2 Stromzähler Netz/ PV-Anlage vergleichen

Hallo Minimax,

zunächst kurz zu deinen letzten Fragen:

a) Also, eingangs hast du berichtet, du betreibst eine PV_Anlage mit 5 kWp(eak) Leistung. Nun solte abhängig von den lokalen Witterungsverhältnissen diese eine Momentanleistung von ca. 5 kW leisten...Sorry, die Einheit kW ist natürlich ein Schreibfehler! Es muss 5000 W bzw. 5 kW heißen, wie auch die Folge von 5000 Impulsen pro h zeigt (In der LOGO!-Dateiangegeben).

b) Sorry, ich habe vorrausgesetzt, dass bekannt ist, dass alle Blockausgänge (digitale und analoge) "abgeschlossen" sein müssen. D. h. sie müssen mit einem anderen Blockeingang verknüpft ODER durch Merker, Ausgänge oder Blöcke Xi abgeschlossen sein, wenn ein Programm auf die LOGO! überspielt werden soll. Die PC-Simulation geht auch so korrekt. Persönlich programmiere ich zunächst die Basisfunktionen und erst ganz zum Schluss schließe ich alle Blöcke ab, um so die best mögliche Lösung dafür zu finden. Bei Teilschaltungen (im Sinne von Bibliotheken) mache ich den Abschluss erst in der fertigen Gesamtschaltung...

c) Eine lauffähige LOGO!-Schaltung mit Textmeldungen und Cursor- und/oder Funktionstasten arbeitet mit LOGO!s ohne und mit internem Display korrekt (Bedienung ist natürlich ausgeschlossen und das Programm muss auch ohne diese auskommen). Ab 0BA6 ist andererseits die Möglichkeit gegeben bei Bedarf (z. B. zur Wartung oder Parameterdefinition) ein TD anzuschließen. Sofern die Textmeldungen entsprechend konfiguriert sind werden diese dann am TD ausgegeben...

Ich habe mich mal darangemacht ein mit der LOGO! umsetzbares Grobkonzept auf Basis deiner bisherigen Angaben zu skizzieren. Details müssen von dir ergänzt/modifiziert und die Umsetzung letztendlich von einer Elektrofachkraft "freigegeben" werden. Anschließend kan eine konkrete LOGO!programmierung in Angriff genommen werden (Die Basisfragen dazu hast du nun ja weitgehend im Forum geklärt):

Als Basisgerät sollte eine LOGO!-0BA6 oder 0BA7 eingesetzt werden. Abhängig ist dies insbesondere vom gewünschten Bedien- und Visualisierungskonzept. Meine Empfehlung ist eine Type 230RC. Die Impulseingangsfrequenz ist ausreichend, Analogeingangssignale hast du bislang keine (ggf. kann ein Analogmodul ergänzt werden). Die von dir vorgesehenen Geräte mit S0-Schnittstelle können mit Hilfe von MOSFET-Bausteinen (Typ AQW210EH; vgl. Dateiangang) eingebunden (z.B. Lochrasterplatine) werden. Vorteile: 230VAC-Signale (z. B. zur Verraucherüberwachung etc.) können direkt an die LOGO!-Eingänge angeschlossen werden. Zum Schalten von Verbrauchern empfehle ich den Einsatz von Zusatzmodulen mit Transistorausgängen (24VDC). Diese steuern dann extene Relais (Wechselkontakte und weil leicht wechselbar) oder wenn du auch eine Handbedienebene willst, entsprechende Einrichtungen (z. B. K1W_S_R_24V_AC_DC oder FINDER-Relais Typ 22.32 oder 22.34 oder Module Typ 150.1 oder 151.1 von www.rinck-electronic.de; vgl. Dateianhang).

Frage: Was für Energiezähler AC für 15 EUR verwendes du? Gibt es auch Versionen für DC?

