Planung der Elektrizitäts- und RCP-Verwaltung

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Für die Implementierung vor Ort und die Konfiguration der Geräte auf der Climkit-Plattform siehe die Links am Ende des Artikels.

1. Strommanagement und ZEV (Zusammenschluss zum Eigenverbrauch)

Die Strommanagementlösung von Climkit besteht darin, Zähler zur Messung und Erfassung des Stromverbrauchs bereitzustellen, die Daten an die Plattform zu übertragen und eine der verfügbaren Betriebsarten zu aktivieren, wie z. B. die Erstellung individueller Abrechnungen oder die automatische Abrechnung der Verbraucher.

Die Lösung wird typischerweise im Rahmen eines Zusammenschlusses zum Eigenverbrauch (ZEV) angewendet.

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

• In einem Geschäftsgebäude, um die Verbrauchswerte verschiedener Flächen zu unterscheiden
• Auf einem Campingplatz oder in einem Yachthafen zur Abrechnung des Verbrauchs pro Stellplatz
• In jeder Situation, in der Stromverbräuche gemessen, abgerechnet und in Rechnung gestellt werden müssen

Standard-Anschlussplan eines ZEV

Abhängig von der Anzahl der Verbraucher und Gebäude an einem Standort gibt es verschiedene Anschlussarten für Stromzähler und Kommunikation.

Der Standardplan besteht aus einem ZEV mit:

• Einem einzigen Netzeinspeisepunkt mit einem Netzanschlusspunkt-Zähler (GRD-Zähler)
• Mehreren Verbrauchern (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsbereiche usw.), die an private Zähler angeschlossen sind.

Elektrischer Anschluss

Der obige Plan zeigt den Fall eines ZEV mit einem einzigen GRD-Zähler am elektrischen Eingang des Gebäudes.

Verbraucher wie Wohnungen und Gemeinschaftsbereiche werden über private Zähler gemessen.

Ein privater Zähler misst auch die photovoltaische Produktion (Ausgang des Wechselrichters).

Ein privater Zähler wird auch in Reihe zum Eingang des Netzbetreibers installiert.

Die Anzahl der Zähler hängt davon ab, was separat gemessen und abgerechnet werden muss. Hier ist eine Liste der gängigsten Zähler, die eingeplant werden sollten:

• Wärmepumpe: um ihren Verbrauch von dem der Gemeinschaftsbereiche zu unterscheiden
• Ladestationen für Elektrofahrzeuge
• AC-gekoppelte Batterie (nicht DC über einen Hybrid-Wechselrichter)
• Photovoltaik-Wechselrichter: Ein Zähler pro Installation ermöglicht die separate Messung ihrer Leistung und erleichtert die Erkennung potenzieller Probleme.

RS485-Kommunikationsbus und Internetverbindung

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

Die Zähler (Slaves) werden über ein RS485-Bus-Netzwerk mit dem Gateway (Master) gemäß dem folgenden Schema verbunden.

Richtlinien und Empfehlungen für die Kabelverlegung:

• Verwenden Sie ein geschirmtes U72-Kabel (Aluminiumfolienschirm) 4 × 0,8 mm².
• Alle Geräte müssen in Reihe geschaltet werden (Daisy-Chain). Vermeiden Sie Abzweigungen, Sterne oder T-Verbindungen, die Kommunikationsfehler verursachen können.
• Das Kabel darf keine geschlossenen Schleifen bilden.
• Maximale Länge: Anstreben von < 500 m für eine Sicherheitsmarge.
• Vermeiden Sie die Nähe zu Geräten, die Interferenzen verursachen könnten (Motoren, Frequenzumrichter usw.).

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

Climkit Angebot

Das Standardangebot von Climkit umfasst die notwendigen Komponenten für den Systembetrieb: Hardware, Softwarefunktionen sowie Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Einrichtung.

Alle Hardware wird vorkonfiguriert geliefert, um die Installation zu vereinfachen und eine korrekte Kommunikation der Zähler zu gewährleisten.

• Hardware:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • Climkit Gateway
  • Stromzähler
• Softwarefunktionen:
  • Ablesen und Erfassen der Stromzählerstände
• Einrichtungsleistung:
  • Technische Koordination und Überprüfung der Zählerstände
  • Administrative Inbetriebnahme

Alle Produkte werden direkt bei Climkit bestellt.

