Die Stromkabel der PV-Anlage und die Rohrleitungen für die Warmwasser Solaranlage müssen von der Fassade und dem Dach irgendwie durch die Wand in den Keller.
Derzeit suche ich nach einem Weg mit einer möglichst kleinen Kernlochbohrung auszukommen, die mir erlaubt, zwei 16mm Rohre, ein Fühlerkabel und zwei Stromkabel ins Haus zu bekommen. Ein 82mm Lochdurchmesser müsste reichen. Soweit so gut.
Ein weiterer Punkt ist die Dichtigkeit. Ich habe gelernt (Dipl.-Ing. Schiffbau), das Wasser überall hinein kommt, wo es NICHT soll aber nicht wieder rauskommt, wenn es soll… . Also braucht es eine geeignete Dichtung.
Nach langer Suche habe ich einen Anbeiter von Kernlochbohrern zum mieten gefunden, der mir 82mm Bohrerkrone und Bohrer mit Stativ vermietet (Learnig von der Montage der Wohnraumlüftung) und mit Wittko einen Dichtungsanbieter, der konfigurierbare Dichtungen für Wanddurchbrüche herstellt.
Ich hoffe, Wittko meldet sich auf meine Anfrage, dann kann ich das Loch vorbereiten!
Sonst muss ich mit dem grossen Bohrer vier 16mm Löcher bohren. Kein Spass, wenn man es Freihand machen muss.
Auf Amazon findet man beliebige Dichtungen für 100mm Lochdurchmesser, aber leider haben ich im Grossraum Zürich keinen Vermieter für 100mm Bohrkronen gefunden, der auch an DIY/Privat vermietet…
Seit 2009 ist unser Haus zumindest, was die Wärme und Warmwassererzeugung angeht CO2 Neutral unterwegs. Seit da haben wir eine 14.0kWh Pelletheitzung von Windhager und eine knapp 9m2 grosse Warmwassersolaranlage mit Flachkollektoren auf dem Dach.
Dazu kommt noch eine Kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärme- sowie Feuchterückgewinnung ebenfalls aus 2009 und einen 5kWh Speicherofen im Wohnzimmer. Und doch hat sich seit 2009 einiges geändert!
Der Baumbestand ums Haus ist verschwunden, die Arbeiten rund ums Haus (notwendiger Ersatz von Stützmauern etc.) sind erledigt und der Wunsch nach einer PV-Anlage und einem sehr hohe Autonomiegrad wurde dringlicher.
Was tut man also, wenn man eine PV-Anlage beschaffen will? Was sind mögliche Optimierungsziele?
Ziel 1: “Budget-Build”
Bei einem eingeschränkten Budget oder anderen Restriktionen kann das Ziel sein, den eigenen Verbrauch mit Hilfe von Sonnenenerige bzw. Strom aus der PV-Anlage abzudecken. Typischerweise kann man von einem 4 Personen Haushalt ausgehen. In einem Einfamilienhaus wird der durchschnittliche Stromverbrauch mit ca. 5200kWh pro Jahr angegeben. Im Mehrfamilienhaus sind es etwas weniger – hier sind es ca. 3850kWh. Die Zahlen weichen je nach Quelle ein wenig ab… .
Schaut man dann auf Solardach.ch nach kommen hier in der Regel Anlagen mit 10kWP Leistung als Ergebnis heraus. Damit kann man dann den gesamten Strombedarf an einem sonnigen Tag abdecken und trotzdem noch etwas einspeisen. Wieviel man selbst verbraucht hängt davon ab, wie gut man den Stromverbrauch steuert. Also nicht mehr zum Niederstromtarif waschen sondern nach dem Blick auf den Wechselrichter… . Hierzu gehört dann auch, dass man das Warme Wasser dann zukünftig mit Solarstrom erwärmt und entsprechende Automationstechnik verbaut, die ein einfaches Regelwerk implementiert.
Z.B.: “Warmwasser Erzeugung, wenn die Solaranlage Strom produziert, bisdie Temperatur im Boiler 80°C erreicht und dann abschalten und den Strom ins Netz speisen.”
