Seit knapp 15 Jahren besitzen wir ein Haus aus 1974, was wir im Verlauf der letzten Jahre Renoviert und vorallem energetisch Optimiert haben. Das kann man natürlich auf vielerlei Hinsicht tun. Ein Element für die energetische Optimierung ist eine Photovoltaik (PV) Anlage.
Wir versuchen seit mehreren Jahren eine PV Anlage zu realisieren und zu finanzieren und haben dabei diverse Erfahrungen gemacht. Diese Seite soll einen möglichen Weg zu einer PV Anlage aufzeigen – den Weg, den WIR gegangen sind bzw. gehen werden (Stand heute existiert die Anlage noch nicht).
Die Motivation ist älter als die aktuellen Ereignisse. Jeder der in den letzten Jahren in den Alpen unterwegs war und sich die verschiedenen Gletscher angeschaut hat, muss gesehen haben wie diese Gletscher weniger werden und am verschwinden sind. Ein Blick aus 2021 auf den Moirygletscher im Val d’Anniviers im Kantons Wallis lässt wohl keine Fragen offen.
Moirygletscher August 2021, Val d’Anniviers/Wallis CH – Axel T.
Wir leben und konsumieren über unsere Verhältnisse und wir sollten etwas dagegen tun. Ich habe keine Bilder aus der Vergangenheit, die ich Teilen kann und an denen Ich die Rechte habe. Daher habe ich mal die Gletscherlinie aus der Vergangenheit eingezeichnet, wie die es die Geograhie und der Bewuchs nahe legt. Ob es GENAU SO war oder nicht spielt keine Rolle. Was trotzdem deutlich wird ist der qualitative Verlust des Gletschers.
Angenommene Gletscherline – Moirygletscher – Axel T.
Es fehlen geschätzt 20m oder mehr in der Mächtigkeit dieses Gletschers. Wieviel Kubikmeter Eis da “fehlen”, kann ich nicht schätzen.
Ich will für meinen Einflussbereich (Familie/Haus) so wenig wie möglich Abhängig sein von den klassichen Energieträgern. Diese Unabhängigkeit nennt sich im PV Umfeld einfach Autarkie. Der Autarkie-Grad ist der Anteil an selbst erzeugter und selbst konsumierter Energie versus dem Energie Bezug vom Energieversorgungsunternehmen. Diese Engagement passt für mich auch gut zu meinen anderen Aktivitäten im Umwelt und Naturschutz.
Naturschutz bedeutet für mich nicht nur, sich für eine Art oder Artengruppe zu engagieren und zu interessieren. Wir haben nur diesen einen Planeten. Wenn wir diesen weiter so konsumieren, wie wir das aktuell tun, können wir uns den Artenschutz sparen. Die PV-Anlage ist für mich die logische und konsequente Fortsetzung.
Als Techniker glaube ich daran, dass Umweltschutz ein Innvoationsmotor sein kann. Und JA – man wird sich einschränken müssen. Die Frage ist nur, ob man lieber mitgestaltet, wie die Einschränkungen aussehen und allfällige Lösungen implementiert oder ob man wartet und von dem getrieben wird, wass dann ggf. kommt. Wir gestalten lieber mit… .
Ich höre gerne und viel Musik. Daher habe ich auch immer noch eine Stereo-Anlage und betreibe einen Jellyfin Mediaserver auf meinem Docker-Host, der auch meinen IoT-Stack betreibt. Dazu kommt noch ein Faible für Linux und die Raspberry Pi’s.
Kürzlich war ich auf der Suche nach einem DAC für den Raspberry Pi – also einer Art Soundkarte, die die Musikausgabe auf dem Pi Qualitativ verbessert und habe dabei den sog. Hifiberry Beocreate 2.1 gefunden.
Bang und Olufson ist ein bekannter Dänischer Hifi Hersteller, der Geräte mit schickem Skandinavischen Design herausbringt. Von ca. Mitte der 1980er bis Anfang der 2000er Jahre haben dazu auch die Beovox CX50/75/100 Boxen gehört. B&O hat aber nicht nur neue Produkte im Sinn sondern auch ein Faible für Nachhaltigkeit und Kreativität – https://github.com/bang-olufsen/create – eben den schon erwähnten Beocreate 2.1. …
Ausgangslage
Die Lautsprecher sind 20+ Jahre alt. Entsprechend haben sie Gebrauchsspuren. Kleine Kratzer, Verfärbungen, Abrieb von was auch immer… – Alles in Allem für 20CHF ein schönes kleines Lautsprecherpaar.
Selbst die Fronten sehen okay aus! Nicht umwerfend, aber okay.
Auf dem Weissen Gebäuse prangt ein Altweisser Zierstreifen…
Und der Schaumstoff bei den Tief/Mitteltönern ist durch und muss Ersetzt werden. Bei Audiofriends in den Niederlanden gibt es ein komplettes Set samt Kleber für ein Boxenpaar.
Restauration der Sicken
Auf der Homepage von Audiofriends bzw. YouTube findet man gute Videos, wie man die Reparatur angeht. Es beginnt mit dem vorsichtigen Entfernen des alten Schaumstoffs und des Latexklebers. Irgendwie habe ich nie in Betracht gezogen, dass man defekte Speaker auch reparieren kann. Aber offensichtlich geht es.
Nach einigen Minuten vorsichtigen Kratzens und Aufweichen mit Isopropanol hat man den Dreh raus und nach ca. 20 Minuten sieht die Kalotte so wie auf dem Bild aus und alle Klebereste sind entfernt.
Man beginnt auf der Kalotte und zieht vorsichtig eine Schicht Klebstoff rund um die Kalotte. Darauf drückt man die Schaumstoffsicke rundherum vorsichtig fest. Immer daran denken – das besteht aus Papier und dünnem Schaumstoff! Danach 24 Stunden den Klebstoff abbinden lassen.
Ich konnte bei beiden Lautsprechern den schmalen Ring aus Pappe retten und habe diesen benutzt um die Schaumstoffsicke zu fixieren. Vorsichtig mit einem dünnen stumpfen Werkzeug (Spatel, Eisstil) die Sicke hochklappen und den Klebstoff auf das Chassis aufbringen und danach die Sicke rundherum eindrücken. Dann den Klangtest machen und hören ob die Kalotte zentriert ist oder nicht (ist im Video gut beschrieben).
Danach die Sicke vorsichtig festdrücken. Ich habe dann noch Klebstoff auf den Ring aufgebracht und diesen schön zentriert aufgesetzt. Nochmals den Klangtest und dann das Ganze mit Klammern fixieren und 24 Stunden abbinden lassen.
Digitalisieren
Der Umbau der Elektronik geht einfach von statten. Hinten die zwei grossen Schrauben lösen und den Deckel abnehmen. Dann die Drähte direkt an der Spuhle bzw. dem Kondensator abkneifen. Das Ziel ist hier maximale Drahtlänge.
Diese Bauteile belasse ich in dem Speaker. Danach habe ich die beiden Pins des alten DIN-Lautsprechersteckers abgebrochen und durchgestossen. Anschliessend habe ich das Loch mit einem ca. 6mm Bohrer aufgebohrt und dann auf 11mm aufgeweitet. Das Material der Rückwand scheint ABS zu sein. Es lässt sich einigermassen mit dem Messer schneiden und gut Bohren. Nicht zu schnell und wenig Druck. Der Bohrer soll ja schneiden und nicht das Material schmelzen.
In das so entstandene Loch kommt dann die 5.2mm Buchse für die Stromversorgung samt ca. 25cm Kabel.
Jetzt kann man den Raspberry Pi ( bei mir ein Model 3B) aufstecken. Dabei darauf achten, dass alle Pins verbunden sind.
Fixieren mit den Abstandshaltern nicht vergessen. Der Raspi ist sonst nicht gut supportet und die Leiterbahnen auf dem Beocreate Board könnten beschädigt werden, wenn man die Box mal unsanft absetzt.
Jetzt noch die Hifiberry OS Distribution hier herunterladen und wie üblich auf die SD Karte kopieren. Auf den Webseiten wird Balena Etcher empfohlen, aber ich habe das Raspberry Pi eigene Tool verwendet. Man findet im auf raspberrypi.org eine entsprechende Anleitung für eigene Images. Keine WLAN Daten hinterlegen. DAS macht man in der Software selbst.
Jetzt noch eine Kunststoffplatte (2mm Polystyrol aus dem Modellbau) von 10cm x 15cm zuschneiden. Die Löcher anzeichnen und Durchbohren und dann das Board auf Abstandshalter einbauen. Anschliessend habe ich das mit zwei Streifen M3 Doppelklebeband in der Box fixiert. Alternativ kann man auch Sperrholz nehmen oder die STL Datei drucken (lassen).
Die Stromversorgung des Raspberry Pi’s erfolgt über die Verstärkerplatine des Hifiberry. Hier am Besten kurz die Polung am Netzteil überprüfen und dann das Kabel entsprechend an die beiden Lötpads anlöten. Bei mir im Bild ist es das weisse zweipolige Kabel oben Rechts. Plus ist der zentrale Pin und Minus die umgebende Kontakt.
Danach einfach den Strom einstecken und der Raspberry Pi bootet – ohne Tastatur und Bildschirm.
Jetzt kann man mit dem Smartphone, PC oder Tablett nach einem Netzwerk suchen. Bevor das eigene Homenetzwerk hinterlegt wurde, erzeugt die Hifiberry/Beocreate Software ein eigenen WLAN. Verbindet man sich mit diesem Netzwerk – bei mir mit http://beocreate.local – kann man mit einem Wizzard gesteuert die Daten des eigenen Homenetzwerk eingeben. Danach nicht vergessen, in das Netz zurückzukehren…
Auf den WLAN Router kann man nun nachschauen, wie die IP-Adresse des Hifiberry Beocreate lautet und sich dann in einem Webbrowser mit der Software verbinden lassen.
Folgende Services werden angeboten:
Airplay
Analoge input of the DAC+ ADC
Bluetooth (not on Raspberry Pi 3B or below)
DLNA
Logitech Media Server / Squeezebox
MPD for local music
Snapcast (experimental)
Spotify
Roon
Web radio stations
Wichtig ist nun, dass man hier die richtigen Presets für die Lautsprecher auswählt. Es sind einige Bang & Olufson Lautsprecher hinterlegt, aber es gibt auch einen generischen Lautsprecher.
Hier habe ich die Presets (Programme für den Digitalen Signal Prozessor (DSP) des Verstärkers) für die CX50 Box ausgewählt. Nach Abschluss des Wizzards und einem Reboot der Box/Beocreate/Raspberry Pi konnte ich mich per Apple Airplay auf meinem Musik auf die Boxen streamen!
B&O Sound im Homeoffice als Smarte Box – und JA – umgebaute Vintage Lautsprecher sind ganz klar IoT-Devices!
Bis auf den Lötkolben kein High-Endwerkzeug und wohl in jedem Haushalt zu finden. Für den Lötkolben lohnt sich ggf. ein Blick bei Amazon, ob es keine kleine Lötstation für den Akku des Akkuschraubers gibt. Da kann man für kleines Geld einen einfachen Lötkolben finden, der vollkommen ausreicht.
