Integration unserer PV-Anlage in die Haussteuerung FHEM

Wie bereits erwähnt, wollte ich euch einen Überblick über die Einbindung unserer Photovoltaikanlage und unserer E-Autos in meine FHEM-Haussteuerung geben. Beginnen werde ich heute mit der PV-Anlage. Im nächsten Artikel gibt es dann die Übersicht zur Integration der E-Autos samt Lademöglichkeit und anschließend erläutere ich dann in weiteren Beiträgen die konkrete Umsetzung.

Integration meiner SMA Photovoltaik-Anlage in meine Haussteuerung

Zunächst gibt es eine Auflistung der Geräte, die in Verbindung mit der PV-Anlage installiert wurden und wie diese grundsätzlich in meine Haussteuerung eingebunden werden können.

Der Wechselrichter

Der Wechselrichter der Solaranlage dient der Umwandlung des Gleichstroms, der von den Solarmodulen geliefert wird, in den Wechselstrom, der vom Haus benötigt wird. Wechselrichter können grundsätzlich über diverse Schnittstellen (z.B.Modbus) angesprochen werden. Meist verfügen sie heutzutage auch über eine Weboberfläche, so dass auch dieser Weg eine Möglichkeit der Integration bietet.

SMA Wechselrichter

In der FHEM Umgebung gibt es für diverse Wechselrichter bereits vorgefertigte Module (SMA Inverter). So auch für den SMA Wechselrichter, der bei uns installiert ist. Durch die Integration in FHEM lässt sich u.a. ermitteln, wieviel Strom auf welcher Phase gerade erzeugt wird bzw. welche Gesamtleistung gerade von der Sonne erzeugt wird.

Mit dieser Information könnte man dann theoretisch eigene Algorithmen für die optimale Nutzung der Sonnenenergie realisieren. Übersteigt die Leistung einen bestimmten Wert, könnte zum Beispiel eine Wärmepumpe angeschaltet werden. Oder bei zu geringer Sonneneinstrahlung werden Verbraucher ausgeschaltet, die nicht dringend benötigt werden.

Der SMA HomeManager 2.0 bzw. der EnergyMeter

Der HomeManager von SMA ist eigentlich selbst schon eine Schaltzentrale, die dazu dient, die angeschlossenen Geräte optimal zu steuern. Hierzu kann man aktuell Hausgeräte einbinden, die dem EEBus Standard unterstützen. Hersteller wie Bosch und Siemens bieten beispielsweise Spülmaschinen, Waschmaschinen und weitere Geräte an. Über schaltbare Steckdosen von AVM und Edimax können aber auch andere Geräte eingebunden werden. 

 

Seit der Version 2.0 hat der SMA HomeManager das eigentliche Gerät integriert, welches für die Einbindung in unsere Haussteuerung von Interesse ist. Der EnergyMeter, den es bisher auch als getrenntes Gerät gab, wird direkt an den Netzanschlusspunkt also hinter den Zähler des Netzbetreibers eingebunden. Mit diesem Gerät kann der Strom ermittelt werden, der vom Stromnetz genutzt wird. Umgekehrt ermittelt der EnergyMeter auch, welcher überschüssige Strom von der PV-Anlage in das Netz eingespeist wird. Diese Informationen bekommt man jeweils für die drei Phasen des Hausanschlusses.

Die Einbindung in FHEM ist in meinem Fall auch wieder recht einfach, weil es dafür ein eigenes Modul gibt (FHEM Modul: SMAEM).

Das Sunny-Portal von  SMA

Das Sunny-Portal dient der Verwaltung der PV-Anlage und der eingebundenen Geräte. Neben der Definition unterschiedlichster Parameter lassen sich diverse Informationen in einer Weboberfläche darstellen. Darüber hinaus beinhaltet das Portal quasi die intelligente Steuerung aller eingebundenen Geräte. Wie oben bereits beschrieben, hätte man theoretisch die Möglichkeit, eigene Funktionen zur Steuerung der Geräte auf Basis der Sonnenenergie zu nutzen und diese nicht in das Sunny-Portal einzubinden. Ich habe mich allerdings voll auf die verfügbaren Funktionen von SMA verlassen bzw. bin davon ausgegangen, dass sie ihre Anlage am besten im Griff haben und die Geräte entsprechend intelligent steuern können.

Bis vor einiger Zeit gab es auch in FHEM noch ein Modul, welches auf die Funktionen des Sunny-Portal zugreifen kann und damit optimal in die eigene Haussteuerung eingebunden werden konnte. Leider hat SMA wohl etwas dagegen, dass man auf diese Weise ihre Funktionen nutzt und den Zugang entsprechend versperrt. Schade ist es, dass SMA wohl noch nicht den Sinn von offenen Schnittstellen erkannt hat und damit eigentlich auch einen schönen Wettbewerbsvorteil hätte, wenn Haussteuerungen mittels offener API’s Zugriff auf die Daten und Funktionen hätten.

