Optimierung und Energiespeicherung planen

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

Das Energiemanagementsystem (Energy Management System, EMS) von Climkit steuert bestimmte Geräte in Abhängigkeit von der Solarproduktion und verwaltet eine Speicherbatterie, um den PV-Überschuss, beispielsweise in der Nacht, optimal zu nutzen.

Der lokal produzierte Solarstrom wird besser verwertet: Der Eigenverbrauchsgrad steigt, der Netzbezug sinkt und das Gebäude gewinnt an Autonomie. Es ist auch möglich, Zeitschaltuhren zu programmieren, um bestimmte Geräte zu verschiedenen Tageszeiten systematisch einzuschalten.

Dieser Artikel ist in zwei Teile unterteilt: die Gerätesteuerung und die Speicherbatterie.

1. Gerätesteuerung

Das EMS-System von Climkit steuert Geräte über ein Relais oder ein Kommunikationsprotokoll basierend auf dem PV-Überschuss (ins Netz eingespeiste Energie) oder nach programmierten Zeitschaltuhren. Die Hauptanwendungsfälle sind die Warmwassererzeugung, die Wärmepumpe und das Laden von Elektrofahrzeugen.

Warmwassererzeugung

Das EMS-System steuert einen im Warmwasserspeicher installierten Heizstab (elektrischer Heizwiderstand) ausschliesslich in Abhängigkeit vom PV-Überschuss. Die Leistung des Heizstabs wird im Climkit-EMS parametriert; sobald eine entsprechende oder höhere Solarleistung ins Netz eingespeist wird, schaltet das Relais den Heizstab ein, der Warmwasser für die Raumheizung oder das Brauchwarmwasser erzeugt.

Der Heizstab ist günstig in der Anschaffung und sehr reaktionsschnell. Er ist oft bereits im Speicher als Haupt-Wassererwärmer oder als Zusatzheizung einer Wärmepumpe vorhanden. Dies ist eine hervorragende Möglichkeit, Solarenergie in Form von Warmwasser zu speichern.

Wärmepumpe

Wärmepumpen (WP) erzeugen ebenfalls Warmwasser, sowohl für die Raumheizung als auch für das Brauchwarmwasser.

Im Gegensatz zu einem einfachen Heizstab muss eine Wärmepumpe über Relaiskontakte namens SG-Ready gesteuert werden. Dieses Signal teilt der Wärmepumpe mit, dass ein Solarstromüberschuss verfügbar ist. Sie kann dann gemäss ihrer eigenen Programmierung reagieren, beispielsweise indem sie ihre Solltemperatur erhöht, um mehr Warmwasser zu speichern.

Das Climkit Gateway kann diese SG-Ready-Kontakte genauso steuern wie einen Heizstab. Beachten Sie jedoch, dass das Gateway lediglich das PV-Überschusssignal an die Steuerung der Wärmepumpe übermittelt, diese jedoch nicht ersetzt.

Um den solaren Eigenverbrauch zu maximieren, empfehlen wir, die Wärmepumpe so zu programmieren, dass sie hauptsächlich zwischen 9:00 und 18:00 Uhr läuft. Wenn die Wärmepumpe nachts läuft und ihren Warmwasserspeicher maximal füllt, schaltet sie sich tagsüber selbst bei starker Solarproduktion nicht ein. Die Einstellungen müssen jedoch stets so angepasst werden, dass morgens ausreichend Warmwasser zur Verfügung steht!

Steuerung der Ladestationen

Die Ladestationen können so konfiguriert werden, dass angeschlossene Fahrzeuge ausschliesslich mit Solarenergie geladen werden. Diese Funktion erfordert keine zusätzliche Ausrüstung über die für die Ladestationen vorgesehene Grundinfrastruktur hinaus (siehe Planung des Managements von Ladestationen für Elektrofahrzeuge).

Nutzer, die ihr Fahrzeug unabhängig von diesem Modus laden möchten, können den entsprechenden Lademodus über die mobile Climkit-App aktivieren.

Climkit-Angebot

Hier sind die zusätzlichen Produkte für die Gerätesteuerung:

• Hardware:
  • I/O-Relaismodul
• Softwarefunktionen:
  • Eigenverbrauchsoptimierung
• Inbetriebnahmedienstleistung:
  • Technische Koordination und Konfiguration

Alle diese Produkte werden direkt bei Climkit bestellt. In der Regel ist der Einsatz eines Climkit-Technikers vor Ort für die Inbetriebnahme nicht erforderlich. Die Komponenten werden vorkonfiguriert geliefert, sodass der Installateur die Inbetriebnahme problemlos durchführen kann – bei Bedarf mit telefonischer Unterstützung durch den technischen Support von Climkit.