In den meisten Fällen kann die Installation vom Installateur ohne Eingriff eines Climkit-Technikers vor Ort durchgeführt werden.

Ein telefonischer Support steht bei der Inbetriebnahme bei Bedarf zur Verfügung.

Details der verwendeten Hardware

4G-Router

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

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

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich einfach im Schaltschrank auf der DIN-Schiene montieren
• Komplette Lieferung: Wird mit DIN-Schienenhalterung und 24V DC Netzteil geliefert
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiger 4G-Abonnement: Kostengünstige Internetverbindung

Climkit Gateway

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

Stromzähler

Die Stromzähler ermöglichen die Messung des Verbrauchs, der Produktion sowie des aus dem Netz bezogenen und ins Netz zurückgespeisten Stroms.

Bei einem Anschluss unter 80A liefert Climkit direkte Zähler, d. h., die stromführenden Leiter werden direkt durch den Zähler geführt.

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

Wenn die Anschlussstromstärke (Ampere) 80A überschreitet, liefert Climkit indirekte Zähler, d. h., die stromführenden Leiter werden durch Stromwandler (CT) geführt, die ihrerseits an den Zähler angeschlossen sind.

• Das üblicherweise gelieferte Modell ist der Eastron SDM630MCT-Zähler

Stromwandler (CT)

Die CTs werden entsprechend der Netzanschlussstromstärke und dem Durchmesser des Leiters ausgewählt, um den der CT geklemmt wird.

Climkit liefert CTs von 100 A bis 2000 A.

Die CTs werden direkt auf das Kabel oder die Kupferstange jeder Phase geklemmt. Achten Sie auf den Kabelquerschnitt im Verhältnis zum Durchmesser des CT.

Für spezielle Fälle mit größeren Durchmessern können weitere CTs bestellt werden. Dies muss bei der Bestellung angegeben werden.

T-Box Gehäuse und Zählermontageplatte

Um die Installation von Zählern an den GRD-Zählerplätzen zu erleichtern, können DIN-Schienengehäuse mit Montageplatten bestellt werden.

DIN-Schienengehäuse auf T-Montageplatte (H: 36cm, L:21cm)

Variante mit Cloud Gateway

Anstelle der Verwendung eines Climkit Gateways kann eine virtuelle Gateway-Instanz über das MQTT-Protokoll gewählt werden, 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

Mikronetz-Schema: Standort mit mehreren Gebäuden

Das Mikronetz-Schema besteht aus einem ZEV mit den folgenden Merkmalen:

• Ein einziger öffentlicher Netzeinspeisepunkt, ausgestattet mit einem GRD-Einspeisezähler, der sich in der Regel in einem separaten Hauptverteilerraum oder in einem der Gebäude des Standorts befindet.
• Mehrere Gebäude, die an denselben Einspeisepunkt angeschlossen sind.
• Mehrere Verbraucher (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsräume usw.), die jeweils an einen individuellen Zähler angeschlossen sind.

Dieses Schema wird insbesondere angewendet, wenn die privaten Zähler an verschiedenen Stellen des Standorts verteilt sind. Hierbei sind mehrere Varianten für den Anschluss und die Zählerablesung möglich:

• Installation eines Busses zwischen den Gebäuden, der an jedem Zähler vorbeiführt bis zum zentralen Climkit Gateway.
• Installation eines Climkit Gateways in jedem Gebäude, wobei jedes einzeln mit dem Internet verbunden ist, um die Datenübertragung zu gewährleisten.
• Empfohlen: Zusammenschluss aller Gebäude über ein lokales IP-Netzwerk (RJ45-Verkabelung oder Glasfaser). Jede Zählerinstallation wird mit einem RS485-Ethernet-Konverter verbunden, der wiederum an das lokale LAN des Standorts angeschlossen wird. Diese Architektur ermöglicht eine effiziente Zentralisierung der Daten bei gleichzeitiger Gewährleistung der Infrastrukturflexibilität. (Siehe Schema unten.)