Eigentlich ein alter Hut? Der Garten wird seit ca. 2.5 Jahren mit einer OpenSource basierten Lösung bewässert. Dazu habe ich einen Raspberry Pi 3B+ und ein 8-ch Relay Expansion Board von Waveshare verwendet, mit dem ich die Ventile von Hunter ansteuere. Geschaltet wurde das ganze via Node-Red und MQTT und mit Hilfe von https://github.com/leinir/relayboard-control als Steuersoftware, die auf MQTT Befehle reagiert. Soweit so gut dachte ich.
Zustand Freitag vor Pfingsten – Unter dem Installationskasten die Hunter VentileRPi mit Relais-Board und SSD
Vor kurzem haben wir dann festgestellt, dass wir Probleme mit Ghostswitching haben und wir dabei ein paar hundert Liter Wasser verschwendet haben, weil wir es nicht sofort bemerkt hatten. Nicht gut für eine Computer gesteuerte Bewässerung.
Debugging hat herausgebracht, dass der Raspberry Pi beim starten die Ventile auf “High” gezogen hat, obwohl die Software eigentlich “Low” als Safe-State definiert. Auf Grund von irgendwelchen Ungereimtheiten muss ich die Software einmal die Woche neu starten, sonst reagiert sie irgendwann nicht mehr. Dabei ist es dann passiert, dass die Ventile aufgegangen sind.
Ich habe mich dann versucht, in den Python Code der Steuerung einzuarbeiten, aber mit dem Zeitbudget und dem Sommer vor der Tür brauchte ich eine andere und vorallem schnellere Lösung.
Die Logo! Steuerung
Im Portfolio meines Brötchengebers befinden sich neben viel guter Software auch ein grosses Sortiment an Steuerungen. Ich habe mich für die Logo! Steuerung entschieden und mir ein Starter Paket gekauft.
Starter Paket
Nach dem Auspacken habe ich die Steuerung auf ein Testboard montiert, damit ich im Arbeitszimmer die Programmierung vornehmen konnte und nicht andauernd runter und raus in den Schuppen rennen musste.
Die Logo! auf dem Testboard
Programmierung
Nach dem ich im Netzwerk zwei fixe IP-Adressen bereitgestellt hatte, konnte ich die Netzwerk Konfiguration von Logo! Steuerung und TDE einfach via Display vornehmen.
Danach habe ich die Software LogoSoft Comfort installiert. Ich werde hier jetzt keine Einführung in die Programmierung der Logo! oder in die Logo! selbst anbieten. Das gibt es genug auf YouTube – z.B. bei Ronnie bzw. hier auf seiner Webseite. Da muss ich nichts mehr hinzufügen. Ich zeige hier nur auf, wie ich meine Herausforderung gelöst habe.
Die Software lässt sich – wenn der PC im gleichen Netzwerk ist – einfach mit der Logo! verbinden und man kann dann eigentlich sofort loslegen. Nach kurzer Orientierung ist man eingentlich sofort in der Lage, einen Input (Taster/Schalter) abzufragen und einen Output (Relais) zu schalten. Darüber hinnaus kann man noch ein paar Dinge addieren, auf die ich hier kurz eingehen möchte.
Fortsetzung folgt, wenn ich den anderen PC gestartet habe…
Bedienoberfläche im Browser
Login ScreenBedienoberfläche auf dem Tablet
Installation im Schuppen
Nach ca. 4-5 Stunden sah das Programm für die Logo! so aus, als ob es als RC-V1 in Betrieb gehen könnte und ich habe mich daran gemacht, die Hardware im Schuppen einzubauen.
Der Grosse 24V Trafo ist zur Steuerung der Relais – vielleicht etwas gross, aber 6 Relais ziehen durchaus etwas Strom… . Daher auch die Trennung zur Logo! Stromversorgung.
Ich habe links der Steuerung noch einen 10A Sicherungsautomat eingebaut, welcher die Stromversorgung Absichert. So kann ich auch im Schuppen das Gerät ausschalten, ohne im Keller eine Sicherung ziehen zu müssen.
Nach dem Sicherungsautomat und der Stromversorgung ist die Logo! Steuerung zu erkennen. Da ich 6 Relais brauche um die Ventile zu steuern, habe ich mir noch eine Erweiterung für 8 weitere Relais gekauft. Damit kann ich noch die Beleuchtung in den Tastern schalten. Dazu später mehr.
Montieren der Logo! auf der DIN Schiene
Das Bild zeigt den Zustand, bevor ich die Ventile angeschlossen habe. Hier musste ich ein wenig rumtesten, bis ich die richtigen Kabelpaare für den richtigen Ausgang gefunden habe. Beim Ausbau habe ich die Paare immer mit Klebeband zusammengefasst.
Eigentlich sollte man jetzt wohl Kabelkennzeichnungen einsetzen. Wenn es noch ein paar Relais mehr werden, ist das mit Sicherheit sehr hilfreich. Im Professionellen Umfeld wäre das ein MUSS.
Integration der Logo! TDE in den Schaltkasten
Natürlich ist nicht vorgesehen, dass man einen TDE in einen solchen Sicherungs- oder Schaltkasten einbaut. Netterweise ist der aus ABS – einem Kunststoff, der sich gut sägen, schneiden und Bohren lässt. Kurz anzeichnen, aussägen und dann liess sich der TDE mit den beigelegten Befestigungen einfach fixieren.
Physikalische Taster
Im Garten habe ich eigentlich kein WLAN und daher wäre es schon nett, wenn man das Ventil nicht nur mit einem PC oder Smartphone oder Tablet sondern auch mit einem Schalter bzw. Taster AN und AUS schalten kann. Das macht die Sache einfacher und verständlicher.
Ich habe mir wasserdichte Taster mit beleuchtetem Kennring (RGB LED) gekauft, die über je einen Eingang an der Logo! abgefragt werden. Drückt man den Taster geht das Ventil auf. Drückt man den Taster nochmal geht das Ventil zu. Ist das Ventil auf, wird der Kennring beleuchtet, um eine Indikation zu haben. Man kann die Bewässerung mit dem Taster einschalten und per Software ausschalten und umgekehrt. Deswegen sind es Taster und keine Schalter.
IP67 Taster mit RGB LED Kennring
Technisch gesehen wird im Program der Eingang I1 abgefragt. Der Taster wird gedrückt und der Strom/Impuls wird von der Steuerung wahrgenommen. Daraufhin wird ein sog. Stromstossschalter ausgelöst. der Öffnet und Schliesst mit jedem Impuls.
Einmal drücken – AN – nochmal drücken – AUS – und so weiter.
Der Stromstossschalter schaltet seinerseits den Ausgang des Relais Q1 AN oder AUS. Ist der Strom ausgefallen und die Steuerung startet neu, ist AUS der Anfangszustand. Ich merke mir absichtlich NICHT den letzten Zustand, um hier keine Überschwemmung zu provzieren. Das hatten wir ja grade erst.
Natürlich kann man jetzt auch das Stromstossrelais mit einem weiteren Taster – einem Software-Taster – AN und AUS Schalten und so den gewünschten Effekt erreichen.
Die Taster sind in einem bzw. zwei IP67 Gehäusen untergebracht. Eines am Schuppen und eines mit einem langen Kabel an der Terasse. Man kann natürlich auch Taster parallel betreiben und so an verschiedenen Orten etwas ein bzw. ausschalten. Cool, wenn man mit nassen und dreckigen Fingern das Wasser AN und AUS schalten will.
Andreas Spiess hat auf seinem YouTube Kanal ein gut gemachtes Video veröffentlicht, wie man für den eigenen Haushalt eine Energiespar Strategie entwickeln kann.
In einer unterhaltsamen Art und Weise definiert er vier Gruppen von Verbrauchern und disskutiert die Erstellung einer Strategie basierend auf Verbrauchsmessungen.
Sehr empfehlenswert und hilfreich. Daher von hier der Verweis auf den Vlog von Andreas.
PV generiert Strom aus dem Sonnenlicht. Und es gibt Sensoren, die den Uv Index und die “Leistung” des Sonnenlichts messen.
Ein Sensor dieser Art ist der VEML6070 von Vishay Semiconductors. Dieser Sensor steht als Breakout Board unter anderem von Adafruit zur Verfügung und kann ganz einfach mit Tasmota und z.B. einem Wemos D1 Pro oder Mini eingesetzt werden.
Ich habe den Sensor bei Pi-Shop gekauft und mit einem Wemos D1 kombiniert.
Dazu habe ich den Sensor mit einer gekürzten 3er Pinleiste direkt auf den GND, D4 und D3 Pin gelötet. Eigentlich sollte der VEML6070 sowohl 3.3V als auch 5.0V tolerieren. Ich habe denoch mit einem Kupferlackdraht VIN auf 3.3V verbunden.
Das Adafruit Board stellt den Sensor auf dem I2C Bus zur Verfügung.
Die Wemos D1 Minis kann man einfach per USB Schnittstelle mit dem Tasmotizer oder ähnlichem mit Tasmota versehen. Wie Tasmota installiert wird, kann man z.B. auf SuperHouse TV von Jonathan Oxer nachvollziehen.
Sobald Tasmota auf dem Device / D1 Mini installiert ist und neu gestartet wurde, kann man auf der IP-Adresse des Geräts die Admin-Oberfläche von Tasmota aufrufen.
Wichtig ist noch, dass man die SENSOR Edition von Tasmota installiert. Siehe auch http://ota.tasmota.com/tasmota/release/ und dann unten die tasmota-sensors.bin.gz auswählen.
Es müssen WiFi, Modul, MQTT und weitere Parameter konfiguriert werden. Mit einem Klick auf “Configuration” gelangt man in Auswahl von dieser Parameter Gruppen. “Configuration Modul” erlaubt die Einstellung von Modul Parametern für dem Zugriff auf das VEML6070 Board bzw. den I2C Bus. Hier werden die Pins D3 und D4 auf die I2C Ausgänge SDA und SCL gemappt ab dann kann man die VEML6070 Werte auf der Eingangsseite ablesen. Die Pins müssen natürlich die Pins sein auf denen das Modul angeschlossen ist.
PIN Mapping
Anschliessen binde ich den Sensor in mein WLAN(WiFi) ein. Netzwerk und Passwort sollten zum eigenen Netzwerk passen. Den Hostnamen habe ich “Lichtsensor1” genannt.
WiFi Parameter
MQTT ist der Nachrichtenumgschlagplatz in meinem Netzwerk. Tasmota bietet von Haus aus eine Integration für MQTT an und publiziert bzw. hört auf alle Nachrichten, die auf dem MQTT-Server ein- und ausgehen.
Hier vergebe ich ebenfalls noch den gleichen Namen sowie den Parameter meines MQTT-Servers.
MQTT Parameter
Unter “Other” kann man noch das Admin-Passwort sowie den Device- bzw. Friendly-Name vergeben… .
“Other” Parameter
Zum Abschluss kann man auf der Console nachschauen, wie die Parameter der Sensoren alle 5 Minuten unter den Topics publiziert werden.
IoT Stack
Unter dem Bericht #2 oben unter IoT habe ich verlinkt, wie man schnell und effizient zu einem funktionierenden IoT Stack kommt. Hier sind MQTT-Server, Grafana und InfluxDB installiert.
Das Ziel ist, die Sensorwerte, die alle 5 Minuten pubiziert werden, zu speichern und in einer Zeitreihe als Grafik in einem Dashboard darzustellen.
Das Dashboard werde ich in Grafana erstellen und die Speicherung in einer Zeitleiste geschieht in InfluxDB. Den Transfer der Sensorwerte nach InfluxDB übernimmt Node-Red.
Node-Red Flow
Mit dem Flow oben lauscht Node-Red auf die Nachrichten des MQTT-Server (siehe oben) und wandelt sie in ein JSON-Objekt um. Anschliessend isolieren vier Nodes die Werte für UvLevel, UvIndex, UvIndexText und UvPower und schreibt sie mit vier weiteren Nodes in InfluxDB.
In dem Moment wo eine Nachricht auf dem MQTT-Server aufläuft wird diese gelesen, zerlegt und in die InfluxDB geschrieben.
Damit InfluxDB die Daten aufnehmen kann, muss man lediglich eine Datenbank anlegen. Die Datenstrukturen werden automatisch angelegt. Die Handhabung von InfluxDB? Siehe oben: #2 IoT Stack…
Grafana
Grafana bietet die Möglichkeit, Daten aus verschiedenen Datenquellen zu visualisieren. UvIndex und UvIndexText, UvLevel und UvPower werden als Kurven bzw. Gauge (Uhr) dargestellt.
Grafana Dashboard
Grafana ist nicht ganz so simpel zu konfigurieren. Aber wenn man es man verstanden hat, geht es recht schnell von der Hand.
Zunächst legt man die Datenquellen (Verbindung zu InfluxDB) an. Dann konfiguriert man das Dashboard und anschliessend je Graph oder Graphen-Gruppe ein Panel. Innerhalb des Panels wird die Abfrage der Daten definiert sowie die Darstellung der Daten.
Datenquellen
Grafana: Data Sources (InfluxDB)
Panelkonfiguration
Definition der Abfrage
Die Abfrage ist die Herausforderung… Zuächst selektiert man im “FROM” die Messreihe, aus denen man die Daten konsumieren will.
Dann mit dem “SELECT” Statement den Feldwert und mit mean() oder last () die Werte. Dannach noch mit “GROUP BY” die Darstellung als Zeitleiste und die Anweisungen leere Werte (null) aufzufüllen. Die Formatierung als Zeitreihe ist selbsterklärend.
Das “SELECT” Statement ist wichtig für die Art der Darstellung.
Definition der Darstellung
Mit der Darstellung kann man die Art der Visualisierung, die Achenbeschriftung und Farbgebung etc. beeinflussen. Einfach mal rumspielen… .
Titel…
Zum Schluss noch einen Titel und das Panel auf dem Dashboard zur Darstellung der UV-Werte ist fertig.
Aussicht
Was fehlt ist noch eine Stromversorgung und ein Gehäuse. Im Moment liegt der Wemos D1 Mini mit der Platine auf der Fensterbank und wird aus einem USB Lader mit Strom versorgt. Eigentlich möchte ich ein Wasserdichtes Gehäuse verbauen und mir noch etwas für die Stromversorgung “Draussen” ausdenken. Vielleicht etwas mit einem Solarpanel?! Dazu später mehr.
Nach dem ich gestern das neueste Video von Andreas Spiess bezüglich seiner Erfahrungen mit PV und Batteriespeicher angeschaut habe, und er stolz erwähnt hat, dass er schon mehr als 1 MWh Strom erzeugt hat, habe ich bei mir in der Statistik nachgeschaut…
Stand 12.September 2022 haben wir mit unserer Anlage 1,347MWh Strom erzeugt!
Cool!
Video von Andreas Spiess
Im Moment experimentiere ich mit Home Assistant, dem Auslesen der Daten auf API Basis aus der Sonnen Batterie und dem SolarEdge Wechselrichter und der Erstellung von Automationen mit Node Red.
Ausserdem bastel ich an einer “Solar-Ampel” auf Basis eines e-Ink Displays und einem ESP32 – Damit die Familie auch weiss, ob es sich lohnt, den Geschirrspühler oder die Waschmaschine laufen zu lassen!
Die PV-Anlage und der Batteriespeicher sind fertig und in Betrieb genommen. Die Umbauten auf dem Sicherungstableau hielten sich in Grenzen und wir hatten lediglich für 6h in 1.5 Tagen keinen Strom.
PV-Planer, Spengler, Holzbauer und Elektoinstallateur haben gut zusammen gepasst und gut zusammen gearbeitet. Allen Beteiligten nochmals meinen Dank an der Stelle.
Die Anlage ist jetzt seit 36h in Betrieb und in der ersten Nacht hat die Batterie sich bis auf 50% Enthalden. Wir haben nichts optimiert oder abgeschaltet sondern normal gewaschen etc.
Die maximale Leistung lag heute bei 16.43kWh – die Peakleistung wäre 19.4kWh. Mein Sicherheitskonzept funktioniert und nun kann ich mich an die Optimierung und das Dashboard machen!
Dazu wird es dann im Abschnitt IoT sicher etwas zu lesen geben.
Da wir ja schon Solarwarmwasser Kollektoren 13 Jahre im Betrieb hatten, war die Anlage mit einem Wasser-Glycol Gemisch gefüllt.
Bevor ich die alten Kollektoren abgebaut habe, wurde die Anlage entleert. Dazu habe ich mir im Baumarkt ein blaues 50 Liter Fass mit Deckel gekauft. Geleert habe ich die Anlage über die Entlüftung mit Hilfe eines Stück Gartenschlauchs.
Entlüftung und Füllstutzen
Die Gardena Garten Hardware ist da sehr praktisch um temporär Flüssigkeiten von A nach B zu schaffen.
50L Fass
Nach dem ich die neuen Kollektoren in der Fassade montiert habe, musste ich die Anlage wieder füllen.