Ein hoher Autonomiegrad ist so zwar nicht möglich, aber man kann mit ein wenig Technik und Verhaltensänderung den Stromverbrauch aus einer Produktion decken.
Ziel 2: “Maximale Einspeisung”
Je nach Wohnkanton und Rückvergütung des Elektrizitätswerks kann ein Ziel sein, die grösst mögliche Anlage für maximale Einspeisung zu bauen.
Aus meiner Sicht ist die maximale Grösse zwar sinnvoll, aber nicht das Ziel möglichst alles einzuspiesen. Die geringe Höhe der Rückvergütungen lassen in der Regel kein erfolgreiche Kommerzielle Einspeisung zu… .
Ziel 3: “Maximale Einspeisung und Maximaler Eigenverbrauch”
Hier wird wieder die maximal grosse PV-Anlage gebaut, die auf das Dach passt und daneben der eigene Verbrauch optimiert bzw. hochgetrieben.
Mögliche Verbraucher sind:
Elektro Warmwasser Boiler mit mehr als 200l (Ich habe einen 800l Boiler im Einsatz)
Batteriespeicher (Möglichst grosser Speicher!)
Heizungsunterstützung (Wie Warmwasserboiler aber nicht für den Wasserhahn…)
Laden des Elektro-Fahrzeugs (Fahrad oder Auto – vorzugsweise Bidirektional, was wegen der fehlenden Standarts schwierig ist)
Wasserstoff-Speicher (Mit dem Sonnenstrom wird aus Wasser der Wasserstoff erzeugt, der dann bis zu Verbrauch zur Stromerzeugung gelagert wird – leider sehr teuer)
Für mich kommen derzeit die ersten beiden Verbraucher in Frage – also ein grosser Boiler mit Heizstab und Ladelogik (siehe oben) und der Batteriespeicher. Die Heizungsunterstützung ziehe ich im Moment nicht in Betracht – eher der Betrieb der Lüftung. Und solange es keine politsche Motivation zu Bidirektionalem Laden gibt, nutze ich das existierende Auto, bis es nicht mehr geht. Batteriespeicher in Fahrzeugen gehören in das Smart-Grid. Man muss nur die Vorgaben per Gesetz anpassen…
Bis vor ein paar Jahren war es ja auch angeblich nicht möglich Elektro Fahrzeuge zu bauen… .
Voraussetzungen
Es ist immer gut, wenn man den eigenen Stromverbauch kennt. Ich habe seit mehreren Jahren 3 sog. S0-Bus Zähler im Einsatz und nutze Grafana/Influx DB um die Verbräuche aufzuzeichnen.
Ein typischer Tag im Januar 2022 sah so aus:
Die “Peaks” auf der Orangen Linie für den Zähler 2 sind entweder Backofen, Herd oder Waschmaschine, die alle über den gleichen Zähler laufen. Das Grundrauschen auf dem Zähler 1 sind die Server, die ich Beruflich im Betrieb habe und Zähler 1 und 3 decken den Wohnbereich des Hauses ab.
Den Stromverbrauch der eigenen Familie kann man auch gut via Stromrechnung abschätzen. Einfach mal die Rechnungen der letzte 4-5 Jahre aufsummieren und durch die Jahre teilen. Dann bekommt man einen recht guten Überblick.
Begrenzt wird man eigentlich nur durch das eigene Budget. Klar – es kostet Geld. Aber haben wir wirklich Alternativen? Wenn ich mich in der Nachbarschaft und im Ort umschaue sind seit Februar 2022 ca. 5 neue Dächer mit PV-Anlagen umgesetzt worden. Die Anlagen haben alle geschätzt 18kWP oder mehr. Ich denke, viele Hausbesitzer investieren jetzt das Geld um unabhängiger zu werden nicht so sehr um einen Return of Investment zu erreichen.
Höchster Stromverbrauch
Wenn man im Rahmen einer grösseren Familie Weihnachten feiert und das regelmässig auf die gleiche Art – dann braucht es Guetzli und Gebäck! Und davon möglichst viel.
