Die Verwaltung der Elektrizität planen

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Für die Umsetzung vor Ort und die Konfiguration der Hardware auf der Climkit Plattform beachten Sie bitte die Links am Ende des Artikels.

1. Management von Elektrizität und ZEV

Die Lösung von Climkit für das Strommanagement besteht darin, Zähler zur Messung und zum Ablesen des Stromverbrauchs bereitzustellen, die Daten an die Plattform zu übermitteln und eine der verfügbaren Betriebsmethoden zu aktivieren, wie die Erstellung von Individualabrechnungen oder die automatische Verbraucherabrechnung.

Die Lösung wird in der Regel im Rahmen eines Zusammenschlusses zum Eigenverbrauch (ZEV) angewendet.

Sie kann auch in anderen Kontexten eingesetzt werden, zum Beispiel:

• In einem Geschäftsgebäude, um den Verbrauch verschiedener Flächen zu unterscheiden
• Auf einem Campingplatz oder in einem Hafen, um den Verbrauch pro Stellplatz abzurechnen
• In jeder Situation, in der ein Messen, Abrechnen und Fakturieren von Stromverbrauch erforderlich ist

Standard-Anschlussschema eines ZEV

Es gibt verschiedene Arten des Anschlusses von Stromzählern und der Kommunikation, je nach Anzahl der Verbraucher und Gebäude an einem Standort.

Das Standardschema besteht aus einem ZEV mit:

• Nur 1 Netzanschlusspunkt mit einem EW/VNB Eingabe-Zähler
• Mehreren Verbrauchern (Wohnungen, Büros, Allgemeinbereiche usw.), die an private Zähler angeschlossen sind.

Elektrischer Anschluss

Das obige Schema zeigt den Fall eines ZEV mit einem einzigen EW/VNB Zähler am Netzanschluss des Gebäudes.

Verbraucher wie Wohnungen und Allgemeinbereiche werden durch private Zähler gemessen.

Ein privater Zähler misst ebenfalls die PV Produktion (Ausgang des Wechselrichters).

Ein privater Zähler wird ebenfalls am Netzanschluss in Reihe mit dem des EW/VNB installiert.

Die Anzahl der Zähler hängt davon ab, was separat gemessen und abgerechnet werden soll. Hier ist eine Liste der gebräuchlichsten vorzusehenden Zähler:

• Wärmepumpe: um ihren Verbrauch vom Rest der Allgemeinbereiche zu unterscheiden
• Ladestationen für Elektrofahrzeuge
• Batterie mit AC-Anschluss (und nicht DC über einen Hybrid-Wechselrichter)
• Photovoltaik-Wechselrichter: Ein Zähler pro Anlage ermöglicht es, deren Leistung separat zu messen und eventuelle Probleme leichter zu erkennen.

RS485-Kommunikationsbus und Internetverbindung

Ein serieller Kommunikationsbus vom Typ RS485 verbindet jeden Zähler mit der RS485-Schnittstelle des Climkit Gateways.

Die Zähler (Slaves) werden über ein RS485-Busnetz gemäss dem untenstehenden Schema an das Gateway (Master) angeschlossen.

Richtlinien und Empfehlungen für die Kabelverlegung:

• Verwenden Sie ein abgeschirmtes Kabel vom Typ U72 (Aluminiumfolie) 4 × 0,8 mm².
• Alle Geräte müssen in Serie (Daisy-Chain) verbunden werden. Vermeiden Sie Abzweigungen, Stern- oder T-Verbindungen, die Kommunikationsfehler verursachen können.
• Das Kabel darf keine geschlossenen Schleifen bilden.
• Maximale Länge: Ziel < 500 m für einen Sicherheitsspielraum.
• Vermeiden Sie die Verlegung in der Nähe von Geräten, die Interferenzen verursachen könnten (Motoren, Frequenzumrichter...).

Das Gateway selbst ist über seine Ethernet-Schnittstelle mit dem 4G-Router verbunden, der mit einer Multi-Operator-SIM-Karte ausgestattet ist, um die Fernablesung der Zähler zu ermöglichen.