Details zu den verwendeten Geräten

I/O-Relaismodul

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

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

2. Speicherbatterie

Eine Batterie ermöglicht es, den an einem Standort überschüssig produzierten Photovoltaikstrom zu speichern, um ihn zu nutzen, wenn die Produktion unter den Verbrauch sinkt.

Das Climkit Gateway kann mit der Batterie verbunden werden, um:

• nur die Batteriedaten auszulesen: geladene und entladene Energiemengen sowie den Ladezustand (State of Charge)
• die Ladung und Entladung direkt in Abhängigkeit vom PV-Überschuss zu steuern

Die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Gateway erfolgt über Modbus TCP.

Eine Batterie kann auf zwei Arten angeschlossen werden:

• AC-Kopplung: Die Batterie wird über ihren eigenen Wechselrichter an die Elektroverteilung angeschlossen, unabhängig vom Photovoltaik-Wechselrichter.
• DC-Kopplung: Die Batterie wird direkt an den Photovoltaik-Wechselrichter (sogenannter Hybrid-Wechselrichter) angeschlossen.

AC-Kopplung

Die AC-Kopplung wird für mittlere und grosse Installationen empfohlen oder wenn bereits ein Standard-Photovoltaik-Wechselrichter installiert ist.

Die Batterie, ausgestattet mit einem eigenen Wechselrichter, wird wie ein unabhängiger Abgang an die Elektroverteilung angeschlossen. An diesem Anschluss wird ein eigener privater Climkit-Zähler installiert und auf der Plattform im Modus «Batterie» konfiguriert, um die geladenen und entladenen Mengen zu erfassen und korrekt in die Zählung des Standorts zu integrieren.

DC-Kopplung

Bei der DC-Kopplung wird die Batterie auf der Gleichstromseite direkt an den hybriden Photovoltaik-Wechselrichter angeschlossen. Diese Konfiguration eignet sich für meist kleine bis mittlere Installationen, die mit einem Hybrid-Wechselrichter ausgestattet sind. Da sich die Batterie hinter dem Produktionszähler für Photovoltaik befindet, wird kein eigener Batteriezähler installiert. Wenn das Climkit Gateway den Hybrid-Wechselrichter über Modbus TCP auslesen kann, unterscheidet die Plattform zwischen Solarproduktion und Batterieflüssen.

Fall vZEV / LEG

Eine in einem vZEV oder einer LEG geteilte Batterie lädt sich mit dem Überschuss aller Gebäude auf und entlädt sich für deren Verbrauch. Um sie zu steuern, ist es zwingend erforderlich, alle Hauseinführungen in Echtzeit zu überwachen – nicht nur die des Gebäudes, in dem sie installiert ist –, um zu entscheiden, wann die Batterie geladen oder entladen werden soll.

In einer LEG wird die Batterie hinter einem eigenen EW/VNB-Zähler angeschlossen, der den von der Batterie an die LEG-Mitglieder gelieferten Strom misst.

Ein Gebäude, das nur über seinen EW/VNB-Zähler verfügt (Gebäude 3 im Schema), wird durch direktes Auslesen dieses Zählers über dessen P1-Port und den USB-RJ12-Konverter überwacht (siehe unten).

Climkit-Angebot

Hier sind die zusätzlichen Produkte für das Batteriemanagement:

• Hardware:
  • Ethernet-Switch, falls für den Anschluss der Batterie erforderlich
  • USB-RJ12-Konverter P1-Port, falls zum Auslesen eines EW/VNB-Zählers erforderlich
• Softwarefunktionen:
  • Batteriemanagement
• Inbetriebnahmedienstleistung:
  • Technische Koordination und Konfiguration

Alle diese Produkte werden direkt bei Climkit bestellt. In der Regel ist der Einsatz eines Climkit-Technikers vor Ort für die Inbetriebnahme nicht erforderlich. Die Komponenten werden vorkonfiguriert geliefert, sodass der Installateur die Inbetriebnahme problemlos durchführen kann – bei Bedarf mit telefonischer Unterstützung durch den technischen Support von Climkit.

Details zu den verwendeten Geräten

USB-RJ12-Konverter P1-Port

Die EW/VNB-Zähler übermitteln ihre Daten einmal täglich für den Vortag, was eine Steuerung nicht ermöglicht. Der USB-RJ12-Konverter verbindet das Climkit Gateway mit dem P1-Port des EW/VNB-Zählers: So liest das Gateway die Zählerdaten in Echtzeit aus. Es können bis zu zwei Zähler an das Gateway angeschlossen werden, beispielsweise für den Hauseinführungszähler und den Produktionszähler (oder den Batteriezähler).

Kabellänge: 3 m.

3. Nächste Schritte

Gerätesteuerung:

Speicherbatterie: