Stufenlose Heizstabregelung

[kunzsolartec]

Hallo liebes Forum,

ich suche eine Lösung für den stufenlosen Betrieb eines Heizstabs. Der Heizstab wird über einen Leistungssteller mit max. 3 kW einphasig angesteuert.
Es fehlt noch die "Kommunikation" zwischen openWb und dem Leistungssteller. Der Leistungssteller/Heizstab soll mit PV-Überschuss betrieben werden.

Wer kann mir eine solche Lösung anbieten? Für Rückmeldungen wäre ich dankbar.

Vielen Dank

[Gero]

Das einfachste ist es, ein Modell von mypv zu nehmen; die werden nativ von der openWB unterstützt.

Alternativ wäre halt die Frage, wie denn der wohl schon vorhandene Leistungsteller angesprochen werden kann. Hat der eine Typenbezeichnung?

[okaegi]

Elwa und Acthor laufen direkt. Eine generische mqtt schnittstelle hat es auch. Was hast du für ein Produkt ?
Gruss Oliver

[kunzsolartec]

Hallo,

danke für die Antworten. Die direkt von der openWB unterstützten Geräte sind mir bekannt. Hier handelt es sich um einen schon eingebauten Heizstab. Der sollte stufenlos mit PV-Überschuss versorgt werden. Dafür dachte ich einen Lesitungssteller z.B. von smartfox. Der wird über einen Eingang 0-20 mA angesteuert.

Nennleistung 3,5kW
Spannungsversorgung 230V AC
Ansteuerung 1 x 0/4-20mA

Dieses Modell ist nicht zwingend. Mir geht es um die Ansteuerung des Leistungsstellers. Wer kann ein solche Lösung anbieten?

[Gero]

Du stellst Dir das so einfach vor - ganz so einfach ist es aber leider nicht. Ich hab' mal beim smartfox nachgekuckt und da ist (W-)LAN wohl nur zum Monitoring vorgesehen. Dieser Zeichnung nach

wird an den smartfox ein Zähler angeschlossen, der Einspeisung/Bezug selbstständig misst. Über ein paar Ausgänge wird dann 0-100% der Verbrauch gesteuert. In der Haustechnik sind das häufig PWM-Signale. Den Part der Überschussberechnung und das verbrauchen übernimmt algorithmisch schon die openWB. Jetzt ist nur die Frage, wie der Heizstab angesprochen wird. PWM? Dann müssten wir ein Modul suchen, was aus einem einfachen URL-Aufruf das passende PWM-Signal macht.

Der Smartfox ist glaube ich ein bisschen überdimensioniert für die simple Aufgabe "verbrenne 1800W" in ein PWM-Signal von 60% zu übersetzen. Der will eher an ein paar Leistungsmesser angeschlossen werden.

Ich stehe übrigens auch vor genau diesem Problem: Ich habe einen Heizstab "Aton" von der Technischen Alternative der auch ganz wundervoll in seinem Universum klarkommt: Ansteuerung per programmierbarem Regler der TA über PWM und im Regler dann eine Funktion "Überschuss verbrauchen", der den Regler ansteuert. Mein Problem ist hier, dass ich den in der openWB errechneten Rest-Überschuss nicht per modbus in die TA-Welt bekomme. Die haben den modbus irgendwie so programmiert, dass es mir noch nicht gelungen ist, da was reinzuschreiben.

Je nach vorhandenem Bastelwillen ist es womöglich einfacher den vorhandenen Heizstab durch einen AC Thor zu ersetzen. Insbesondere, wenn es nicht die eigene Anlage ist, an der man immer mal wieder herumdebuggt. Vor Allem, wenn der smartfox 700-800 Euros kostet. Das ist ja die Preisregion, die auch für den AC ELWA-E aufgerufen wird. Und damit klappt's dann out-of-the-box. Mit einem smartfox wird man genauso viel Geld los und muss erst noch basteln.

[aiole]

Der Smartfox ist glaube ich ein bisschen überdimensioniert für die simple Aufgabe "verbrenne 1800W" in ein PWM-Signal von 60% zu übersetzen.

sehe ich auch so

Der will eher an ein paar Leistungsmesser angeschlossen werden.

Warum?
Der Tauchsieder muss nur eine 0....100% Vorgabe bekommen und dies umsetzen. Dank ohmschen Widerstand (Veränderung inf. Temp. mal außen vor gelassen) gelingt das recht gut.