Konzeptvorbereitung:
a) Zu klären wäre zunächst ob dein Speicher nur durch die PV-Anlage oder auch per Netz geladen werden können soll?
b) Zu klären wäre dann, ob der Speicher direkt aus der PV-Analge oder über den bereits vorhandenen WR geladen werden soll und ob ein entsprechender Laderegler dafür erhältlich ist. (Internet...z.B. www.solkonzept.de Inselanlagen Laderegler)
c) Die Funktionen des Ladereglers sind zu definieren, insbesondere ob Signalausgänge für bestimmte Betriebszustände (Aus, Laden, Erhaltungsladung {wenn AKKU voll}...) gewünscht bzw. vorhanden sind.
d) WO und welche Energiezähler sind notwendig?
e) Notstromfunktion gewünscht?..Ist der vorhandene WR auch für den Inselbetrieb nutzbar/zugelassen?
f) Die Verbraucher werden ggf. in Gruppen zusammengefasst (und ggf. auch "vereinzelt"). Dabei erfolgt insbesondere eine Trennung danach, ob die Verbraucher empfindlich auf auch kurze (kürzeste) Spannungsunterbrechungen reagieren (z. B. Rechner, moderne Fernseher, moderne Netzteile oder Geräte, die mittels FI-Schalter abgesichert sind, die auch auf Spannungsunterbrechungen reagieren). Diese sollten nicht (nie) über den Speicher versorgt werden! Eine weitere Kategorie von Verbrauchern wären die, die ggf. auch Unterbrechungen in der Spannungsversorgung ohne wesentliche Nutzereinschränkungen verkraften (z. B. Gartenbewässerung, Außenlicht, selten verwendete Antriebe...). Abhängig vom Nutzerverhalten werden die Verbraucher unterschiedlich geeignet sein, über den Speicher betrieben zu werden. Die Auswahl an geeigneten Verbrauchern kann insbesondere auch abhängig von der Jahreszeit sein...
g) Für das Energiemanagement ist es sicher von Vorteil, wenn die typischen realen Leistungsanforderungen der an die LOGO! angeschlossenen Verbraucher bzw. -gruppen bekannt (ausgemessen) sind.

Allgemeines Konzept:
Der Energiespeicher wird separat geladen und Entladen (Ein gleichzeitiges Laden/Entladen würde ein wesentlich besseres/umfangreicheres Energiemanagement erfordern um x% DOD abzusichern - Der erreichbare Eigenverbrauch wäre jedoch größer).
Es erfolgt also KEINE Erfassung der Ladeleistung und folglich auch keine Bilanzierung zwischen Laden und Entladen. Die Entladeleistung wird jedoch gemessen und bei Unterschreiten von x% DOD die Verbraucher vom Speicher getrennt (x% DOD wirkt hier also als Entladeschlussskriterium) und zwar bis zur nächsten Vollladung!

a) Laden: Sobalt eine definierte Schwelle P1 der Einspeiseleistung überschritten wird, wird das Laden des Speichers freigegeben (unabhängig davon, ob x% DOD zuvor unterschritten war/wurde), sobald alle Verbraucher, wenn dies noch nicht der Fall ist, vom Speicher getrennt wurden. P1 wird an die maximale Ladeleistung angepasst. Ggf. ist P1 auch zu verringern, wenn die Ladeleistung bei 50% DOD geringer ist als bei Vollentladung. Ggf. gibt es auch intern gesteuerte oder extern steuerbare Laderegler, so dass der Ladestrom an die verfügbare PV-Leistung (auf Basis der Einspeiseleistung) angepasst wird bzw. werden kann? Wenn keine Einspeiseleistung vorhanden ist (oder eine Schwelle nahe "0 "unterschritten wird), dann Trennen des Ladereglers vom Speicher - ggf. speichern der aktuellen Ladeleistung, so dass ein "Weiterladen (am selben Tag)" bei angepasstem (also verringertem) P1 erfolgen kann. Bezüglich des Erkennens einer Vollladung wäre es wünschenswert, dass der laderegler ein dazu nutzbares Signal generiert (ggf. bin in Erhaltungsladung ...). Eine reine Zeitprüfung halte ich für ungeeignet (es sei denn du garantierst vor Ladebeginn ein Unterschreiten von x% DOD - ansonsten ist der Speicher ggf. bereits voll aber die Prüfung gibt den Speicher nicht als "voll" frei) . GGf. kann man den Fakt "Speicher ist vollgeladen" indirekt prüfen: Wenn Zeitkriterium erfüllt (t kleiner als für sichere Vollladung bei nur Zeitkriterium), dann wird der Laderegler für eine kurze Dauer vom Speicher getrennt und die Einspeiseleistung darf sich dabei nicht erhöhen. ggf. dibst du den Speicher auch erst ab einer definierten Uhrzeit bzw. y h nach Erkennen der Vollladung frei (um dem Akku seine Erholungszeit zu gönnen - eine Spannungsmessung nach der Erholungszeit ergibt übrigens eine gute Kontrolle der Vollladung).

b) Entladen: Festlegen einer maximalen Entladetiefe (x% DOD) ggf. abhängig von der Jahreszeit (Datum). Speicher in den Wintermonaten ggf. nicht nutzen (nur als Notstromreserve). An der LOGO! sind alle Verbraucher bzw. -gruppen über Wechselrelais angeschlossen, die (wenn möglich) über den Speicher betrieben werden sollen. Die maximal aus dem Speicher entnehmbare Leistung sollte begrenzt werden/sein. Vermutlich schaltet der zum Speicher gehörige WR bei (eingestellter?) Überlast selbstständig ab. Dies kann durch die LOGO! einerseits verhindert und andererseits bestmöglich ausgenutzt werden, indem die Verbraucher entsprechend geschaltet werden...
Sind die Leistungsbedürfnisse der über die LOGO! umschaltbaren Verbraucher bekannt, dann kann (und sollte) deren Schaltreihenfolge dementsprechend beim Zu- und Wegschalten vom Speicher beachtet werden. Über die 230VAC- Eingänge können ggf. auch Verbraucher bezüglich deren aktuellen Status (Verbrauch EIN oder AUSgeschaltet) überwacht und so z. B. nur in abgeschaltetem Zustand umgeschaltet werden (Relaislebensdauer steigt). Um Ein-/Ausschaltströme zu begrenzen sollten möglichst viele Verbraucher einzeln und dann zeitversetzt umgeschaltet werden!

