Projekt-Unterstüzung gesucht: "Heizungsanlage mit OpenEMS steuern"

klinki · March 24, 2023, 6:05am

Hallo Forum,

Im letzten Jahr habe ich privat eine hybride Heizung (Wärmepumpe + Gastherme) und eine PV-Anlage installiert. Das Projekt lief ziemlich gut: Der Heizungsbauer hat eine tolle Anlage gebaut, der Elektriker hat ebenfalls einen super Job gemacht.
Die erste Annäherung die beiden Systeme zu koppeln lief über die SGready-Schnittstelle. Es hat sich relativ schnell herausgestellt, dass diese Konstellation nicht gut funktionierte: Die Wärmepumpe taktete im halb-Stunden-Takt und die Gastherme war bei der Regelung völlig außen vor (Es kann ja Sinn machen Gas zu bevorzugen wenn es keinen PV-Ertrag gibt und die Außentemperaturen zu niedrig sind).
Kurzum: Ich habe die Steuerung der kompletten Heizungsanlage durch eine eigene Entwicklung mit einer Siemens Logo ersetzt. Beide Wäremeerzeuger erhalten nun ihre Vorgaben über 0-10V Eingänge.

Lange Laufzeiten für die Wärmepumpe
Eine Umschaltung zwischen Gas und WP je nach Gegebenheiten
Die Modulation der WP wird durch den PV-Ertrag dynamisch angepasst (Eigenverbrauchs-Optimierung).
Wenn die WP an ihre Leistungsgrenze kommt (i.d.R. wird sie ab 49°C Vorlauf ineffizient), wird zusätzlich eine 3phasige E-Heizung geschaltet. Natürlich ebenfalls dynamisch in Abhängigkeit vom PV-Ertrag

Die Daten (Ertrag, SoC, usw.) gekommt die Logo von OpenEMS via Modus. Dies funktioniert ausgesprochen zuverlässig

Auch wenn keine Temperatur-Anforderung anliegt und PV-Überschuss vorhanden ist läuft die WP bis an ihre Effizienz-Grenze und erhöht die Temperatur des Wasserspeichers - “Alles was geht”

Es wäre natürlich ein Traum die ganze Geschichte in OpenEMS abzubilden. Ich habe nicht genug Erfahrung mit OpenEMS und bin daher auf der Suche nach jemandem mit dem ich gemeinsam ein Projekt dazu umsetzen könnte. Eine gewisse Erfahrung zum Thema Heizungssteuerung mit der Logo! bringe ich mit und teile auch gerne meine Programme dazu. Natürlich ist die ganze sehr stark auf mein System zugeschnitten, würde sich aber auch anpassen lassen.

Meiner Meinung nach ist die Integration von verschiedenen Systemen eine der größeren Herausforderungen und wird gerade von der Handwerkerzunft viel zu wenig beachtet. Sowohl Heizungsbauer als auch Elektriker haben nicht schlecht gestaunt was man so alles mit den (von Ihnen installierten) Systemen anstellen kann.

Der Screenshot bezieht sich übrigens auf der LOGO!-eigenen Webserver. Dieser ist nicht gerade “schick”, aber macht was er soll

Meldet euch falls Interesse besteht.

So sieht es aus wenn die WP in der Übertemperatur-Hysterese hängt, aber es dennoch Überschuss gibt und die E-Heizung mit 3 Phasen zuheizt.

Gruß,
klinki

Christo · March 29, 2023, 1:31pm

Hallo klinki,

das geht genau in die Richtung, in der ich auch bereits die ganze Zeit auf der Suche bin.
Mein Setup ist nicht ganz vergleichbar aber ich teile es hier auch mal.
PV: Kostal Plenticore plus 9,75 kWp + BYD BBox HV 7.6 + KSEM
WP: Stiebel-Eltron LWZ504 + ISG Web
Wallbox: OpenWB series2 standard+

Aktuell nutze ich die OpenWB, welche die Daten des WR abfrägt und über ModBus TCP die WP “steuert” (SG-Ready Register setzt).
Parallel bin ich dabei die OpenWB und den WR als ESS in OpenEMS zu integrieren.
Für die WP hat wohl Connsolino schon ein Modul für OpenEMS oder deren Abwandlung entwickelt, das habe ich aber bisher nicht richtig zum laufen bekommen.

Ich finde das Konzept von OpenEMS sehr gut und würde mir wünschen, dass die Community größer und OpenEMS zu einem ganzheitlichen System sich weiterentwickelt.

Viele Grüße
Christoph

Sn0w3y · March 29, 2023, 2:10pm

Ich kann euch zwar hier leider nur wenig Unterstützen, finde das aber SEHR Interessant. Das oben Zitierte ist natürlich das Ziel von uns allen hier denke ich

Grüße !

klinki · March 29, 2023, 2:25pm

So ist es! Die Vernetzung der Sektoren wird immer wichtiger.