Irgend etwas günstiges muss es da geben. Mit PWM oder einfacher Kaskade anzusteuern ist korrekt.
Hier auf die ganz Schnelle (ohne Preissichtung):
https://www.eco-data.de/images/pdf/400112_PowerUnit.pdf
https://www.ta.co.at/x2-energiemanageme ... -regelbar/

uups. Das ist ja der hier:

Ich stehe übrigens auch vor genau diesem Problem: Ich habe einen Heizstab "Aton" von der Technischen Alternative der auch ganz wundervoll in seinem Universum klarkommt: Ansteuerung per programmierbarem Regler der TA über PWM und im Regler dann eine Funktion "Überschuss verbrauchen", der den Regler ansteuert. Mein Problem ist hier, dass ich den in der openWB errechneten Rest-Überschuss nicht per modbus in die TA-Welt bekomme. Die haben den modbus irgendwie so programmiert, dass es mir noch nicht gelungen ist, da was reinzuschreiben.

=> Konverter RS485/PWM (Modbusregister müssen natürlich bekannt und bescheibbar sein)
Guck' mal auf https://www.mikrocontroller.net/

update
Ich würde vermuten, dass die 0-5V bzw. 0-10V mit einem RC-Glied aus einem PWM-Signal generiert werden. Das müsste man vor dem RC abgreifen. So eine Schaltung sollte kein Hexenwerk sein. Vor allem läge die RS485-Seite als Protokoll vor und es könnte ein oWB-SW-Modul entwickelt werden.
https://de.aliexpress.com/item/10050031 ... 3416%22%7D

update2
Das hier sollte passen (Anzahl PWM und Spannungsversorgung sind indiv. auswählbar.). Man muss sich aber noch das 485-Protokoll beim Verkäufer organisieren + oWB-Modul schreiben (Bedarf ist scheinbar da). RS485 ließe sich rel. simple mit einem Protoss/Elfin auf LAN hieven.
https://de.aliexpress.com/item/10050033 ... 6224%22%7D

Je nach vorhandenem Bastelwillen ist es womöglich einfacher den vorhandenen Heizstab durch einen AC Thor zu ersetzen. Insbesondere, wenn es nicht die eigene Anlage ist, an der man immer mal wieder herumdebuggt. Vor Allem, wenn der smartfox 700-800 Euros kostet. Das ist ja die Preisregion, die auch für den AC ELWA-E aufgerufen wird. Und damit klappt's dann out-of-the-box. Mit einem smartfox wird man genauso viel Geld los und muss erst noch basteln.

Einen extra Smartfox-Regler halte ich für völlig übertrieben. Das ist dann komplexer und anfälliger als eine kleine Konverterschaltung.
VG

[okaegi]

Ich verwende einen festen Heizstab mit 2000 Watt im on / off Betrieb.
In was für einem Rahmen ist die Pv Leistung hier ?
Ich würde mir bei 3500 Watt Leistungsaufnahme (immer im Verhältnis zur vorhandenen Pv Leistung) vielleicht ein Umrüsten auf zwei Stufen:
Z.b. 1000 Watt und 3500 Watt vorstellen und diese dann mit zwei Shelly 1 potentialfrei schalten (oder ein Shelly 1pm zum einschalten und Leistungsmessung und ein Shelly 1 zum Leistung hochschalten). .Diese würden dann in OpenWb als zwei Smarthomedevices definiert.
Mein 2000 Watt Heizstab war ursprünglich dreiphasig mit 6000 Watt angeschlossen.
Da ich ihn aber nur zum erhöhen der Wassertemperatur von 50 auf 60 Grad verwende, und zwar nur dann wenn Überschuss ins Netz eingespeist würde und die Batterie schon voll ist, habe ich das vereinfacht. Meine Pv Leistung ist bei 17000 Watt somit kommt der Überschuss selten in den Bereich 100 bis 2000 Watt (Eher drüber oder 0)
Gruss Oliver

[Gero]

Ich würde vermuten, dass die 0-5V bzw. 0-10V mit einem RC-Glied aus einem PWM-Signal generiert werden. Das müsste man vor dem RC abgreifen. So eine Schaltung sollte kein Hexenwerk sein. Vor allem läge die RS485-Seite als Protokoll vor und es könnte ein oWB-SW-Modul entwickelt werden.

Danke für die Tips, aber als Softwaremensch ist das eine Welt, in der ich noch nicht so richtig laufen gelernt habe. Ich vermute mal, dass man hier per RS485 einen Wert vorgibt, der entweder in 0-5V oder in 0-10V übersetzt wird. Mir fehlt's auch an den notwendigen Messgeräten. Mit einem Multimeter kommt man bei PWM glaube ich nicht so weit

Ich verwende einen festen Heizstab mit 2000 Watt im on / off Betrieb.

