sich die Schlussfolgerung den Überschuss der PV-Anlage in Heizleistung um zu legen.

Hierzu wurde ein RaspberryPI verwendet, welcher via dem Webserver des Wechselrichters die Daten der aktuellen PV-Leistung und des aktuellen Hausverbrauchs ausliest, daraus die Überschussleistung errechnet und via GPIO-Ausgänge einzelne Heizleistungen gezielt zuschaltet um den Eigenverbrauch der PV-Ertragsleistung an zu gleichen und die erzeugte Wärme in den 2000Liter Wasserspeicher einspeichert.

 


Genommen wird hierfür ein standart drei Phasen Heizstab mit 3x2000 Watt um eine Gesammtleistung von 6kW zu erlangen. Wichtig ist hierbei, dass es ein Heizstab mit sicherheitsbegrenzung ist, dass die Speicher nur bis zu einer maximalen Temperatur beheizt werden können mit den Stäben.

Der RaspberryPi steuert den Heizstab in verschiedenen Stufen an

Stufe 1 = 500 Watt

Stufe 2 = 1000 Watt

Stufe 3 = 1500 Watt

Stufe 4 = 2000 Watt

Stufe 5 = 2500 Watt

Stufe 6 = 3000 Watt

Stufe 7 = 3500 Watt

Stufe 8 = 4000 Watt

Stufe 9 = 4500 Watt

Stufe 10 = 5000 Watt

Stufe 11 = 5500 Watt

Stufe 12 = 6000 Watt

 Da die niedrigste eigentlich benützbare Leistung des Heizelementes jedoch 2000 Watt beträgt benützen wir hier ein kleines Hilfsmittel um die Zwischenschritte zu ermöglichen.

Dabei kommt ein SolidState Voltage Regulator zum Einsatz.

Dieses Element ermöglicht es die Spannung die einem der drei Heizstäbe zugeführt wird zu begrenzen und somit die erbrachte Heizleistung zu reduzieren.

Man kann sich das ganze als einfachen Dimmer vorstellen, der via Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt arbeitet und somit die Sinuswelle um einen bestimmten Bereich verändert.

 

Hier sieht man als Beispiel der Regulierung der Leistung ein 60 Watt Leuchtmittel, welches drastisch in der Leistung Reduziert wurde.

Der regelnde SolidStateVoltageRegulator steckt hierbei in der Abzweigdose und bekommt seine Leistungsvorgabe von dem daran angeschlossenem Potentiometer.

 

Als kleiner Demonstrations Zweck, haben wir mit dem RaspberryPi auf der Messe einfach jeh nach geschalteter Leistungsstufe eine LED angesteuert.

In diesem Falle gibt es jedoch nur 5 Stufen da nur 5 LEDs vorhanden sind.