Wenn der Speicher vollgeladen ist UND Netzstrom entnommen wird (bzw. keine Einspeiseleistung vorliegt) werden Verbraucher auf den Speicher umgeschaltet. Dabei können alle oder jeweils zunächst alle abgeschalteten Verbraucher umgeschaltet werden. Das Umschalten kann nun noch von weiteren Randbedingungen beeinflusst sein/werden. Z. B. von der Jahreszeit (typisch nicht genutzte verbraucher werden beim Umschalten "ausgesetzt") oder besonders davon, ob noch PV-Leistung verfügbar ist. Ist letzteres der Fall, könnten, entgegen der zu vor genannten Vorgehensweise beim (schonenden) Umschalten, nur einzelne aktive Verbraucher (ggf. abhängig vom individuellen realen Leistungsbedarf) so umgeschaltet werden, dass der Netzbezug minimiert wird. Werden Verbraucher vom Nutzer abgeschaltet, dann werden sie von der LOGO! - solange noch PV-Leistung vorhanden ist - wieder auf das Netz umgeschaltet (um Kontrolle der Netzentnahme bzw. -einspeisung einerseits und die Speichernutzung andererseits über die LOGO! zu erreichen bzw. zu erhalten). Wird die maximale Entladeleistung überschritten, dann werden einzelne (ggf. nach Leistung ausgewählte) Verbraucher vorzeitig oder vorübergehend auf das Netz umgeschaltet. Wird x% DOD unterschritten, dann werden alle Verbraucher wieder auf das Netz umgeschaltet (einzeln und zeittversetzt).

Speicher-Kapazitätskontrolle:
Regelmäßig (monatlich 1 x außer in den Wintermonaten) sollte die Kapazität bestimmt und daraus die Grenzkapazität für x% DOD berechnet werden. Korrekt müsste dazu ein geeigneter konstanter Entladestrom verwendet werden und diese Entladungsmessung ( jeweils bis zur Entladeschlussspannung) einige Male wiederholt und der Mittelwert berechnet werden. Andererseits hast du im Gebrauch auch andere Entladebedingungen. So sollte eine einmalige vollständige Entladung unter Betriebsbedingungen (normale Verbraucher - ggf. bei moderater Begrenzung der maximalen Entnahmeleistung für die Messung) bis zur Entladeschlussspannung ausreichen. Man könnte auch einen Verbraucher oder eine Gruppe von Verbrauchern speziell für die Messung über die LOGO! schalten (ohne die sonst umgeschalteten Verbraucher). Dies Verbraucher sollten dann im Messzeitraum (und generell) einen rel. konstanten Leistungsbedarf haben (Kühltruhe+Kühlschrank+Aquarium).Um nun einmalige Einflüsse auf das Messergebnis zu verringern könnte man den Mittelwert der jeweils letzten 3 bis 4 Messungen verwenden um ein aktuelles Maß der Grenzkapazität für das DOD-Kriterium (40% bis 60 % DOD, d. h. 40% bis 60% der mittleren Kapazität) zu berechnen und dann jeweils bis zur nächsten Messung anzuwenden. Ggf. ist das Erreichen der Vollladung nach einer Messung (Vollentladung) gegenüber a) zu modifizieren.

Notstrombetrieb:
Netzgekoppelte PV-Anlagen gehen bzw. müssen bei Netzausfall vom Netz getrennt werden. Sofern dein WR auch für den Inselbetrieb geeignet ist und du dies wünschst, könnte man über einen Betrieb als Notstromversorgung aus dem Speicher mit wWederaufladung aus der PV-Anlage nachdenken. Dazu müsste dann WR und LOGO! aus dem Speicher versorgt werden (bzw. eine entsprechende Umschaltung der Versorgung erfolgen und dies der LOGO! über einen Eingang "mitgeteilt" werden. Dann könnte ein alternativer Programmpfad aktiviert werden, der nun einerseits den Akku (permanent) läd und nur die allernötigsten Verbraucher auf den Speicher schaltet (z. B. Kühlschrank, -truhe, Aquarium, Heizung...) und dies auch nur dann, wenn keine PV-Leistung dafür bereit steht. Die maximale Entladetiefe für diesen Modus sollte separat festgelegt werden (können). Abhängig von einer ggf. vorhandenen PV-Versorgung müssen bzw. können weitere Verbraucher (zeitweise und von der LOGO! gesteuert) versorgt werden....

MfG
Betel