Climkit Angebot

Das Standardangebot von Climkit umfasst die für den Betrieb des Systems erforderlichen Elemente: Hardware, Softwarefunktionen sowie Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Einrichtung.

Die gesamte Hardware wird vorkonfiguriert geliefert, um die Installation zu vereinfachen und eine einwandfreie Kommunikation der Zähler zu gewährleisten.

• Hardware:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • Climkit Gateway
  • Stromzähler
• Softwarefunktionen:
  • Ablesung und Visualisierung der Stromzähler
• Einrichtungsdienstleistung:
  • Technische Koordination und Überprüfung der Zählerablesung
  • Administrative Einrichtung

Alle Produkte werden direkt bei Climkit bestellt.

In den meisten Fällen kann die Installation durch den Installateur ohne Vor-Ort-Einsatz eines Climkit-Technikers durchgeführt werden.

Bei Bedarf steht während der Inbetriebnahme telefonische Unterstützung zur Verfügung.

Details der verwendeten Hardware

4G-Router

Eine Internetverbindung ist für den Betrieb des Systems unerlässlich. Wenn keine Verbindung verfügbar ist, kann Climkit diese über einen 4G-Router bereitstellen, der mit einer aktiven Multi-Operator-SIM-Karte ausgestattet ist.

Die Verwendung des Climkit TRB140 4G-Routers bietet mehrere Vorteile:

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich leicht im Stromverteiler direkt auf der DIN-Schiene installieren
• Vollständige Lieferung: Wird mit DIN-Schienen-Halterung und 24V DC Netzteil geliefert
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Preiswerte Internetverbindung

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway liest die an seinen RS485-Port angeschlossenen Zähler über das Modbus-Protokoll aus und überträgt die Ablesungen über das Internet an die Climkit Plattform.

Stromzähler

Stromzähler ermöglichen die Messung des Verbrauchs, der Produktion sowie der aus dem Netz bezogenen und in das Netz eingespeisten Elektrizität.

Bei einem Anschluss unter 80A liefert Climkit direkte Stromzähler (<80A), d. h. die Leiterdrähte führen direkt durch den Zähler.

Das in der Regel gelieferte Modell ist der Eastron SDM630Modbus Zähler. Der Zähler ist 4 DIN-Module breit und wird direkt im Stromverteiler auf einer DIN-Schiene oder in einem passenden Gehäuse installiert (siehe T-Box unten).

Falls die Anschlussstärke 80A übersteigt, liefert Climkit indirekte Zähler (SW), d. h. die Leiterdrähte führen durch Stromwandler (TI), die ihrerseits mit dem Zähler verbunden sind.

• Das in der Regel gelieferte Modell ist der Eastron SDM630MCT Zähler.

Stromwandler (TI)

Die TI werden entsprechend der Stromstärke des Anschlusses und dem Durchmesser des Leiters ausgewählt, auf den der TI aufgeclippst wird.

Climkit liefert TI von 100 A bis 2000 A.

Die TI werden direkt auf das Kabel oder die Kupferschiene jeder Phase geclippst. Achten Sie auf den Kabelquerschnitt im Verhältnis zum Durchmesser des TI.

Andere TI mit grösserem Durchmesser können für spezifische Fälle bestellt werden. Bitte bei der Bestellung angeben.

Gehäuse und Zählerplatte T-Box

Um die Installation der Zähler auf den EW/VNB Zählerplätzen zu erleichtern, können DIN-Schienengehäuse mit Befestigungsplatte bestellt werden.

DIN-Schienengehäuse auf Befestigungsplatte T (H: 36cm, B: 21cm)

Option: Vorverdrahtetes Einspeise-Tableau

Climkit bietet ein vorverdrahtetes Einspeise-Tableau an, das am Netzanschlusspunkt des Standorts alle für einen ZEV notwendigen Elemente (Photovoltaik, Batterie und Ladestationen) zusammenfasst.

