Planung der Elektrizitätsverwaltung

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

1. Management von Elektrizität und RCP

Die Lösung für das Elektrizitätsmanagement von Climkit besteht darin, Zähler zur Messung und zum Auslesen 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 (RCP) angewendet.

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

• In einem Geschäftsgebäude, um den Verbrauch der verschiedenen Flächen zu unterscheiden
• Auf einem Campingplatz oder in einem Hafen, um den Verbrauch pro Stellplatz abzurechnen
• In jeder Situation, die das Messen, Abrechnen und Fakturieren von Stromverbrauch erfordert

Standardanschlussplan eines RCP

Es gibt verschiedene Anschlussarten für Stromzähler und Kommunikation, abhängig von der Anzahl der Verbraucher und Gebäude an einem Standort.

Das Standardschema besteht aus einem RCP mit:

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

Elektrischer Anschluss

Das obige Schema zeigt den Fall eines RCP mit einem einzigen EW/VNB-Zähler am elektrischen Hauseingang.

Verbraucher wie Wohnungen und Allgemeinflächen werden durch private Zähler gemessen.

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

Ein privater Zähler wird zudem in Serie zum Zähler des EW/VNB am Hauseingang installiert.

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

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

RS485-Kommunikationsbus und Internetverbindung

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

Die Zähler (Slaves) sind über ein RS485-Busnetz gemäss dem untenstehenden Schema mit dem Gateway (Master) verbunden.

Richtlinien und Empfehlungen für das Einziehen des Kabels:

• 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 eine Sicherheitsmarge.
• Vermeiden Sie die Verlegung in der Nähe von Geräten, die Interferenzen erzeugen könnten (Motoren, Frequenzumrichter...).

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

Climkit Angebot

Das Climkit Standardangebot umfasst die für den Betrieb des Systems notwendigen Elemente: Hardware, Softwarefunktionen sowie die mit der Einrichtung verbundenen Dienstleistungen.

Das gesamte Material 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
• Dienstleistung Installation:
  • 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 der Inbetriebnahme steht bei Bedarf eine 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 mit einer aktiven Multi-Operator-SIM-Karte ausgestatteten 4G-Router bereitstellen.

Die Verwendung des TRB140 Routers von Climkit bietet mehrere Vorteile:

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich einfach im Schaltschrank direkt auf der Hutschiene installieren
• Vollständige Lieferung: Geliefert mit Hutschienenhalterung und 24V DC Netzteil
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Internetverbindung zu geringen Kosten

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway liest die an seinen RS485-Port angeschlossenen Zähler über das Modbus-Protokoll aus und überträgt die Relevé d'un compteur über das Internet an die Climkit-Plattform.

Stromzähler

Die Stromzähler ermöglichen die Messung des Verbrauchs, der Produktion sowie der importierten und in das Netz exportierten Energie.

Bei einem Anschluss von weniger als 80A liefert Climkit direkte Stromzähler, was bedeutet, dass die Leiterdrähte direkt durch den Zähler geführt werden.

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

Falls die Stromstärke des Anschlusses (Amperezahl) 80A überschreitet, liefert Climkit indirekte Zähler, was bedeutet, dass die Leiterdrähte durch Transformateurs d'intensité (TI) geführt werden, die wiederum mit dem Zähler verbunden sind.

• Das in der Regel gelieferte Modell ist der Eastron SDM630MCT

Stromwandler (TI)

Die TI werden entsprechend der Anschlussstärke 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.

Für spezifische Fälle mit grösserem Durchmesser können andere TI 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 Hutschienengehäuse mit Befestigungsplatte bestellt werden.

Hutschienengehäuse auf Befestigungsplatte T (H: 36cm, B: 21cm)

Option: Vorverdrahtetes Eingangstableau

Climkit bietet ein vorverdrahtetes Eingangstableau an, das am Hausanschluss des Standorts alle für einen RCP notwendigen Elemente (Photovoltaik, Batterie und Ladestationen) zusammenfasst.

Es integriert:

• den Netzanschluss (je nach Variante bis zu 160 A)
• 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 notwendige Hauptverteilungs- und Kommunikationsinfrastruktur.

