Vario Heizstab für Warmwasser mit PV-Überschuss auf 3 Phasen automatisch geschaltet

Mein Ziel ist es einen Vario Heizstab mit 3 Phasen anhand des vorhanden PV Überschusses automatisiert zuschalten.
Bei 2KW Überschuss → aktiviere Phase 1
Bei 4KW Überschuss → schalte Phase 2 dazu
Bei 6KW Überschuss → schalte Phase 3 dazu

Umgesetzt soll das Projekt mit 3x SMART Stromzähler Sonoff POWR316D für gerademal je 20,-€

ToDoList

  • Sonoff zum Testen bestellen :white_check_mark:
  • FDTI Board zum flashen bestellen :white_check_mark:
  • ESPHome auf Ha installieren :white_check_mark:
  • ESPHome Firmware auf Sonoff flashen :white_check_mark:
  • Sonoff kalibrieren um die Daten so genau wie möglich zu erhalten :white_check_mark:
  • Heizstab bestellen
  • Steckdosen und Leitung installieren
  • Sonoffs in den Sicherungskasten
  • Sonoffs mit dem PV Überschuss koppeln
    - Warmes Wasser zum 0 Tarif genießen

Ich hatte den Sonoff bestellt und versucht diesen über die eweLink Cloud in HA einzubinden. Das hat auch funktioniert, aber a) wollte ich keine Cloud und b) das einzige was in HA dargestellt wurde war der Knopf zum an und ausschalten. Nicht aber die Live und Tagesdaten. Somit entschied ich mich mal mit ESPHome zu beschäftigen.

Da ich noch nie etwas mit ESPHome vorher gemacht hatte, war das flashen des Sonoffs dann doch eine größere Herausforderung als Ursprünglich angenommen. Erst dachte ich ich habe den Sonoff kaputtgeflashed da dieser gar nichts mehr gemacht hat. Nicht mal mehr die vorher original gesicherte Firmware lies sich mehr installieren. Doch die Tasmota Firmware lies sich noch aufspielen und dort habe ich dann die Autoconfig Funktion genutzt und den passenden Sonoff ausgewählt. Daraufhin startete dieser Neu und das Display zeigte wieder Daten an. Da war ich dann doch erstmal erleichtert und beendete das Spektakel für diesen Tag.

Am nächsten Tag(heute) habe ich dann nach mehrmaligem anpassen des ESPHome Codes den Sonoff soweit gehabt dass er als ONLINE dargestellt wurde, sich in HA integrieren lies und auch die Entitäten angezeigt wurden.

Also mal nen Fön geholt und dran angeschlossen… und sie sehen… dass Sie nichts sehen… keine Veränderung des Displays und keine Daten in HA. Es blieb immer nur der Wert 0. Also nach etwas überlegen die Firmware nochmal identisch auf den Sonoff geflashed und siehe da es funktionierte.

Die übermittelten Daten dann mit 2 weiteren Strommessern verglichen und festgestellt dass der Sonoff mehr Watt ausgibt als die anderen 2 Geräte, die nahezu identisch waren. Somit nochmal den Code mit einem Faktor 0,98 angepasst und nun sind alle 3 identisch. Somit kann das Projekt nun in die nächste Runde gehen. Steckdosen/Verkabelung installieren

ja das wars mit dem Projektverlauf bis stand heute.

Das Thema finde ich schon mal spannend. Der Vario Heizsstab lässt sich stufenlos ansteuern ja? Da bin ich ja mal auf die Automatisierungen gespannt.

Ich habe einen 3 kw Heizstab, der sich nur ein und aus schalten lässt. Es sind jetzt bei mir im 2. Jahr doch einige verschiedene Automatisierungen dafür notwendig. Abhängig von einigen Variablen (PV Power, Batteriestand, Wassertemperatur) schalte ich den Heizstab ein bzw. aus.

Meine Tipps/Ideen wären dir unbedingt auch schon mal die Wassertemperatur in HA zu holen falls du die nicht schon hast. Außerdem bevorzuge ich kleinere einfachere Automatisierungen als alles in einer Mega Automatisierung abzubilden.

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Nicht stufenlos. Immer in 2KW Schritten. Es gibt aber auch nen 3.5kw heizstab glaub der hat dann 500 1000 2000 als Stufen.
Die Wassertemperatur will ich dann über nen shelly mit addon holen. Der heizstab hat aber auch nen sensor und heizt bzw schaltet automatisch.
So mache ich das mit der Pool Wärmepumpe bereits. Wenn PV Speicher voll und Überschuss über 2KW dann geht WP an. Ab 14Uhr prüfen dann die Klimas nacheinander ob 1 weiteres KW vorhanden ist und kühlen die räume.

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Die Leitungen auf deinen Bildern sehen extrem dünn aus, das ist nicht versehentlich 1,5mm² ?
Denk dran, ein Heizstab ist kein Motor bei dem entweder alle 3 Phasen an oder aus sind, es gibt auch den Fall das nur 2 Phasen aktiv sind, und dann ist ein 1,5mm² N-Leiter unter umständen ein 2ter Heizstab in der Länge deiner Leitung.
Ich wette auf dem Heizstab steht 2,5mm². Falls nur die Bilder täuschen hab ich nix gesagt.

Zur Automation.
Ich würde alle x Min triggern mit der Condition nach Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang

Und dann halt mit Auswahl (Choose) und Sequenzen arbeiten.
Wenn t < Start T und Überschuss > Leistung einer Phase und
L1 = OFF und L2 = OFF und L3 = OFF DANN L1 = ON
2te Sequenz dann ditto nur
L1 = ON und L2 = OFF und L3 = OFF DANN L2 = ON
3te für L3
und dann 3 Stück die das revidieren wenn Überschuss < Leistung einer Phase

Damit schaltest du immer wenn 2000W über sind eine Phase ein, sprich verbrutzelt er die 2kW und hat erneut 2kW über kommt die nächste hinzu und halt auch rückwärts.

Sollte dein Heizstab aus thermischen Gründen abschalten obwohl du noch Überschuss hast kannst du das lassen oder aber du prüfst ob trotz aktivierter Phase die Leistungsaufnahme 0 ist und falls dem so ist kannst du alle 3 Phasen ausschalten

Und am Ende halt noch eine mit der gewünschten Maximaltemperatur bei der du auch alle 3 Phasen ausschaltest. Nicht jeder mag gern 85°C heissen Wasser aus dem Hahn (falls du kein Thermostatventil hinter dem Brauchwasserspeicher hast was es auf die Wunschtemperatur runterregelt.

Mal so als Ansatz. Die 3 Werte also Leistung einer Phase und die beiden Temperature kannst du in einer Automation auch als Variablen deklarieren dann musst du bei nötigen Anpassungen immer nur an einer Stelle im YAML code was ändern.
Macht am Ende 8 Sequenzen von denen du eigentlich nur eine erstellen musst und dann davon 7 Kopien machen denn die unterscheiden sich am Ende eigentlich nur durch die unterschiedlichen L1-L3 Zustände und den Aktionen welche Phase an oder ausgeschaltet werden soll. Plus den 2 Extra Sequenzen.

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Danke dir für deine Formel. Muss jetzt erstmal noch 2 von den Sonoff kaufen und flashen. Und dann muss mein Elektriker zeit haben alles zu verbauen und dann mach ich mich an die Automation. Der Heizstab den ich einplane hat ein thermostat wo dann abschaltet bei wunschtemp.

Du hast Recht mit den Kabeln und finde ich super dass hier auf Sicherheit hingewiesen wird. Das ist jedoch nur ein Testaufbau mit nem Fön dran gewesen zur Kalibrierung des Zählers.

Wenn wir aber beim Thema Sicherheit sind was ost deine Meinung Heizstab mit 2KW pro phase je an einem Sonoff mit 16A ohne Bedenken. Oder doch lieber Schütze nehmen, und den Stromverbrauch ca, über Powercalc ermitteln. Dann geht allerdings die Prüfung nicht ob kein Strom wegen Temperaturerreichung fliest.

Was meint ihr denn?

Um das Ständige An und Ausschalten was hier passieren würde zu verhindern, würde ich als Condition noch die Wassertemperatur mit reinnehmen.

Die Condition auf Sonnenstand ist sinnlos, kann man weglassen.

Ja Sonnenstand ist egal, was ich aber immer noch suche ist eine Möglichkeit meine Automation nur nach Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang laufen zu lassen.
Also einen \5 min trigger mit der UND Verknüpfung und nicht diesen Murks das die Automation alle 5 Min losläuft um dann per Condition zu merken das sie sich direkt wieder hinlegen kann.

Aktuell habe ich es so gelöst das ich ne 2te Automation habe die nix anderes macht als die erste Automation enablen oder disabled wenn die Sonne weg ist. Aber das missfällit mir ebenfalls, ich hasse solchen Stückelkrams und suche nach ner Lösung mit nur einer Automation.

Hat jemand ne Idee wie ich ein UND in den Trigger bekomme? Vermutlich nur mit nem Template oder?

Hallo justone, hast du dazu schon eine Lösung gefunden?
Ich experimentiere auch mit einem Elektroheizkörper im Bad für PV-Überschuss rum und habe das selbe Problem wie du

Wieso legt ihr den Trigger denn nicht einfach direkt auf den Überschuss der PV Anlage. Die Sonne ist ja relativ egal, wichtig ist doch der erzeugte Strom. Sobald mehr als 1KW Überschuss verfügbar soll ab dem moment alle X Minuten geprüft werden. Und wenn überschüss unter 1KW für mindestens X Minuten dann trigger deaktivieren.