Es beinhaltet:

• den Netzanschluss (bis zu 160 A je nach Variante)
• den EW/VNB Zählerplatz
• die Abgänge für PV-Wechselrichter (≤ 30 kVA), AC-Batterie und Ladestationen
• die privaten Zähler für Allgemein, PV, Batterie und Ladestationen
• die Climkit Kommunikationsinfrastruktur (Gateway, Multi-Operator 4G-Router, PoE-Ethernet-Switch)

Montagefertig und von Climkit entwickelt, vereint es die für die Integration der Lösungen erforderliche Einspeise- und Kommunikationsinfrastruktur.

In der Schweiz mit Komponenten von Schneider Electric assemblieret, ist es in zwei Varianten erhältlich:

Variante bis 80 A (Direktmessung)

Variante bis 160 A (Indirektmessung mit TI)

Variante mit Cloud Gateway

Anstatt ein Climkit Gateway zu verwenden, ist es möglich, ein virtuelles Gateway über das MQTT-Protokoll zu nutzen, indem ein Router (LAN oder 4G) mit einem RS485-Ethernet-Konverter kombiniert wird.

Schema Cloud Gateway mit 4G-Router

Schema mit LAN-Router

2. Anschlussvarianten

Microgrid Schema: Standort bestehend aus mehreren Gebäuden

Das Microgrid Schema besteht aus einem Zusammenschluss (ZEV) mit folgenden Merkmalen:

• Ein einziger Netzanschlusspunkt, ausgestattet mit einem EW/VNB Eingabe-Zähler, der sich in der Regel in einer separaten Niederspannungshauptverteilung (NSHV) oder in einem der Gebäude des Standorts befindet.
• Mehrere Gebäude, die an diesen selben Netzanschlusspunkt angeschlossen sind.
• Zahlreiche Verbraucher (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsräume usw.), die jeweils an einen individuellen Zähler angeschlossen sind.

Dieses Schema kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn die privaten Zähler auf verschiedene Punkte des Standorts verteilt sind. Für den Anschluss und das Auslesen der Zähler sind dann mehrere Varianten möglich:

• Installation eines Busses zwischen den Gebäuden, der über jeden Zähler zum zentralen Climkit Gateway führt.
• Installation eines Climkit Gateways in jedem Gebäude, wobei jedes zur Datenübertragung mit dem Internet verbunden ist.
• Empfohlen: Vernetzung aller Gebäude über ein lokales IP-Netzwerk (RJ45-Verkabelung oder Glasfaser). Jede Zählerinstallation wird an einen RS485-Ethernet-Konverter angeschlossen, der seinerseits mit dem LAN des Standorts verbunden ist. Diese Architektur ermöglicht eine effiziente Zentralisierung der Daten bei gleichzeitiger Flexibilität der Infrastruktur (siehe Schema unten).

Diese letzte Variante wird empfohlen, da sie mehrere Vorteile bietet:

• Erhöhte Zuverlässigkeit: Sie vermeidet Verbindungsprobleme im Zusammenhang mit dem physischen Bus zwischen Gebäuden, dessen Diagnose und Fehlerbehebung komplex sein können.
• Materialeinsparung: Es müssen nur ein einziges Gateway und ein einziger Router für den gesamten Standort installiert werden, was die Architektur vereinfacht und Kosten senkt.

Microgrid Schema mit vZEV mit mehreren Netzanschlüssen

Das Microgrid Schema mit vZEV besteht aus:

• Mehreren Netzanschlusspunkten, jeder mit seinem EW/VNB Zähler
• Mehreren vernetzten Gebäuden
• Mehreren Verbrauchern (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsräume usw.), die entweder mit einem privaten Zähler oder einem EW/VNB Zähler ausgestattet sind
• Mehreren Photovoltaikanlagen, die von einem privaten Zähler oder einem EW/VNB Zähler gemessen werden

Funktionsprinzip:

Der produzierte Strom wird zwischen den Gebäuden aufgeteilt. Die EW/VNB Zähler werden virtuell gruppiert, um eine einzige Rechnung für den Netzbezug zu erstellen.

Die privaten Zähler werden direkt vom Climkit Gateway ausgelesen, während das EW/VNB die Daten seiner Zähler an Climkit übermittelt. Sämtliche Informationen werden auf der Climkit Plattform zentralisiert.