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

Variante bis 80 A (direkte Messung)

Variante bis 160 A (indirekte Messung mit TI)

Variante mit Gateway Cloud

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

Schema Gateway Cloud mit 4G-Router

Schema mit LAN-Router

2. Anschlussvarianten

Microgrid-Schema: Standort bestehend aus mehreren Gebäuden

Das Microgrid-Schema besteht aus einem RCP mit folgenden Merkmalen:

• Ein einziger EW/VNB-Eingabe-Zähler am öffentlichen Netz, der sich in der Regel in einem separaten Hauptverteilraum oder in einem der Gebäude des Standorts befindet.
• Mehrere Gebäude, die an diesen gleichen Einspeisepunkt angeschlossen sind.
• Zahlreiche Verbraucher (Wohnungen, Büros, Allgemeinflächen usw.), die jeweils mit einem Individualzähler verbunden 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 von jedem Zähler bis zum zentralen Climkit Gateway führt.
• Installation eines Climkit Gateway in jedem Gebäude, das jeweils zur Datenübertragung mit dem Internet verbunden ist.
• Empfohlen: Zusammenschaltung aller Gebäude über ein lokales IP-Netzwerk (RJ45-Verkabelung oder Glasfaser). Jede Zählerinstallation wird mit einem RS485-Ethernet-Konverter verbunden, der wiederum an das LAN-Netzwerk des Standorts angeschlossen 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 den Gebäuden, dessen Diagnose und Fehlerbehebung komplex sein können.
• Materialersparnis: Es muss 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 (virtuellem RCP) mit mehreren Einspeisungen

Das Microgrid-Schema mit vZEV besteht aus:

• Mehreren Anschlusspunkten an das öffentliche Netz, jeder mit seinem EW/VNB-Zähler
• Mehreren miteinander verbundenen Gebäuden
• Mehreren Verbrauchern (Wohnungen, Büros, Allgemeinflächen usw.), die entweder mit einem privaten Zähler oder einem EW/VNB-Zähler ausgestattet sind
• Mehreren Photovoltaikanlagen, die durch einen privaten Zähler oder einen EW/VNB-Zähler gemessen werden

Funktionsprinzip:

Der produzierte Strom wird zwischen den Gebäuden geteilt. Die EW/VNB-Zähler werden virtuell zusammengefasst, 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. Alle Informationen werden auf der Climkit Plattform zentralisiert.

Schema Einzelverbraucher

Dieses Schema gilt für Standorte mit:

• Einem einzigen Einspeisepunkt am öffentlichen Netz
• Einem einzigen Verbraucher
• Einer einzigen Photovoltaikanlage

Anwendungsbeispiel: Ein Einfamilienhaus oder ein Gewerbegebäude mit einer Photovoltaikanlage.

Es werden mindestens zwei Zähler installiert: ein Eingabe-Zähler in Serie zum 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 Gateway Cloud 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 Sonnenenergieproduktion gesteuert werden.

Der PV-Überschuss, der ins Netz zurückgespeist wird, wird so begrenzt, und man gewinnt an Autarkie, indem zum Beispiel Warmwasser mit Sonnenenergie erzeugt wird.

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

Climkit Angebot

Zusätzliche Produkte zur Optimierung des Eigenverbrauchs:

• Hardware:
  • Relais I/O Modul
• Softwarefunktionen:
  • Optimierung des Eigenverbrauchs
• Dienstleistung Installation:
  • Technische Koordination und Konfiguration
  Alle diese Produkte werden direkt bei Climkit bestellt. In der Regel ist für die Inbetriebnahme kein Einsatz eines Climkit-Technikers vor Ort 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 Hutschienen-Netzteil geliefert und über RS485-Modbus an das Climkit Gateway angeschlossen (wie die Stromzähler).

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

Im Falle eines Warmwasserspeichers steuern die Relais des Moduls Schaltschütze, die wiederum den Warmwasserspeicher 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.

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

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

Positionen:

• Oben (I): Automatik gesteuert durch das Relaismodul und das Optimierungssystem
• Mitte (0): Aus
• Unten (II): Handbetrieb (Ein)

Typisches Modell: Hager SFB116

4. Installation einer Batterie

Im Falle einer Installation mit einer AC-Batterie (ausgestattet mit eigenem Batteriewechselrichter) ist es zwingend erforderlich, dieses System an einen spezifischen Climkit Batteriezähler anzuschliessen und diesen auf der Plattform im Modus „Batterie“ zu konfigurieren.

5. Nächste Schritte