Eigenverbrauchsoptimierung die Zweite

Ich habe bereits einen Artikel zu diesem Thema geschrieben. Auf dieser Basis habe ich mein neustes Projekt realisiert. Es geht um die Steuerung eines Heizstabes für einen Pufferspeicher.

Anscheinend werden häufig auch Pufferspeicher zusammen mit Wärmepumpen eingebaut. Mein Arbeitskollege hat auch eine Wärmepumpe mit Pufferspeicher und eine grosse Solaranlage. Der überschüssige Strom soll für die Erzeugung von Warmwasser im Pufferspeicher genutzt werden. Beim Kollegen ist ein Heizstab eingebaut, mit einer festen Leistung (3 KW), was definitiv nicht optimal ist. Mein Sanitärinstallateur hat bei mir auch einen solchen Heizstab eingebaut. Damit war ich überhaupt nicht einverstanden. Der Heizstab musste gewechselt werden. Das hiess also Pufferspeicher zur Hälfte entleeren (etwa 500 Liter), Heizstab wechseln, Pufferspeicher wieder mit entmineralisiertem Wasser füllen.

Aber beginnen wir die Geschichte von Anfang an. Weil ich den Heizölverbrauch weiter reduzieren wollte, bestellte ich im August 2022 einen wasserführenden Cheminée-Ofen eines deutschen Herstellers. Dieser Ofen hat genug Leistung, um das ganze Haus zu heizen. Wenn alles klappt, sollten die letzten Arbeiten nächste Woche erledigt sein (was für ein Tempo!). Leider hat nicht alles so gut geklappt und ich könnte ein Buch schreiben zu diesem Thema.

Der Ofen funktioniert nur zusammen mit einem Pufferspeicher.

Es gibt einen Schweizer Hersteller von Heizstäben, welcher eine separate Produktelinie hat für Umgebungen mit Solaranlagen. Für mich war ein Heizstab ideal, mit 7 Leistungsstufen und einer maximalen Leistung von 5,2 Kw. Die Leistungsstufen können über Modbus gesetzt werden. Der Heizstab hat einen LAN-Anschluss. Ausserdem können noch 4 Temperatursensoren PT1000 angeschlossen werden. Das Auslesen der Werte erfolgt entweder über Modbus oder dem eingebauten Webserver. Ich finde das Ding super.

Was jetzt noch fehlt, ist eine Steuerung, welche anhand des Überschusses der PV-Anlage die entsprechende Stufe am Heizstab einstellt. Dazu eignet sich ein Raspberry Pi (ich verwende ein Modell 2), Shellscript, SQLite-Datenbank, Crontab und ein Python-Script für Modbus.

Gegenüber der ersten Fassung von abfrage.sh habe ich die Datenbank um das Feld Stufe erweitert. Das Script prüft, wie hoch die Leistung der Solaranlage ist und wie viel Überschuss zur Verfügung steht. Anhand dieses Wertes wird die Stufe des Heizstabes festgelegt. Falls während des Heizens und einer höheren Stufe ein grosser Verbraucher, wie z.B. die Waschmaschine, eingeschaltet wird, setzt das Script die Stufe um 2 Stufen zurück.

Die Steuerung funktioniert bereits gut, wobei es noch Verbesserungspotenzial gibt.

Falls das Script einmal den Stab ausschaltet, obwohl dies nicht nötig gewesen wäre, ist das kein Problem. Man muss wissen, dass der Heizstab im Sekundentakt arbeitet. Falls die Stufe nicht jede Minute gesendet wird, schaltet der Heizstab die Stufe auf 0. Deshalb habe ich den Cronjob so eingestellt, dass jede Minute gestartet wird. Im Moment startet der Cronjob im Minutentakt ab 9:00 bis 18:00, in der übrigen Zeit im 5-Minutentakt. Dies muss ich noch an die Jahreszeit anpassen. Ich werde für jeden Monat einen eigenen Eintrag erstellen.

Die zugehörigen vier Skripte findet ihr in dieser ZIP-Datei.

Nun hoffe ich, dass meine Erfahrungen auch für andere nützlich sein können.