Der Tag mit dem höchsten Stromverbrauch pro Jahr ist der 24. Dezember mit fast 5.2kW!!!
Dieser Tag beginnt mit Guetzli Backen und geht dann in Braten und Weihnachtsessen vorbereiten über! Der Herd, Ofen und Steamer laufen dann ca. 8h im Dauerbetrieb… hmmm, lecker!
dass 75% der Befragten einer Umfage der Schweizerischen Energiestiftung durch das GFS Bern für eine Solarpflicht auch auf bestehenden Gebäuden sind.
Das ist – finde ich – ein extrem hoher und doch irgendwie überraschender Wert, der gleichzeitig bestätigt, was ich angeommen habe:
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… .
(aus Motivation auf dieser Webseite)
Offensichtlich möchte die Mehrheit der Befragten, dass etwas passiert und die Politik ist (mal wieder?) nicht in der Lage, dieses Momentum aufzunehmen.
Das ich mit meiner Meinung nicht alleine da stehe und lieber selbst gestalte statt auf die Politik zu warten (wie lange den noch?) kann man auch auf dem Vlog von Andreas Spiess auf Youtube nachschauen.
Er stellt ebenfalls dar, warum er sich für eine DIY (Do it yourself) Lösung entschieden hat.
Wer im Moment versucht, bei einem Kommerziellen Anbieter eine Solaranlage zu kaufen ist für 2022 schon (fast?) zu spät dran. Neben den Problemen in den Lieferketten und mit Lieferengpässen kommt auch das Problem mit dem Fachkräftemangel zum Tragen.
Durch das bisherige Vorgehen war die Wirtschaftlichkeit mehrheitlich von der Höhe der Abnahme-Vergütung abhängig, die in der Schweiz stark variiert. Vielleicht lohnt sich hier, den Pluralismus aufzugeben und Photovoltaik als Systemrelevant zu betrachten und das ganze mal endlich in eine ganzheitliche Vision zu giessen? Ich kann keinem Unternehmen verdenken, nur soviel Personal aufzubauen, wie man auch beschäftigen kann und das ist halt von Kanton zu Kanton verschieden.
Was kann ich also tun, wenn ich bis dahin vorgängig etwas erreichen will und Handwerklich nicht vollkommen unbegabt bin? Ich sollte über Selbstbaugenossenschaften wie die EWG Winterthur nachdenken und dort die eigenen Fähigkeiten mit denen von erfahrenen Planern und anderen Genossenschaftlern kombinieren um die eigene Energiewende zu ereichen!
Während meiner Auseinandersetzung mit IoT, MQTT und Tasmota bin ich irgendwann über SuperHouse.tv des Australiers Jonathan Oxer gestolpert.
Er zeigt im Beitrag #38, wie man einen Luftqualitäts-Sensor vorgestellt, der mit Hilfe eines Laserscatter Sensors, Partikel verschiedener Grössen in einem Volumen von Luft bestimmt und diese Werte via einem ESP8266 nach MQTT und dann nach InfluxDB zu schreiben.
Warum einen Luftqualitäts-Sensor bauen? Die ganze Covid-Pandemie hat ja durchaus aufgezeigt, welchen Sinn oder Unsinn das Wissen über Luftqualität haben kann. Kombiniert mit einem CO2 Sensor kann so ein Partikel-Sensor durchaus hinweise darauf geben, ob man Lüften sollte oder nicht.
Schaut man sich bei Adafruit um findet man diesen Artikel (siehe auch die Abbildung), der Aufzeigt, was man mit dem PMS5003 Partikelsensor so alles messen kann.
Adafruit über PMS5003
Viren kann man zwar keine mit dem Sensor detektieren – oder besser gesagt Partikel in der Grösse von Viren, aber ich denke, wenn man einen deutlichen Anstieg von Partikeln an der unteren Messauflösung feststellt, könnte man mal Lüften… . Das ist mal meine Annahme.