Gartenpumpe zum Füllen der Solaranlage
Die Pumpe ist insofern etwas mühsam, da sie keine Selbstansaugende Pumpe ist, sondern über einen kleinen Füllstutzen gefüllt werden muss. Man übt etwas herum, bis man den Dreh raus hat. Danach ist die Pumpe aber super, weil sie die 5m bis zum höchsten Punkt der Anlage locker überbrücken kann.
Zuächst habe ich die Anlage mit normalem Wasser gefüllt und bis auf 2.5Bar Druck gebracht und dann habe ich alle Verschraubungen nachgeschaut und ggf. nachgezogen.
Oben auf dem Gerüst war alles Dicht bis auf einen Übergang vom 20mm Wellrohr auf 22mm Kupferrohr. Über dem Fenster waren beide Übergänge undicht und auch die beiden Dichtungen an der Pumpeinheit mussten ersetzt werden.
Wenn man diese Tätigkeit mit dem Glykol-Wasser Gemisch im System macht, ist das ziemlich glitschig…
Ausserdem habe ich die Anlagen dann 24h bei 2.5Bar stehen gelassen um sicher zu sein, dass die Sache dicht ist.
Danach habe ich das Wasser komplett abgelassen und die Anlage ca. 30 Minuten mit dem Glykol-Wasser Gemisch gespühlt. Danach habe ich den Druck bis ca. 1.3Bar gebracht und die Anlage über den Tag verteilt entlüftet.
Ich bin wirklich froh, dass ich die Montage und Entlüfterei mit dem Gerüst machen konnte. Nur mit Leiter wäre das kaum gegangen.
Selbst mit 3/4 durch das Gerüst verdeckten Kollektoren liefert die Anlage 45Grad warmes Wasser und die Pumpe kann mit 60% laufen. Ich bin gespannt, was im Vergleich mit der alten Anlage möglich ist.
Deren Daten habe ich von den letzten 2 bzw. 3 Jahren. Der Vergleich gibt dann einen eigenen Beitrag.
Die Lieferung für den Batteriespeicher ist angekommen. Zu guter Letzt scheint alles so aufzugehen, dass wir die PV-Anlage so wie geplant aufstellen können.
Die Lieferung ist GROSS!
Lieferung des Batteriespeichers
300kg und die Grösse einer Europalette und fast 2m Höhe. Den Platz muss man haben… Glücklicherweise kann man bei uns direkt mit dem Palettenroller zum Ausstellort fahren.
Rückblickend muss ich sagen, dass ich, wenn alle Dinge gleichzeitig gekommen wären, in Platzprobleme gelaufen wäre. Der Gesamt-Flächenbedarf waren 8 Europlatten!
Stay tuned…
Donnerstag Abend
Ich habe kein “Unboxing” Video oder sowas gemacht. Dazu fehlt mir die Zeit.
Die Montage Anleitung ist ein 25MB grossen PDF mit 108 Seiten. Sie ist sehr detailiert und gut gemacht, könnte aber evtl. noch ein paar mehr Fotos oder Detail-Zeichnungen haben.
Ich habe die eingehend VOR der Montage gelesen und mich mit dem Vertraut gemacht, was da kommt…
Montage Grundplatte
Die Batterie wird aus verschiedenen Modulen gebildet und auf einem Grundrahmen montiert. Bei mir im Keller ist die Wand an der die Batterie montiert werden soll, isoliert.
Ich musste also erst feststellen bzw. sicherstellen, dass die Vierkanthölzer, die die OSB-Platten tragen so gut verschraubt sind, dass 300kg Gewicht daran fixiert werden können.
Danach habe ich das grösste Päckchen ausgepackt und den Grundrahmen gemäss Anleitung mit den Füssen versehen.
Montage der Füsse an der Grundplatte
Wie man sehen kann läuft hinter der Batterie noch eine Wasserleitung und eine Abwasserleitung duch. Ich musste also noch 75mm Distanz zur OSB Wand überbrücken.
Netterweise passen die Rastermasse für die tragende Struktur mit denen der Batterie zusammen. So konnte ich die Querhölzer und die Grundplatte gemeinsam mit 6x120mm Schrauben in der dahinter liegenden Struktur verschrauben.
Die Grundplatte ist ein grosses U-Förmiges Blech mit diversen Löchern, die mit L-Förmigen Blechen verschraubt ist. Damit kann man die Neigung korrigieren und sicherstellen dass die ganze Sache grade steht.
Montage der Grundplatte an der Wand
Als nächstes wird das 5-Adrige Kabel verlegt. Ich habe mich nach den Vorgaben der Montageanleitung für ein 5 x 10qmm Kabel entschieden.
Ausserdem brauchen wir noch ein zwei Netzwerkkabel und einen Internet-Anschluss. Die Inbetriebnahme erfolgt über ein App.
Wenn der Elektriker das am Sicherungskasten angeschlossen hat, kann man die weiteren Komponenten einbauen.
Auf die Grundplatte werden nun noch das Bodenblech, die Batteriefächer und die Halter für die Abdeckung geschraubt. Dann werden alle Montagelöcher und Durchbrüche mit den mitgelieferten Stopfen verschlossen.
Montage Leistungseinheit
Der Batteriespeicher hat eine eigene Leistungseinheit, in der Wechsel-/Gleichrichter und Batteriemanagement verbaut sind. Die ganze Sache hängt zuoberst an der Grundplatte und der Kühlkörper ragt durch den grossen Ausbruch nach hinten. Es dürfen keine Kabel an den Kühlkörper stossen!