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

• Erhöhte Zuverlässigkeit: Sie vermeidet Verbindungsprobleme, die mit dem physischen Bus zwischen den Gebäuden verbunden sind und deren Diagnose und Fehlerbehebung komplex sein kann.
• Geräteeinsparung: Sie ermöglicht die Installation von nur einem Gateway und einem Router für den gesamten Standort, wodurch die Architektur vereinfacht und die Kosten gesenkt werden.

Mikronetz-Schema mit virtuellem ZEV und mehreren Einspeisepunkten

Das Mikronetz-Schema mit virtuellem ZEV setzt sich zusammen aus:

• Mehreren öffentlichen Netzeinspeisepunkten, jeweils mit eigenem GRD-Zähler
• Mehreren miteinander verbundenen Gebäuden
• Mehreren Verbrauchern (Wohnungen, Büros, Gemeinschaftsräume usw.), die entweder mit einem privaten Zähler oder einem GRD-Zähler ausgestattet sind
• Mehreren Photovoltaikanlagen, die mit einem privaten Zähler oder einem GRD-Zähler gemessen werden

Funktionsprinzip:

Der erzeugte Strom wird zwischen den Gebäuden geteilt. Die GRD-Zähler werden virtuell gruppiert, um eine einzige Einspeiserechnung für das Netz zu erstellen.

Die privaten Zähler werden direkt vom Climkit Gateway ausgelesen, während der GRD 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 öffentlichen Netzeinspeisepunkt
• Einem einzigen Verbraucher
• Einer einzigen Photovoltaikanlage

Anwendungsbeispiel: Ein Einfamilienhaus oder ein Geschäftsgebäude mit einer Photovoltaikanlage.

Mindestens zwei Zähler werden installiert: ein Einspeisezähler in Reihe mit dem GRD-Zähler und ein Produktionszähler für die Photovoltaik.

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

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

3. Optimierung des Eigenverbrauchs

Das Optimierungssystem von Climkit ermöglicht die Erhöhung des Eigenverbrauchs eines Photovoltaiksystems durch die Steuerung bestimmter Geräte in Abhängigkeit von der Solarstromerzeugung.

Der ins Netz zurückgeführte Überschuss wird somit begrenzt, und es wird zudem die Autonomie gesteigert, indem beispielsweise Warmwasser mit Solarenergie erzeugt wird.

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

Climkit Angebot

Hier sind die zusätzlichen Produkte zur Ermöglichung der Eigenverbrauchsoptimierung:

• Hardware:
  • I/O Relais Modul
• Softwarefunktionen:
  • Eigenverbrauchsoptimierung
• Einrichtungsleistung:
  • Technische Koordination und Konfiguration
  Alle diese Produkte werden direkt bei Climkit bestellt. Im Allgemeinen ist der Eingriff eines Climkit-Technikers vor Ort für die Inbetriebnahme nicht erforderlich. Die Komponenten werden vorkonfiguriert geliefert, was es dem Installateur ermöglicht, die Inbetriebnahme einfach durchzuführen, bei Bedarf mit telefonischer Unterstützung durch den technischen Support von Climkit.

Details der verwendeten Hardware

I/O Relais Modul

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

Es wird mit einer 24V DC DIN-Schienenstromversorgung geliefert und über RS485-Modbus an das Climkit Gateway angeschlossen (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 Steuerrelais (Schütz), die wiederum den Warmwasserbereiter einschalten.

Ein dreiphasiger Warmwasserbereiterwiderstand kann mit einem separaten Relais pro Phase angeschlossen werden, um eine stufenweise Zuschaltung zu ermöglichen und den Eigenverbrauch auch bei geringer PV-Erzeugung zu maximieren.

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

Es wird empfohlen, einen 3-Stellungs-Schalter zwischen das Relaismodul und das zu steuernde Gerät zu installieren, um dieses manuell zuschalten zu können.

Stellungen:

• Oben (I): Automatisch gesteuert durch das Relaismodul und das Optimierungssystem
• Mitte (0): Zwangsabschaltung
• Unten (II): Zwangsbetrieb

Typisches Modell: Hager SFB116

4. Installation einer Batterie

Bei einer Installation mit einer AC-Batterie (ausgestattet mit eigenem Wechselrichter/Ladegerät) ist es zwingend erforderlich, dieses System an einen speziellen Climkit-Batteriezähler anzuschließen und diesen auf der Plattform im Modus „Batterie“ zu konfigurieren.

5. Nächste Schritte