Die Möglichkeiten des Sunny-Portals und der damit verbundenen Steuerung der Verbraucher in Bezug auf die Verfügbare Sonnenenergie werde ich gerne in einem eigenen Beitrag einmal etwas ausführlicher erläutern.

Der Smart Appliance Enabler (SAE)

Weiter oben habe ich beschrieben, dass man schaltbare Steckdosen von AVM und Edimax in den HomeManager bzw. den EnergyMeter von SMA einbinden kann. Das funktioniert zwar sehr gut aber diese Steckdosen sind auch meist sehr teuer. Möchte man weitere Steckdosen oder andere Geräte in die PV-Steuerung integrieren, dann geht dies u.a. mit dem Smart Appliance Enabler. Dies ist eine OpenSource Software, die den SEMP-Standard nutzt und so die Kommunikation mit dem EnergyMeter herstellt.

Ich habe den SAE dafür genutzt, diverse TP-Link Steckdosen, die den Stromverbrauch ermitteln können, zu integrieren. Natürlich sind diese Steckdosen auch in die Haussteuerung integriert. Genauso, wie die Fritz Steckdosen, die ich in erster Linie zur Steuerung von Waschmaschine, Spülmaschine und der selbst gebauten Lademöglichkeit mittels ICCB-Ladegerät nutze.

Meine aktuellen PV-Szenarien

Aktuell habe ich folgende Geräte jeweils über Fritz Steckdosen direkt zur Steuerung in das Sunny-Portal eingebunden:

  • Spülmaschine
  • Waschmaschine
  • SMA Wallbox
  • ICCB Ladegerät (Meine Selbstbau-Ladestation)
Spülmaschine im Sunny-Portal

Weitere Geräte habe ich über den SAE integriert, die dann aber nur den Verbrauch ermitteln und meist auch nicht automatisch über die verfügbare Sonnenenergie gesteuert werden sollen:

  • Trockner
  • Kühlschränke
  • Gefrierschrank
  • Multimedia Steckdosen (TV Geräte)
  • Wasserbettheizung
  • Steckdosenleisten für den PC und angeschlossene Geräte

Im Sunny-Portal habe ich dadurch die Möglichkeit, mir die entsprechenden Verbräuche anzuschauen.

Wallbox, Waschmaschine und Spülmaschine können nun vollautomatisch in Abhängigkeit der Sonnenenergie gesteuert werden. Man schaltet die entsprechenden Geräte an (bis auf die Wallbox) und der Energymeter erkennt dann den Anlaufstrom und schaltet die Geräte bzw. die Steckdosen erst einmal wieder aus. Die Geräte werden dann über diverse Parameter im Sunny-Portal (Zeitfenster, kann/muß laufen,…) sowie der Prognose für die Stromerzeugung durch die Sonne automatisch eingeschaltet. Damit ist gewährleistet, dass möglichst viel Sonnenenergie und möglichst viel Strom aus dem Netz benötigt wird.

FHEM Tablet - PV Ansicht
FHEM Tablet – PV Ansicht

In FHEM habe ich dann noch weitere Steuerungsoptionen integriert, die aktuell nicht durch das Sunny-Portal realisierbar sind. Möchte man beispielsweise, dass ein Gerät sofort startet, dann muß man die Steckdose wieder einschalten, nachdem diese von Sunny-Portal ausgeschaltet und in den Automatik Modus versetzt wurde. Wenn Steckdosen dann aber nicht erreichbar sind, dann wird das etwas schwierig. Also habe ich für die Spülmaschine und Waschmaschine jeweils einen kleinen Button in die Haussteuerung integriert. Wird dieser gedrückt, dann erkennt die Haussteuerung, dass die Geräte vom Sunny-Portal in den Automatikmodus versetzt wurden und schaltet die Steckdosen wieder ein.

Der Trockner ist übrigens aus zwei Gründen nicht in die PV-Steuerung integriert. Einerseits wird dieser immer direkt gestartet, nachdem die Waschmaschine fertig ist und es soll nicht mehr auf ausreichend Sonnenenergie Rücksicht genommen werden. Andererseits kann dieser nicht so eingestellt werden, dass er nach einem Stromausfall wieder weiter läuft. Über eine Steckdose können Geräte nur dann sinnvoll in die PV-Steuerung eingebunden werden, wenn diese nach einem Start und einem folgenden “Stromausfall” (Ausschalten der Steckdose) wieder von selbst weiterlaufen, wenn der Strom wieder da ist. Dies lässt sich also ganz leicht vorab mit entsprechenden Geräten testen.