Da hast Du natürlich auch wieder Recht. Je nach PV-Anlage macht das Regeln irgendwann keinen Sinn mehr. Das ist auch der Hauptgrund, warum ich an meinem Heizstab-Problem nicht vorrangig gearbeitet habe: 30kWp und 3kW Heizstab. Wenn Überschuss da ist, ist das meist mehr als 3kW. Und wenn der Überschuss per modbus vom e3dc in die TA-Welt ein bissl verzögert ist, bringt mich das auch nicht um den Schlaf.

[aiole]

Ich würde vermuten, dass die 0-5V bzw. 0-10V mit einem RC-Glied aus einem PWM-Signal generiert werden. Das müsste man vor dem RC abgreifen. So eine Schaltung sollte kein Hexenwerk sein. Vor allem läge die RS485-Seite als Protokoll vor und es könnte ein oWB-SW-Modul entwickelt werden.

Danke für die Tips, aber als Softwaremensch ist das eine Welt, in der ich noch nicht so richtig laufen gelernt habe. Ich vermute mal, dass man hier per RS485 einen Wert vorgibt, der entweder in 0-5V oder in 0-10V übersetzt wird. Mir fehlt's auch an den notwendigen Messgeräten. Mit einem Multimeter kommt man bei PWM glaube ich nicht so weit

Richtig: digitaler Befehl über RS485 => PWM => Spannung out
So ein RC-Glied "verschmiert, glättet" einfach das PWM auf ein entsprechendes Spannungslevel.

Das "update2" viewtopic.php?p=49031#p49031 ist aber m.E. viel besser geeignet. Du musst nur wissen, was Du brauchst:
a) Spannungslevel des PWM-Input am Heizstab
b) Frequenz des PWM-Input am Heizstab

a) entspricht dann vermutlich gleich der Spannungsversorgung des Konverters.
Im link steht, dass der Verkäufer das Protokoll zur Verfügung stellt (Kommunikation protokoll: Freie kommunikation protokoll (fragen sie bitte den service nach erhalt der waren ). Das ist dann wieder der SW-part, wo Du Dich auskennst.

Ich bin Fan von solchen schlanken Konvertermodulen, die häufig nicht mal einen uC benötigen. So etwas ist rock-solid, günstig und langlebig (= nachhaltig).

RC-Glied, was Du für die native PWM-Nutzung gar nicht benötigst:
https://www.mikrocontroller.net/topic/455707#5493752
https://www.mikrocontroller.net/topic/455707

[Gero]

Danke für die Erklärungen. Mit dem zweiten Gerät habe ich auch direkt einen USB-Anschluss, oder könnte ich die GPIO-Pins eines Raspis für RS485 nutzen? (An irgendwen muss ich ja den per http übertragenen Watt-Wert von der openWB hintransferieren und da muss ja irgendeine Hardware dran sein, die dann Richtung PWM geht. Und direkt an die openWB dranknüppern ist doof, weil a) es openWB-Hardware ist und b) bestimmt 80m zwischen Wallbox und Heizstab liegen)

Die Doku von TA zum Regler gibt folgendes her:

Die Ausgabe erfolgt wahlweise als Spannung (0 - 10 V) oder als PWM-Signal.
...
Im Modus PWM (Pulsweitenmodulation) wird ein Rechtecksignal mit einem Spannungspegel von ca. 10V und einer Frequenz von 1kHz mit variablem Tastverhältnis (0 - 100%) erzeugt.

Im Heizstab steht:

Um den EHS-R ohne Funkverbindung zu betreiben (z.B. in Verbindung mit Regler UVR16x2), verfügt der E-Heizstab über einen PWM-Eingang. 10-90% PWM entsprechen 0-3000W Leistung, der Betrieb beginnt aber erst bei mind. 45W (entspricht etwa 12% PWM).

Der verlinkte Regler scheint mir dann nicht doch ganz zu passen: Zum einen 12 statt 10V und die Frequenz ist mit 10kHz eine Größenordnung zu hoch. Aber man soll ihn ja frei programmieren können.

Alternativ hatte ich schon mal bei Tinkerforge nachgeschaut: Die haben da ein CAN-Busmodul. Mit dem könnte ich ein neues Gerät auf dem Bus simulieren und so einen Wert in die TA-Welt reinschreiben. Ist natürlich ziemlich albern dieser ganze Aufwand, nur weil die mit ihrem C.M.I. nicht kompatibel modbus sprechen können, so dass ich da mit nodeRED oder iobroker rankomme. (Aktuell geht der EVU-Wert aus dem e3dc parallel per modbus an openWB und C.M.I., da ist natürlich ein zeitlicher Versatz drin, wenn die openWB den Heizstab einschaltet und die Zielleistung vom EVU-Punkt kommt)