Nachdem die ersten drei Teile meiner Serie sich darum drehten, Energieerzeugung und -Verbrauch an einer Stelle transparent und auswertbar zu machen, soll es nun darum gehen, überschüssige PV-Energie möglichst effizient zu nutzen. Ein Teil der Lösung ist ein Batteriespeicher, der direkt vom Wechselrichter ge- und entladen wird. Zusätzlich ist auch das dynamische Steuern von Verbrauchern eine Option den Grad der Eigennutzung von PV-Strom zu erhöhen. Dafür eignen sich insbesondere Wallboxen zum Laden von Elektrofahrzeugen und Heizstäbe für Warmwasserspeicher. Wir erzeugen unser Warmwasser ohnehin elektrisch mit einer Wärmepumpe, die selbst eine Möglichkeit bietet PV-Überschuss zu signalisieren und die Wärmeerzeugung entsprechend anzupassen. In diesem Beitrag beschreibe ich, welche Optionen mir zur Verfügung standen und wofür ich mich letztendlich entschieden habe.

Option 1: Bestehende Netzwerkschnittstellen

Wie in Teil 2 beschrieben habe ich meine Novelan-Wärmepumpe mit Luxtronik-Steuerung über Home Assistant mit meinem Loxone-System verbunden um Energieverbrauchszähler und aktuellen Betriebszustand des Verdichters aufzuzeichnen. Über diesen Weg könnten theoretisch auch Einstellungen geändert werden, also z.B. die Zieltemperatur für den Warmwasserspeicher dynamisch erhöht werden, sofern PV-Überschuss vorhanden ist. Das würde allerdings bedeuten, die gesamte Regelung selbst zu übernehmen, weshalb ich diesen Gedanken schnell verwarf.

Option 2: PV-Funktion der Wärmepumpe

Mein Heizungsbauer machte mich darauf aufmerksam, dass er extra eine Erweiterungsplatine verbaut hat, die unter anderem eine Photovoltaik-Funktion bietet. Die Dokumentation war schnell zur Hand: Letztlich muss man nur in der Anlagenkonfiguration einstellen, dass die PV-Funktion genutzt werden soll. Dann kann über ein Signal an einem Eingang der Platine der Überschuss von Solarstrom angezeigt werden, und den Rest erledigt die Steuerungseinheit selbst. So weit, so gut: Man benötigt also ein Relais, das einen Kontakt schaltet, sobald Energie zur Verfügung steht. Allerdings kann überschüssiger Solarstrom entweder für die Nacht in den Batteriespeicher wandern, das Elektroauto laden oder eben in Form von Wärme im Wasserspeicher landen. Eine Lösung sollte also mit all diesen Möglichkeiten umgehen können.

Integration über das Sunny Portal

Man könnte das gesamte Energiemanagement über das Sunny Portal von SMA (siehe Teil 1) konfigurieren. Batteriespeicher und Wallbox waren durch den Solarteur ohnehin dort bereits integriert, es fehlte also nur ein Relais um den Eingang der Wärmepumpe zu schalten. Danach hatte ich mich bereits erkundigt. Laut Aussage des Solarteurs erfordere dies eine Fritz!Funksteckdose und sei deshalb kaum kosteneffizient. In einer Dokumentation zum Sunny Home Manager (Abschnitt 5.2.1 „Wärmepumpen“) fand ich einen Verweis darauf, dass Wärmepumpen sich ggf. auch über das Multifunktionsrelais des Wechselrichters steuern lassen.

Dazu muss man in der Konfiguration des Wechselrichters (Abschnitt „Geräteparameter“) die sog. „Betriebsart des Multifunktionsrelais“ wählen. Im Auslieferungszustand ist diese auf „Aus“ gesetzt. Die korrekte Betriebsart um einen Verbraucher zu schalten ist hier „Steuerung über Kommunikation“. Wenn man dann speichert und kurz wartet, kann man im Sunny Portal unter „Konfiguration“ in der „Geräteübersicht“ ein neues Gerät „Integrated Multifunction Relay“, das sich wie eine Funksteckdose verwenden lässt um es einem Verbraucher zuzuweisen.