Etwas komplexere Steuerungen habe ich für das Laden der Elektroautos noch in die Haussteuerung eingebunden. Ansonsten nutze ich die oben erwähnten Module in erster Linie zur Anzeige diverser Werte der PV-Anlage. Hier habe ich auch ein kleines Popup-Fenster integriert, in dem ich alle Werte ablesen kann, die zum Beispiel für die Umsatzsteuervoranmeldung benötigt werden.

So kann ich über meine Tablet-Steuerung beispielsweise immer direkt sehen, wieviel Energie erzeugt wird, welchen Stromverbrauch ich aktuell habe und wieviel ins Netz eingespeist oder vom Netz genutzt wird bzw. welche Kosten und Erträge sich daraus ergeben.

Aktuell teste ich auch noch diverse Möglichkeiten, wie ich die Prognose der Stromerzeugung in FHEM sinnvoll darstellen kann. Ursprünglich ging dies über das Module für das Sunny-Portal. Nachdem dieses nicht mehr genutzt werden kann hat der Entwickler eine eigene Prognosefunktion entwickelt. Zusätzlich nutze ich auch noch die Prognosemöglichkeiten der Firma Solcast und teste diese aktuell.

Sunny-Portal Verbraucherübersicht

4 comments

  1. Hallo Jürgen,

    dein Blog hat mich vor ein paar Jahren u.a. für mein allerserstes TabletUI inspiriert – seitdem hab ich unzählige weitere Stunden rein investiert 😏

    Eine Zeit lang hab ich deinen Blog aus den Augen verloren, bin jetzt aber über deine Umsetzung des Weckers wieder darauf aufmerksam geworden. Genau das fehlt mir nämlich noch ganz dringend!

    Jetzt hab ich gesehen, dass du auch noch eine PV-Anlage mit SMA STP und HM bekommen hast – genau wie ich, seit August.
    Leider ist mein PV-Dashboard noch nicht so zeigenswert wie deines. Es ist nur ein Chart mit Erzeugung und Verbrauch sowie Anzeige des aktuellen Strom-Saldos und dem Tagesertrag. Also alles was vom Wechselrichter oder EnergyMeter/HM kommt. Das ist eigentlich auch das was ich als am wichtigsten erachte.
    Was ich trotzdem vermisse, sind sowohl historische Daten als auch eine (halbwegs realistische) Prognose.
    Leider funktioniert’s ja übers Sunmy Portal nicht mehr. Woher hast du in deinem Screenshot die Tages-, Monats- und Jahresdaten? Stammt das Bild noch aus Zeiten als das Sunny Portal Modul noch verwendbar war oder hast du das irgendwie anders hinbekommen?
    Im nächsten Schritt muss ich mich dann auch mal einlesen welche Alternativen es für die Ertrags-Prognose inzwischen gibt,l. Hab schon gesehen, dass im Forum fleißig dran gearbeitet wird.

    Viele Grüße
    Stefan

  2. Hallo Stefan,
    ja, ich habe eine zeitlang den Blog auch ein wenig vernachlässigt, da die Zeit einfach fehlte. Mein Dashboard besteht tatsächlich in erster Linie aus dem Wechselrichtermodul und dem Modul für den Energy Meter. Ich habe mit diversen Userreadings alles mögliche berechnet und dann ins Dashboard gepackt. An der Prognose arbeite ich auch noch. Hier teste ich u.a. das Angebot von Solcast. Mittlerweile kann man dort auch zwei Dachflächen definieren. Allerdings gedeiht das Modul vom Entwickler, der das SMA Portal realisiert hatte immer mehr. Auch das habe ich im Test und scheint jetzt auch einen tollen Zustand zu haben. Mit historischen Werte experimentiere ich auch noch ein wenig, da ich erst kürzlich damit begonnen habe, eine Datenbank zu nutzen.

    Es gibt demnächst also wieder viel zu berichten und ich hoffe, dass ich auch die Zeit dafür finde ;-).
    Gruß
    Jürgen

  3. Hallo Jürgen, wieder eine tolle Aufbereitung und Visualisierung der Einbindung in das Dashboard. Das wir nun auch ganz neu PV-Besitzer sind, beschäftige ich mich auch mit der Einbindung in FHEM.

    Welche Daten/Werte hast du im Chart verwendet. Da keine Legende vorhanden ist, wäre das eine super Info. Ich würde insb. den chart gerne „nachbauen“ wollen.

    Auch deine Visualisierung der PV-Anlage an sich mit den Richtungen wie Einspeisungen bzw. Eigennutzung ist klasse gelöst.
    Würde mich (sicherlich auch andere) freuen, wenn du ggf. sogar die config für das Dashboard bereitstellst.

    Gruß
    Jörg

  4. Hallo Jörg,

    vielen Dank für das Feedback. Habe dir gerade ein paar Infos per Mail versendet. Ansonsten hoffe ich, dass ich demnächst einmal Zeit finde, ein paar ausführlichere Beiträge zu meinen Lösungsansätzen zu veröffentlichen.

    Gruß
    Jürgen

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