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. Elektrizitätsmanagement und ZEV

Die Lösung für das Elektrizitätsmanagement von Climkit besteht darin, Zähler zur Messung und Ablesung 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 Gewerbegebäude, um den Verbrauch der verschiedenen 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

Standardanschluss-Schema 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 allgemeine Teile werden durch private Zähler gemessen.

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

Ein privater Zähler wird ebenfalls am Netzanschluss in Serie zum Zähler des EW/VNB installiert.

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

• Wärmepumpe: um ihren Verbrauch vom Rest des Allgemeinverbrauchs zu unterscheiden
• Ladestationen für Elektrofahrzeuge
• Batterie bei AC-Kopplung (da bei DC-Kopplung hinter einem Hybrid-Wechselrichter die Batterie bereits durch den Produktionszähler gemessen wird).
• 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 Gateway.

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

Richtlinien und Empfehlungen für das Verlegen des Kabels:

• Verwenden Sie ein abgeschirmtes Kabel vom Typ U72 (Aluminiumfolientyp) 4 × 0,8 mm².
• Alle Geräte müssen in Serie (Daisy-Chain) verbunden sein. Vermeiden Sie Abzweigungen, Stern- oder T-Verbindungen, die Kommunikationsfehler verursachen können.
• Das Kabel darf keine geschlossenen Schleifen bilden.
• Maximale Länge: < 500 m für eine Sicherheitsmarge anstreben.
• Vermeiden Sie die Verlegung in der Nähe von Geräten, die Störungen verursachen 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 die Fernablesung der Zähler zu ermöglichen.

Climkit Angebot

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

Das gesamte Material wird vorkonfiguriert geliefert, um die Installation zu vereinfachen und eine korrekte Kommunikation der Zähler zu gewährleisten.

• Hardware:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • Gateway Climkit
  • Stromzähler
• Softwarefunktionen:
  • Ablesung und Visualisierung der Stromzähler
• Einrichtungsleistung:
  • 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.

Ein telefonischer Support steht bei Bedarf während der Inbetriebnahme 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 mit einer aktiven Multi-Operator SIM-Karte bereitstellen.

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

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

Gateway Climkit

Das Gateway Climkit 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

Die Stromzähler ermöglichen die Messung des Verbrauchs, der Produktion sowie der importierten und exportierten Energie (PV-Überschuss) ins Netz.

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

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

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

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

Stromwandler (TI)

Die TI werden entsprechend der Anschlussstärke und dem Durchmesser des Leiters ausgewählt, auf den der TI aufgeclipst wird.

Climkit liefert TI von 100 A bis 2000 A.

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

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

Gehäuse und T-Box Zählerplatte

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

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

Option: Vorverdrahtetes Erschliessungstableau

Climkit bietet ein vorverdrahtetes Erschliessungstableau an, das es ermöglicht, am Netzanschluss-Punkt des Standorts alle für einen ZEV notwendigen Elemente (Photovoltaik, Batterie und Ladestationen) zusammenzufassen.

Es beinhaltet:

• 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 Erschliessungs- und Kommunikationsinfrastruktur.

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

Variante bis zu 80 A (Direktmessung)

Variante bis zu 160 A (indirekte Messung mit TI)

Variante mit Cloud Gateway

Anstatt ein Climkit Gateway zu verwenden, ist es möglich, sich für ein virtuelles Gateway unter Verwendung des MQTT-Protokolls zu entscheiden, indem ein Router (LAN oder 4G) mit einem RS485-Ethernet-Konverter kombiniert wird.

Schema Cloud Gateway mit 4G-Router

Schema mit LAN-Router

Optimierung und Speicherung der Energie

Zusätzlich zur Messung und Abrechnung ermöglicht Climkit die Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils des vor Ort produzierten Solarstroms, indem Geräte je nach Überschuss gesteuert werden (Warmwasser, Wärmepumpe, Ladestationen) und eine Batterie verwaltet wird.

Für die Planung dieser Funktionen beziehen Sie sich auf Optimierung und Speicherung der Energie planen.

2. Anschlussvarianten

Microgrid-Schema: Standort bestehend aus mehreren Gebäuden

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

• Ein einziger Netzanschlusspunkt zum öffentlichen Netz, ausgestattet mit einem EW/VNB Eingabe-Zähler, der sich in der Regel in einem separaten HV-Raum oder in einem der Gebäude des Standorts befindet.
• Mehrere Gebäude, die an diesen selben Netzanschlusspunkt angeschlossen sind.
• Zahlreiche Verbraucher (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsräume usw.), jeder mit einem individuellen Zähler verbunden.

Dieses Schema wird insbesondere dann angewendet, wenn die privaten Zähler auf verschiedene Punkte des Standorts verteilt sind. Mehrere Varianten sind dann für den Anschluss und das Ablesen der Zähler möglich:

• Installation eines Busses zwischen den Gebäuden, der über jeden Zähler bis zum zentralen Climkit Gateway führt.
• Installation eines Climkit Gateway in jedem Gebäude, das jeweils zur Datenübertragung mit dem Internet verbunden ist.
• Empfohlen: Verbindung aller Gebäude über ein lokales IP-Netzwerk (RJ45-Verkabelung oder Glasfaser). Jede Zählerinstallation wird mit einem RS485-Ethernet-Konverter verbunden, der seinerseits an das LAN des Standorts angeschlossen ist. Diese Architektur ermöglicht eine effiziente Zentralisierung der Daten bei gleichzeitiger Gewährleistung der 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.
• Hardware-Einsparung: Es ermöglicht die Installation von nur einem Gateway und einem Router für den gesamten Standort, was die Architektur vereinfacht und Kosten senkt.

Microgrid-Schema mit vZEV mit mehreren Netzanschlüssen

Das Microgrid-Schema mit vZEV (virtueller ZEV) besteht aus:

• Mehreren Netzanschlusspunkten zum öffentlichen Netz, jeder mit seinem EW/VNB Zähler
• Mehreren miteinander verbundenen 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 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. Sämtliche Informationen werden auf der Climkit-Plattform zentralisiert.

Einelverbraucher-Schema

Dieses Schema gilt für Standorte mit:

• Einem einzigen Netzanschlusspunkt zum 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 Zähler für die PV Produktion.

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

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

3. Nächste Schritte