Dies ist der fünfte und vorerst letzte Teil meiner Serie zum Thema Photovoltaik, Energiemonitoring und -management. Teil 1 beschreibt die Grundidee und das Auslesen und Anzeigen von Daten aus dem SMA-Wechselrichter. Teil 2 geht auf die Anzeige von Momentanverbrauch sowie Energiezähler der Novelan-Wärmepumpe ein, Teil 3 stellt das Auslesen von Ladeleistung und Energiezähler des SMA EV Chargers vor. Das eigentliche Energiemanagement wird in Teil 4 vorgestellt, inklusive der Integration der PV-Funktion der Wärmepumpe in den Loxone-Energiemanager. Dieser Beitrag komplettiert die Serie, indem das Management der Wallbox ebenfalls über über Loxone umgesetzt wird, inklusive dynamischem Überschussladen.
Ausgangssituation: Mischbetrieb
Nach der Einbindung der Wärmepumpe über den Energiemanager von Loxone waren zwei verschiedene Stellen für den Umgang mit überschüssigem PV-Strom zuständig. Die Wallbox (SMA EV Charger) wurde, wie durch den Solarteur in Betrieb genommen, über das Portal des Herstellers verwaltet. Das Verhalten bei Solarstrom-Überschuss wäre damit nur schwer zu kontrollieren: Für den SMA Home Manager wäre die Wärmepumpe ein nicht steuerbarer Verbraucher und hätte damit Vorrang, für den Loxone Energiemanager wäre die Wallbox dagegen ein Gerät wie jedes andere. Es würde also entweder der Verbraucher „gewinnen“, der zuerst Leistung bezieht, oder im ungünstigsten Fall würden sich die Geräte gegenseitig beeinflussen und abwechselnd ein- und ausschalten. Da ich die Wärmepumpe allerdings aus verschiedenen Gründen nicht ins SMA-Ökosystem einbinden konnte und wollte, musste nun die Wallbox durch Loxone steuerbar werden.
Die Sprecher des Loxone Webinars hatten explizit die Offenheit ihres Systems und die Zusammenarbeit mit Wallboxen aller Hersteller angepriesen. Challenge Accepted! Immerhin konnte ich dank Home Assistant und passender Open-Source-Integration für den SMA EV Charger bereits auf Daten der Wallbox zugreifen.
Recherche und alternative Ansätze
Erster Schritt war die Frage, ob andere Lösungen bereits ein PV-Überschussladen mit dem SMA EV Charger anbieten, und wenn Ja, wie sie das tun. Da ich bei der Recherche zum Auslesen der Zählerstände bereits wertvolle Informationen aus dem Projekt EVCC1 gewinnen konnte, war das auch diesmal meine erste Anlaufstelle.
Den ersten Hinweis lieferte die Dokumentation:
Der EV Charger muss sich im Modus „Fast“ befinden und der Benutzer muss die Rechte „Administrator“ haben.
Im Modus „Schnellladen“ wird die Regelung via SMA Home Manager deaktiviert, und die Wallbox lädt mit der maximal verfügbaren Leistung. Diese ist durch einige Faktoren begrenzt: Die Energieaufnahme des Fahrzeugs, die konfigurierte maximale Ladeleistung für die Wallbox (in Privathaushalten üblicherweise 11 kW dreiphasig), die elektrotechnische Installation (Kabeldurchmesser, Absicherung, üblicherweise 16 A pro Phase) sowie bei einphasigem Laden die geltende Schieflastgrenze (in Deutschland 4,6 kW). Der Hersteller erwähnt in seinen FAQ zur sog. Boost-Funktion, …
dass die Begrenzung der maximalen Ladeleistung des SMA EV Charger derzeit strombasiert ausgeführt wird. […] (vgl. Parameter „AC-Strom Begrenzung“).
Ein Blick in die Implementierung in EVCC bestätigt die Vermutung: Die dynamische Regelung basiert auf der Begrenzung des maximalen Ladestroms im Schnelllade-Modus. Das sollte sich mit meiner bestehenden Integration relativ leicht umsetzen lassen. Etwas weiter oben in derselben Datei enthält der EVCC-Code ein weiteres spannendes Detail: Im Modus „Schnelladen“ startet die Wallbox normalerweise automatisch direkt den Ladevorgang, sobald ein Fahrzeug angeschlossen wird. Damit nicht die Wallbox selbst den Ladevorgang regelt, sondern EVCC, reagiert es auf das Anschließen eines Fahrzeugs automatisch mit einer Unterbrechung des automatisch gestarteten Ladevorgangs. Dieses Verhalten habe ich direkt mit einer Home-Assitant-Automatisierung umgesetzt:
alias: Schnelladepause<br>description: Beim Verbinden Ladestop<br>trigger:<br> - platform: state<br> entity_id:<br> - sensor.wallbox_status_ladevorgang<br> from: not_connected<br> to: sleep_mode<br>condition: []<br>action:<br> - service: select.select_option<br> metadata: {}<br> data:<br> option: charge_stop<br> target:<br> entity_id: select.wallbox_betriebsart_des_ladevorgangs<br>mode: single
Konfiguration in Loxone
Die Umsetzung der eigentlichen Laderegelung findet in der Loxone Config statt. Da ich nach Teil 3 bereits einen Wallbox-Baustein und nach Teil 4 auch schon einen Energiemanager in meinem Projekt habe, kann ich direkt die Lademodi des Wallbox-Baustein konfigurieren: Modus 1 ist das Laden mit fixer Ladeleistung (bei dreiphasigem Laden üblicherweise 11 kW), Modus 2 das Überschussladen, bei dem die Ladeleistung aus dem Energiemanager vorgegeben wird:
Dann muss eigentlich nur noch alles passend verbunden werden: Im Energiemanager muss ein neuer Verbraucher hinzugefügt werden. Da die Wallbox Vorrang vor der Wärmepumpe haben soll, wandert letztere auf Platz 2, und Platz 1 wird von der Wallbox eingenommen. An den Eingang für den Ist-Verbrauch verbinden wir den virtuellen Input, den wir in Teil 3 bereits an den Wallbox-Baustein angeschlossen haben bzw. greifen ihn von dort am Ausgang Cp ab. Der Ausgang L1 ist nun regelbar, wird also auf „analog“ gestellt und liefert damit die verfügbare Leistung in kW. Diese wird direkt als Begrenzung für den Lademodus 2 (Eingang Lm2) an den Wallbox-Baustein übergeben.
Da der EV Charger allerdings über den Ladestrom gesteuert wird, muss der Wert am Ausgang Tp in Ampere pro Phase umgerechnet werden. Das passiert in meinem Fall direkt in der Wertkorrektur2 des Virtuellen Ausgangs „Wallbox Strom“, der die Home Assistant API bedient. Anders als bei virtuellen HTTP-Eingängen ist hier die Konfiguration von HTTP-Headern möglich, und so kann das passende Bearer Token für die Authentifizierung direkt mitgeschickt werden:
Außerdem verbinde ich den Ausgang Ca (Charging allowed) des Wallbox-Bausteins mit einem virtuellen Ausgang, der in Home Assistant den Wert der Entität wallbox_betriebsart_des_ladevorgangs entsprechend setzt (analog zur Home-Assistant-Automatisierung beim Verbinden des Fahrzeugs):
Ich hoffe, diese Beschreibung hat euch geholfen. Sollten Dinge unklar geblieben sein, oder ihr eine bessere Lösung gefunden haben, lasst mir gerne einen Kommentar da!
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