Leistungseinheit montiert
Das 5 x 10mm2 Kabel ist extrem steif und sperrig. Es ist nicht einfach, dieses Kabel durch das Loch in der Wand oder in Kabelkanäle einzufädeln! Der Beiliegende Klappferrit ist mit 16mm Durchmesser zu klein für ein 5 x 10mm2 Kabel! Ich habe einen neuen bei z.B. Distrelec gekauft.
Anschluss der Leistungseinheit
Wichtig ist, dass die Leistungseinheit nach den Landesvorschriften und dem Schema an den Sicherhungskasten angeschlossen ist und vorallem auch den Potentialausgleich mit allen anderen Komponenten hat. Also ein Erdungskabel von den Solarpanelen, dem Wechselrichter, dem Sicherhungskasten und dem Batteriesystem.
Neben dem störrischen 5-Adrigen Kabel sind also noch ein Potentialausgleich zu verlegen plus zwei CAT6 Patchkabel. Eines für den Internet-/ Netzanschluss und eines für den Modbus zum Energiemessgerät im Sicherhungskasten.
Stay Tuned…
Montage Batterien
Die Batterien werden so auf den Tablaren platziert, dass die Anschlüsse einerseits zueinander und andererseits nach rechts zeigen. Man sollte also vorher die Kiste entsprechend drehen, um die Module gleich richtig hochheben zu können. Ca. 30kg sind das pro Modul.
Batterien montiert und mit Blechen gesichert
Anschliessend werden die Batterien mit Blechen und langen Schrauben (Gewindestangen) gesichert.
Anschluss des Batterie Management Systems
Wiederaufladbare Batterien haben es – egal welchen Typs – gern “überwacht”. Also hat die Leistungseinheit ein Batterie Management System (BMS). Dieses BMS wird mit Patchkabeln nach einem bestimmten Schema verkabelt.
Patchkabel des BMS – noch nicht fixiert.
Morgen noch mal die Kabel überprüfen und mit Kabelbindern fixieren und aus dem Weg räumen.
Wenn die Anschlüsse zum Sicherungskasten und der Potentialausgleich montiert sind, kann man die Batterien an die Leistungseinheit anschliessen.
VORHER NICHT!
Alles in allem macht das Batteriesystem einen recht durchdachten und aufgeräumten Eindruck. Mal sehen, was ich mit der Software erleben werde.
Steuerkabel für die Notabschaltung
Das Batteriesystem kann noch mit einer Notabschaltung versehen werden. Ich glaube ich mache der Feuerwehr die Freude und werde einen NOT-AUS Taster im Zählerschrank montieren.
3-Phasen Haussicherung & Notaus-SchalterNotaus-Schalter mit Warnhinweis
Inbetriebnahme der Batterie
Nach dem alle Anschlüsse, Kabel und die PowerProtect 8000 Box angeschlossen waren, konnte der PV-Planer die Batterie in Betrieb nehmen, nach dem der Wechselrichter angeschlossen und in Betrieb genommen war.
Die Geräte verfügen über eine – nur lokal erreichbare – Webschnittstelle, die einen Inbetriebnahmeassistenten bereitstellen.
Die Batterie erwacht mit einigem Relais-Geklicke zum Leben und die “Sonne” beginnt zu pulsieren.
Inbetriebnahmetag
Nach dem Aufsetzen der Haube ging die Batterie endgültig in Betrieb.
Batteriebetrieb
Das Verhalten der Batterie und der Solaranlage kann über die Webschnittstellen der Hersteller oder deren Apps visualisiert werden. Auf dem Smartphone ist zu sehen, dass der Strom für den Laptop, auf dem ich diese Zeilen schreibe, aus der Batterie kommt.
Wenn ich eine PV-Solaranlage montieren will, brauche ich Werkzeug. Eigenes und ggf. auch Werkzeug, dass ich mieten/leihen kann oder sollte.
Eine grosse Schlagbohrmaschine lohnt sich sicher nicht zu kaufen – die sollte man sich leihen, denn es braucht nicht sehr viele Löcher, aber wenn, dann grosse Löcher. Im Gegensatz dazu ist ein eigener und qualitativ guter Akku-Schrauber eine wichtige Anschaffung.
Handwerks- und Messzeug
Imbusschlüssel-Satz
Imbusschlüsselsatz
Bei den Imbusschlüsseln sollte man solche kaufen, die an einem Ende eine Art Ball haben. Damit kann man dann auch Schrauben anziehen, die nicht ganz senkrecht erreichbar sind. Es gibt auch Schlüssel, die länger sind und einen Griff haben. Wichtiger ist aber das Ballförmige Ende. Qualität zahlt sich auch hier aus. Es sind 180 Imbusschrauben bei mir in der Unterkonstruktion verbaut worden.
Gliedermassstab
Gemeinhin auch Zollstock genannt. Es braucht mehr als einen. Ich habe zwei zerbrochen.
Stahlmassband (8m und 20m)
Die beiden Bandlängen sind ein wichtiges Werkzeug! Meine Profile waren maximal 5.75m lang und die Diagonalen auf dem Dach über 13.5m – hier lohnt sich also die 20CHF Investiton je Bandmass.
Digital Multimeter
Digital Multimeter (CAT III)
Wichtig beim Digital Multimeter ist, dass es für CAT III (1000V) geeignet ist!
Handsäge
Um auf dem Dach mal eben schnell ein Holz abzusägen ohne Strom zu verlegen oder ein Akkuwerkzeug zu kaufen, lohnt sich der Kauf einer “Japanischen Zugsäge”. Es muss nicht die Ausführung für den Möbelschreiner sein. Es reicht die Baumarktsäge.
Zugsäge
Metallsäge
Metallsäge
Elektroschraubenzieher Set
Bei Arbeiten mit Strom ist ein Isolierter Schraubenzieher Pflicht!
So sieht ein Elektro-Schraubendreher aus!
