Photovoltaikanlage ins Smart Home einbinden

Einleitung

Balkonkraftwerke sind kleine Solaranlagen, die in der Regel aus ein bis zwei Solarmodulen und einem Wechselrichter bestehen. Sie lassen sich unkompliziert auf dem Balkon, der Fassade oder einem Flachdach montieren. Die erzeugte Solarenergie kann direkt in das Hausstromnetz eingespeist werden, wodurch sich der Stromverbrauch aus dem öffentlichen Netz reduziert. Balkonkraftwerke bieten eine einfache Möglichkeit, aktiv zur Energiewende beizutragen und gleichzeitig Stromkosten zu senken.

Balkonkraftwerk

Nach der Installation eines Smartmeters und dessen Einbindung ins Smart Home konnte ich erkennen, wie hoch die Grundlast ist. Diese beträgt bei mir rund 600W. Da das Haus bereits mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist und eine klassische Photovoltaikanlage auf dem Dach aufgrund vieler Dachflächenfenster und Beschattung der Südseite durch hohe Bäume unattraktiv ist, habe ich mich dazu entschlossen, auf dem Garagendach ein Balkonkraftwerk zu errichten. Die genehmigunsfrei einspeisbare Leistung darf in Deutschland hierbei 800W betragen. Da sich das Garagendach auf der Nordseite des Hauses befindet, ist dies zwar nicht ideal, die Spitzenleistung liegt aber dennoch bei 800W und der Tagesertrag im Sommer bei 6 kWh, was den Grundverbrauch minimiert. Bei der Suche nach einem ordentlichen Balkonkraftwerk bin ich auf die Firma Kleines Kraftwerk gestoßen, die verschiedene Balkonkraftwerke anbietet. Für mein Garagenflachdach habe ich mich für das Modell XL Duo Flachdach Komplettpaket 1000Wp+ Bifazial entschieden. Von der Bestellung über die Lieferung, die Verarbeitung, die Bedienungsanleitung, den Aufbau und die Inbetriebnahme lief alles sehr gut. Vor der Bestellung hatte ich mich beim Kundendienst informiert, dass eine Erweiterung der zwei XL Module um weitere zwei mit dem gelieferten Wechselrichter möglich wäre.

Stromanschluss

Der Anschluss an die Hauselektrik kann grundsätzlich auch mit einem Schuko-Stecker erfolgen. Da ich hierfür aber ohnehin auf dem Garagendach eine Steckdose installieren muss, habe ich mich gleich für eine Wieland entschieden. Wieland-Steckdose und -Stecker bieten den Vorteil, dass keine stromführenden Kontakte freiliegen, wie sonst bei einem Schuko-Stecker. Normalerweise kommt der Strom ja aus der Steckdose, deren Kontakte gegen Berührung geschützt sind. Bei einem Balkonkraftwerk, das über einen Schuko-Stecker angeschlossen wird, fließt der Strom aber über die freiliegenden Kontakte des Steckers. Daher muss in Deutschland der Wechselrichter innerhalb von 200 ms die Stromübertragung unterbrechen, wenn ein Schuko-Stecker aus der Steckdose gezogen wird.

MQTT

Ein im Smart Home beliebter Standard ist MQTT. MQTT Clients senden Daten an den MQTT Broker, der diese zum Abruf für andere MQTT Clients bereitstellt. Oft haben Smart Home Systeme eine Möglichkeit, auf MQTT zuzugreifen, um die Daten zu visualisieren und Kommandos an die jeweiligen Geräte zu senden. Leider ist bei Hoymiles HMS-xxxW-2T Wechselrichtern nicht vorgesehen, diese ins Smart Home einzubinden. Der Hersteller bietet lediglich die S-Miles App an. Der Wechselrichter baut hierbei eine Verbindung über das WLAN zu einem Server des Herstellers auf. Um dennoch eine Einbindung ins Smart Home zu ermöglichen, gibt es das folgende Projekt.

dtuGateway

Das Projekt dtuGateway besteht aus einer ESP32 basierenden Platine, die Kontakt zur DTU des Balkonkraftwerks aufnimmt. Optional kann man ein OLED Display anschließen und Platine und Display in ein Gehäuse verbauen. An Hardware benötigt man folgendes:

Material

Stück	Bezeichnung	Preis
1	ESP-WROOM-32 NodeMCU-32S	9 €
1	SSH1106 OLED 1,3" 128x64	9 €
1	Hammond 1591ATCL Gehäuse	12 €
30 €

Flashen

Um die Binary auf den ESP32 zu flashen, muss man diese zunächst hier herunter laden. Danach kann man unter Windows einfach das Espressif Flash Download Tool nutzen. Dieses verfügt über eine Benutzeroberfläche. Unter Linux oder macOS muss man hingegen das Python ESPtool im Terminal nutzen. Hier ist die Installation des ESPtools unter macOS beschrieben. Um die Binary zu flashen, gibt man im Terminal folgendes ein:

esptool.py --port /dev/cu.SLAB_USBtoUART --baud 921600 write_flash --flash_size 4MB --flash_mode dio 0 dtuGateway.bin

MQTT Broker

Auf dieser Seite ist beschrieben, wie man einen Smart Meter Schreib-Lesekopf als MQTT Client einrichtet. Voraussetzung hierfür ist ein laufender MQTT Broker. Das ist ein Server, der die Daten von MQTT Clients entgegennimmt und den Zustand speichert, bis sich dieser ändert. Als MQTT Broker für die Synology bietet sich Mosquitto an. Dieser ist im Synology Paketzentrum verfügbar und kann ganz einfach installiert werden.

Verfügbare Daten

Die per MQTT verfügbaren Daten kann man sich z. B. im MQTT Explorer ansehen.

Übersicht

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