Concentration Units (standard)
---------------------------------------
PM 1.0:
PM 2.5:
Concentration Units (environmental)
---------------------------------------
PM 1.0:
PM 2.5:
PM 10:
---------------------------------------
Partikel > 0.3um / 0.1L Luft:
Partikel > 0.5um / 0.1L Luft:
Partikel > 1.0um / 0.1L Luft:
Partikel > 2.5um / 0.1L Luft:
Partikel > 5.0um / 0.1L Luft:
Partikel > 10 um / 0.1L Luft:
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0.3 um sind schon recht klein.
Konzept
Der Sensor selbst besitzt keinen Micocontroller oder Kommunikations-schnittstelle sondern muss über seinen Schnittstellenstecker mit Strom versorgt und an die Serielle Kommunikation angebunden werden.
Hier muss man etwas aufpassen! Power (VCC) ist 5.0V und alle Logik ist 3.3V (Rx, Tx). Mit den 3.3V ist man dann bei eine ESP8266 als Micocontroller gut bedient. Der kann WLAN, Bluetooth und lässt sich mit Tasmota als Firmware flashen. Damit steh der Umsetzung wie in der folgenden Grafik gezeigt nichts im Weg.
PMS5003 Sensor und IoT Stack (Bild: Axel T.)
Der Sensor sammelt vom EPS8266 getrieben alle paar Minuten die Messdaten ein. Dabei ist er in ein abgeschottetes virtuelles Netzwerk integriert und liefert so seine Daten an den IoT Stack – genauer gesagt an den MQTT Server. Von dort sammelt Node-RED die Daten ein und füllt sie in der InfluxDB ab. Aus dieser bedient sich Grafana für die Visualisierung der Werte über die Zeit.
Bau
Auf Grund der guten Beschreibung von Jonathan Oxer war es ein leichtes, schnell mal eben die notwendigen Komponeten wie der PMS5003 und der ESP8266 plus ein OLED Display auf eine Platine zu bringen.
Platine Air Quality Sensor (Bild Axel T.)
Die Produktion mit Versand der Platine hat 5 Tage gedauert. Danach hatte ich die selbstgezeichnete Platine auf dem Schreibtisch liegen und konnte loslegen.
Komponenten (Bild Axel T.)
Alle Komponenten, die auf der Platine Platz finden. Die Platine selbst könnte man wahrscheinlich noch deutlich kompakter aufbauen, aber für DIY ist so aus meiner Sicht völlig ausreichend. Auf dem Beschriftungslayer habe ich die notwendigen Informationen untergebracht, die das Montieren vereinfachen.
Plantower PMS 5003 (Bild Axel T.)
Der besagte Sensor in seiner blauen Schutzfolie, die man noch entfernen sollte/muss, damit man den Sensor mit Doppelklebeband auf die Platine kleben kann.
OLED Display (Bild Axel T.)
Das OLED Display ist ein ganz einfaches xxxx basiertes Display, was einen Teil der Messwerte anzeigt und mit einem Taster an bzw. ausgeschaltet werden kann. Je nach Ort der Aufstellung, kann das Display recht nervig leuchten. Wenn man den Sensor z.B. im Schlafzimmer nutzen möchte, stört mich das blau leuchtende Display.
Wemos D1 Mini – ESP8266 mit externer Antenne (Bild Axel T.)
Der Wemos D1 Mini Pro mit einer externen Antenne ist die Komandozentrale für den Luftqualitäts-Sensor. Über die USB Schnittstelle kann man den Baustein einfach mit der Tasmota Firmaware flashen und über die Pinleiste lässt sich das Ding einfach in die Sockel stecken.
Die USB Schnittstelle übernimmt auch die Stromversorgung aller Komponenten auf der gesamte Platine.
Software
Für die Software hat man mehrere Möglichkeiten.
Entweder lädt man sich den Code von Jonathan Oxer (siehe oben) herunter und passt den auf die eigenen Gegebenheiten an, oder man verwendet Tasmota in der Version für “Sensoren”.
Ich verwende PlattformIO und VCode von Microsoft und habe mir den Code für Tasmota heruntergeladen.