Ratsche (Ratschenkasten)
Ratschenkasten – bei mir brauchte ich nur die 13er Nuss
Zangen
Seitenschneider für Kabel
Es macht Sinn, zwei oder drei der Seitenschneider zu kaufen. Das spart Suchen und Laufen und ggf. vom Dach zu klettern.
Grosse Wasserrohrzangen in GUTER Qualität
Elektrowerkzeug
Kappsäge
Kappsäge mit Alusägeblatt
Die Säge oben hat einen Laser, der den Sägeschnitt auf die Fläche projeziert. Hilfreich beim Einmessen.
Akkuschrauber
Billig-Baumarkt oder Profiqualität? Hier scheiden sich die Geister. Ich habe vor 10 Jahren nach etlichen Billig-Geräten auf Markita gewechselt. Selbst für den alten 12V Schrauber bekomme ich immer noch Batterien – im Gegensatz zu den Billig-Schraubern.
Oben 12V unten 18V Variante
Heute habe ich noch einen weiteren 18V Akkuschrauber mit mehreren Akkus, der Kompatibel mit anderen Geräten von Markita (Oberfräse, Stichsäge, Handkreissäge, …) ist und sehr schnell lädt.
Hier lohnt sich der Kauf einer Marke, die länger am Markt ist bzw. bleibt (Markita, Bosch, Metabo, Ryobi, …) – auf meinem Dach sind weit über 1500 Schrauben verarbeitet, wenn man alle paar Minuten einen leeren Akku bzw. keinen Akku mehr hat, kommt man nicht wirklich voran.
Schlagbohrmaschine
Je nachdem, wie man die Kabel bzw. Rohre führen kann bzw. muss, ist der Kauf einer eigenen Schlagbohrmaschine nicht notwendig. Die kann man mieten oder sich von der Selbstbaugenossenschaft leihen.
Wenn man selbst kauft, sollte es eine grössere Maschine sein. Da Markita seit einigen Jahren in die Baumärkte drängt, gibt es hier immer wieder passende Angebote. Sonst auch mal auf dem Second-Hand Markt (ricardo.ch) schauen.
Die Leistungs- und Gewichtsunterschiede zwischen den Schlagbohrmaschienen sind erheblich. Wer mal versucht hat, mit einer zu kleinen Bohrmaschine ein Loch in Beton zu bohren, weiss, wovon ich rede.
Lötlampe/Brenner
Löten ist kein Hexenwerk. Alles was es braucht sind Lot (Zinn), Flussmittel und eine Wärmequelle.
Lötlampe, Lot und Flussmittel
Diese ziemlich kleine Lötlampe reicht vollkommen aus, um alle Rohrleitungen in der Warmwassersolaranlage zu löten, wenn es geschützt ist (kein Wind).
Vom Dach geht es in einem dicken Alu-Rohr mit allen Kabel und dem Potentialausgleichskabel aussen an der Hauswand runter in den Keller.
(FOTO)
Hier enden die Kabel in entsprechenden Steckern und werden mit der Generator-Anschlussbox verbunden. Diese Box hängt in der Nähe/neben dem Wechselrichter.
Generator-Anschlussbox montiert
Nach dem der Panzerschlauch ins Haus geführt wurde habe ich in mit Schnappern und Schellen an der Wand fixiert. Da ich die DC Kabel kurz halten will, habe ich mich entschieden, den Wechselrichter und die Generator-Anschlussbox neben dem Fenster zu montieren, über dem die Kabel ins Haus gelangen.
Die Masse habe ich aus dem Datenblatt des Wechselrichters und der Platz für beide Boxen war so bemessen, dass die genau neben dem Ausgleichsgefäss der Heizung passen und dazwischen noch die Leitung zum AC-Sicherungskasten geführt werden kann.
Das Kabelende und der Panzerschlauf auf der DC-Seite werden noch gekürzt.
Auf dem Bild sind Rote, Blaue und Weisse bzw. Grün/Gelbe Kabel zu sehen. Weiss und Grün/Gelb ist der Potentialausgleich und den habe ich schon bis zum Sicherungskasten gezogen.
Blau und Rot sind DC.
Wenn der Wechselrichter da ist, geht es weiter.
Wechselrichter
Zusammen mit der grossen Lieferung der Sonnen-Batterie ist auch der Wechselrichter angekommen…
Der Wechselrichter wird an einer ziemlich stabilen Blechplatte mit 4 Schrauben montiert. Ich habe das Blech ausgerichtet (Wasserwaage) und dann die Löcher angezeichnet und gebohrt.
Der Wechselrichter ist aufgehängt.
Fixiert wird das Blech mit 6x80mm Schrauben in entsprechenden Dübeln.
Potentialausgleichs-Schiene
Um die Anlage gefahrenfrei betrieben zu können müssen die Einzelnen Komponenten mit dem gleichen Potential verbunden sein. Dazu dient ein fast (Klein-) fingerdickes Erdungskabel.
Die Kabel müssen mit Hülse versehen darin festgeschraubt werden.
Installationsanleitung
Die Installationsanleitung besteht aus einem 12MB grossen und 111 Seiten starken PDF. Diese sollte man unbeding vorher lesen, verstehen und nur die Dinge Umsetzen, zu denen man eine Ausbildung hat oder weiss, wie es geht!
Zur Erinnerung: Ohne die Optimizer wären ca. 960V DC-Spannung auf jedem String und auch 240V AC-Spannung sind nicht ohne! Installation sind nur durch eine Fachperson vorzunehmen. Keine Gewährleistung/Haftung von meiner Seite!
Kabel
Auch beim Wechselrichter brauchen wir 5x10mm2 Leitungsquerschnitt und ein Netzwerkkabel und einen Internetanschluss.