Genau so möchte ich es haben - wie macht man das? (kenn mich leider in YAML nicht aus und mache das über die Automatisierungsoberfläche)

das kann ich dir in Yaml auch nicht sagen. Da du kein Zeitraster bei Bedingung eingeben kannst wirst du da vermutlich 2 Automationen machen müssen. Eine mit deinem Zeitraster und deiner Aktion und dann eine weitere in welcher du anhand des PV-Überschusses die Automation aktivierst und deaktivierst.

Oder nu machst es wie ich (da mich das mehrfache prüfen nicht stört)
Auslöser
Ich habe als Auslöser alle 30 Minuten
Bedingungen:
und dann 4 verschachtelete Und-Bedingungen.

  • 6-22Uhr
  • bestätige dass die Wärmepumpe aus ist
  • bestätige dass aktuell ein PV-Überschuss von 2KW vorhanden ist
  • bestätige dass Pooltemperatur unter 30 Grad
    Aktion:
  • Schalte Wärmepumpe an
  • Sende mir eine Nachricht dass WP aktiviert wurde.

So habe ich das schon am laufen - aber wie hast du z.B. bei Bewölkung ein ständiges Ein / Ausschalten gelöst? (Wenn der PV-Wert den eingestellten Grenzwert ständig über / unterschreitet)

das kommt auf die Situation und das Gerät an.

Beim Pool habe ich es aktuell so, dass ich diesen einfach mit der Sonne einschalte, aber gar nicht wieder deaktiviere außer wenn die Mindesttemperatur erreicht ist oder ich es manuell deaktiviere. Denn ich will ja warmes Wasser haben. Dagegen wenn den ganzen Tag keine Sonne scheint so dass die Heizung gar nicht anspringt dann ist das meist wenn es regnet oder richtig schlechtes Wetter ist, dann bleibt die Heizung aus da ich dann an dem Tag vermutlich auch nicht baden gehe. Für nächstes Jahr habe ich mir aber vorgenommen dass ich hier einen Ausschalttrigger mit einbaue vermutlich mit einer zweiten Mindesttemperatur in Kombination mit mindestens 1Stunde kein Überschuss.

Bei der Klima ist es so dass ich die Automation erst ab 14Uhr triggern lasse, und die Klima läuft dann eine Stunde. Sollte es zwischendurch bewölkt werden dann ist das so, da ist es schädlicher das Gerät die ganze Zeit ein und auszuschalten wegen dem Kompressor. Da die Klima aber auch nur angeht wenn der Pool bereits läuft und noch weiterer Überschuss da ist ist es ziemlich selten dass das Außerhalb des Stromüberschusses läuft, und dann hab ich ja noch nen Speicher als puffer.

bei dem Heizstab werde ich es allerdings so machen (da bin ich noch dabei) dass ich hier dann alle 20minuten triggern werde ob für mindestens 5Minuten am Stück der überschuss nicht mehr vorhanden ist und den dann deaktivieren.

Bei meinem IR-Spiegel im Bad da ist das ganze Zeitgetriggert wann halt unsere Zeiten sind da will ich es ja immer warm haben (Da bin ich aber noch am Überlegen ob ich das mit einem Präsensmelder oder Wecker zumindest am Wochenender nicht noch etwas smarter machen kann), ebenso beim Heizen mit den Klimas, die heizen aber auch nur wenn jemand von uns zuhause ist.

so habe ich das aktuell gelöst. Da nun aber noch die E-Ladedose dazu kommt werde ich das alles mal überarbeiten und in Priostufen setzen müssen. xD

ABER momentmal. Du brauchst doch eigentlich gar keinen Zeittrigger in einer Bedingung sondern du kannst ja auch anhand des Überschusses direkt abschalten?
Dann legst du Zwei Auslöser an.
1x PV to GRID über 1KW für 5 Minuten und gibst dem die ID Überschuss JA
1x PV to GRID unter 1KW für 10Minuten und gibst dem die ID Überschuss NEIN
Und in Aktionen wählst du dann nach Bedingung nach ID aus und kann somit in einer Automation an und ausschalten.
Das ist doch was du brauchst oder nicht?

Danke für deine Erklärung!
Bei mir ist es ähnlich - bin da noch am experimentieren!
Ich habe nur eine kleine PV (2,6kWp) und bekomme nix für Einspeisung
Ich decke damit den Grundbezug vom Haus, dann die Luftwärmepumpe (auch für Warmwasserbereitung), Entfeuchter im Keller, El. Bad Heizkörper, Ladestation für E-Bikes
Heizstab im Boiler habe ich auch schon probiert - hat aber leider nicht geklappt (muss in senkrecht von oben montieren) - hier geht es weiter wenn ich den passenden Heizstab gefunden habe
Die dynamische Steuerung dafür haben wir bei meinem Nachbarn schon verwirklicht - hier wird der Heizstab mit genau der Leistung versorgt die gerade übrig ist (ist zwar nicht ganz EVU-Konform solche Leistungen mittels Triac zu modulieren - aber es gibt auch Heizgeräte offiziell zu kaufen bei denen die Leistung moduliert wird)
Ich schalte aber meine Verbraucher schon nach dem vorhandenen Überschuss ein und aus