Vermutlich hätte das auch einigermaßen funktioniert, aber an diesem Punkt wurden mir bereits einige Schwächen dieses Ansatzes bewusst:

• Laut Installationsanleitung meiner Wärmepumpe wird das Signal durch Aufschaltung einer 230V-Spannung von einem Pin der Platine auf einen anderen gesetzt. Die Installationsanleitung des Wechselrichters warnt ausdrücklich davor, am COM-Stecker (über den auch das Multifunktionsrelais angeschlossen wird) Spannungen über 30V anzulegen. Man hätte also ein weiteres Relais dazwischen gebraucht.
• Ist das Multifunktionsrelais eingeschaltet, geht der Sunny Home Manager automatisch davon aus, dass konstant die eingestellte Leistung bezogen wird. Da das Relais aber nur ein Signal gibt, und die Wärmepumpe dann selbstständig nach Bedarf ein- oder ausschaltet, spiegelt das nicht die Wirklichkeit wider. Möglicherweise wäre also die Effizienz des Gesamtsystems beeinträchtigt.
• Der Sunny Home Manager beginnt immer erst dann Verbraucher dynamisch einzuschalten, wenn der Batteriespeicher zu 100% voll ist. Da allerdings meine Verbraucher in Summe weniger Energie verbrauchen als die PV-Anlage bei Sonnenschein liefert (das Auto lädt nur einphasig), könnte es sinnvoll sein, Verbraucher schon früher einzuschalten, damit der verbleibende Überschuss dann noch in den Batteriespeicher „passt“.
• Für zukünftige Erweiterungen smarter Verbraucher ist man im Sunny Portal an die Kompatibilitätsliste des Herstellers gebunden, es gibt meines Wissens keine offenen Schnittstellen um eigene Integrationen vorzunehmen.
• Informationen über den Betriebszustand meiner Verbraucher sowie deren Steuerung wären bei dieser Lösung in der SMA-App „zu Hause“, deren Nutzung ich ja gerade erst zugunsten meiner Loxone-Lösung eingeschränkt hatte.

Integration über den Loxone Energiemanager

Nun war also der Moment, den zweiten Teil des Loxone-Webinars noch einmal anzuschauen und das Thema Energiemanagement genauer zu betrachten. Besonders kompliziert hörte sich das beim ersten Mal gar nicht an. Man benötigt im Prinzip nur den Energiemanager-Baustein. Als Eingang dienen die aktuelle Netzeinspeisung Gpwr, die aktuelle Produktion Ppwr sowie die aktuelle Ladeleistung Spwr aus dem Energieflussmonitor. Herrscht Energieüberschuss, werden der Reihe nach Verbraucher eingeschaltet. Diese können über digitale oder analoge Ausgänge angesteuert werden. Außerdem gibt es Eingänge für den tatsächlichen, aktuellen Verbrauch der gesteuerten Verbraucher, sowie Konfigurationen wie Mindestlaufzeiten oder Einschaltleistung pro Verbraucher. Also fix ein Kabel von einem freien Anschluss einer Relay Extension zum Eingang der Wärmepumpe verlegen, diese als Verbraucher im Energiemanager eintragen, den Ausgang als digital markieren und mit dem passenden Relais verknüpfen sowie den (ungefähren) Ist-Verbrauch der Wärmepumpe an den Eingang verbinden, fertig:

Damit die Wärmepumpe auch bei 80% Batterielevel schon anspringen darf, habe ich außerdem den aktuellen Ladestand des Batteriespeichers an den Eingang Soc angelegt und den Parameter MinSoc auf 80 gesetzt.

Nun war allerdings die Überschussladen-Funktion der Wallbox bereits im Sunny Portal konfiguriert. Damit alles an einer Stelle passieren konnte, musste diese auch noch zu Loxone „umgezogen“ werden. Diesen Aspekt beschreibe ich im fünften und vorerst letzten Beitrag der Serie.