Schema für Einzelverbraucher

Dieses Schema gilt für Standorte mit:

• Einem einzigen Netzanschlusspunkt
• Einem einzigen Verbraucher
• Einer einzigen Photovoltaikanlage

Anwendungsbeispiel: Ein Einfamilienhaus oder ein Geschäftsgebäude mit einer Photovoltaikanlage.

Mindestens zwei Zähler werden installiert: ein Eingabe-Zähler in Serie mit dem EW/VNB Zähler und ein Produktionszähler für die Photovoltaik.

Der Verbrauch muss nicht direkt gemessen werden: Er wird rechnerisch aus den Werten der beiden anderen Zähler ermittelt (Verbrauch = Produktion + Netzbezug oder - Einspeisung).

Variante Cloud Gateway mit LAN-Router (oder 4G)

3. Optimierung des Eigenverbrauchs

Das Optimierungssystem von Climkit ermöglicht es, den Autarkiegrad einer Photovoltaikanlage zu erhöhen, indem bestimmte Geräte in Abhängigkeit von der Solarstromproduktion gesteuert werden.

Der ins Stromnetz zurückgeführte PV-Überschuss wird so begrenzt und man gewinnt an Unabhängigkeit, indem man zum Beispiel Warmwasser mit Solarenergie erzeugt.

Die Geräte (Warmwasserbereiter, Wärmepumpen, Heizkörper, Poolpumpen etc.) werden über ein Relais gesteuert. Es ist auch möglich, bestimmte Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu steuern (über WLAN oder Ethernet).

Climkit Angebot

Hier sind die zusätzlichen Produkte zur Ermöglichung der Optimierung des Eigenverbrauchs:

• Hardware:
  • Relais-I/O-Modul
• Softwarefunktionen:
  • Optimierung des Eigenverbrauchs
• Einrichtungsdienstleistung:
  • Technische Koordination und Konfiguration
  Alle diese Produkte werden direkt bei Climkit bestellt. In der Regel ist kein Vor-Ort-Einsatz eines Climkit-Technikers für die Inbetriebnahme erforderlich. Die Komponenten werden vorkonfiguriert geliefert, sodass der Installateur die Inbetriebnahme einfach selbst durchführen kann, bei Bedarf mit telefonischer Unterstützung durch den technischen Support von Climkit.

Details der verwendeten Hardware

Relais-I/O-Modul

Das von Climkit gelieferte WP8024 I/O-Modul verfügt über 4 Relais.

Es wird mit einem 24V DC DIN-Schienen-Netzteil geliefert und über RS485-Modbus mit dem Climkit Gateway verbunden (wie die Stromzähler).

Potenzialfreie Kontakte (z. B. SG-ready der Wärmepumpe) können direkt an ein Relais des Moduls angeschlossen werden.

Im Falle eines Warmwasserbereiters steuern die Relais des Moduls Schaltschütze, die wiederum den Warmwasserbereiter einschalten.

Ein dreiphasiger Heizstab kann mit einem unabhängigen Relais pro Phase angeschlossen werden, um eine stufenweise Einschaltung zu ermöglichen und den Eigenverbrauch auch bei geringer PV-Produktion zu maximieren.

Falls 4 Relais nicht ausreichen, können mehrere Module an das Climkit Gateway angeschlossen werden.

Es wird empfohlen, einen 3-Stufenschalter zwischen dem Relaismodul und dem zu steuernden Gerät zu installieren, um letzteres manuell einschalten zu können.

Positionen:

• Oben (I): Automatik gesteuert durch das Relaismodul und das Optimierungssystem
• Mitte (0): Erzwungener Stopp
• Unten (II): Erzwungener Einschaltbetrieb

Typisches Modell: Hager SFB116

4. Installation einer Batterie

Im Falle einer Installation mit einer AC-Batterie (ausgestattet mit eigenem Laderegler-Wechselrichter) ist es zwingend erforderlich, dieses System an eine spezifische Climkit Batterieanzeige anzuschliessen und diese auf der Plattform im Modus "Batterie" zu konfigurieren.

5. Nächste Schritte