Die Frage ist wie man so ein Thema genau angeht. Wie erwähnt ist die Steuerung auf meiner Logo! auch für meine Heizung konzipiert. OpenEMS ist da nur ein relativ “dummer” Datenlieferant.

Was ich mir vorstellen könnte, wäre ein OpenEMS-Modul welches einem (vielleicht sogar beliebigen) Verbraucher eine prozentuale Leistungsvorgabe mitteilt. Dieses müsste aber unabhängig von der Wärme-Anforderung laufen.

Die Möglichkeiten über eine WP Strom zu “verbraten” sind deutlich vielseitiger als ich noch vor ein paar Monaten gedacht hätte. Deswegen wäre ein erster, einfacher, Schritt wahrscheinlich sinnvoller. Es gibt ja schon Ansätze mit digitalen Einschaltungen in Abhängigkeit von Überschuss-Leistungen.
Oder die wirklich tollen Lösungen zur dynamischen Steuerungen von Wallboxen…

p.wimmer · April 1, 2023, 5:14pm

Hallo Zusammen,

sehr spannend und mich freut es, dass langsam mehr Anfragen kommen bezüglich Sektoren-Kopplung. Meiner Meinung nach der einzig sinnvolle zukünftige Weg.

In der Heizungsbranche ist man noch etwas weit weg von der Idee ;).

Consolinno hatte bereits versucht die “internen” Module der Community bereitzustellen, es war aber auf Grund der Komplexität nicht so einfach möglich.

Der Plan ist aktuell, dass wir zusammen mit Opernikus geballt nun ‘alle’ Module umbauen und auch größtenteils in die Community bereitstellen. Gezielt sind die Themen “Ladepark” und “Wärmesektor” in der Pipeline.

Zuerst werden die nächsten Wochen die einzelnen Natures gepusht werden in enger Abstimmung mit Fenecon.

Ganz zufrieden sind wir mit unserer aktuellen Umsetzung nicht, weshalb es auch ein “Redesign” geben wird um noch mehr Potential aus OpenEMS herauszuholen (z.B. PowerObject).

Danach ist der Plan zuerst “PV-Überschussheizen” basierend auf der SG-Ready Schnittstelle zu geben.

An sich gebe ich @klinki Recht, dass die Regelung eher “Semigut” ist, aber es hilft schon einmal enorm, viele Hersteller etc. in OpenEMS zu bringen.

Aktuell verfolgten wir den Weg, dass wir “alle” Heizungsanlagen und Regler “kastrieren”, d.h. jede Heizung wird dumm und reagiert erst einmal gar nicht, bzw. ist gesperrt.

Wir entscheiden aktuell aktiv, ob es sinnvoll ist, A,B oder C einzuschalten. Logikbasierend.
Obendrauf gibt es (Optimierung) bzw. KI /Fahrplanbasiertes steuern. D.h. viele Systeme sind zu Komplex um zu entscheiden, ob es besser ist A,B oder C zu nehmen und es wird anhand von “Kostenfunktionen” entschieden.
Die “Logikbasierte” Regelung wird dadurch recht einfach, ist aber auch eher als “Fallback”-Regelung zu sehen, wenn der Optimierer Unsinn fabriziert oder länger das Internet weg ist und keine neuen Optimierungen geschickt wurden.

Der letzte Schritt (da sind wir uns sicher) wird weiterhin so bleiben, dass eine “gut trainierte” KI entscheidet, was am CO2 neutralsten, wirtschaftlichsten oder sonstigem ist.

Der Schritt in der Mitte ist noch offen, ob es nicht möglich ist auf einer relativ leistungsstarken OpenEMS auch eine gute Optimierung zu berechnen.

Hier haben wir auch beim letzten Hackathon mehr diskutiert und sind uns der Vorteile bewusst.

Hoffentlich kommen wir diese Jahr ein großes Stück näher an das Ziel der Sektorenkopplung und “Fahrpläne”.

So ganz klar ist mir der Weg bzw. die “gute Lösung” bzw. die direkte Umsetzung, so dass es ‘verständlich’ zum Konfigurieren wird noch nicht, aber wir würden uns freuen über Input/Herausforderungen zu hören.

Ich kläre mal intern, ob es nicht möglich ist, die Konzeptideen hier zu teilen zur Diskussion.

Schönen Gruß

Pauli

klinki · April 3, 2023, 1:42pm

Moin Paul,

Das klingt doch alles schon mal sehr interessant. Bei der Entwicklung meiner Steuerung habe ich schon gemerkt wir komplex das Thema eigentlich ist (ergänzend zu den bereits erwähnten Punkten):

heize ich mit Gas wenn COP der Wärmepumpe zu niedrig (wirtschaftliche Betrachtung)?
Eine schnelle Umschaltung zwischen Gas und WP ist nicht immer möglich (hydraulische und Temperatur-bedingte Probleme) So wollen Gas und WP ganz unterschiedliche Spreizungen um zu funktionieren
Bei einer guten prediction kann ich die WP auch schon viel früher anschalten
Hyteresen, bzw. die Trägheit der Systeme sind ebenfalls ein Problem
Bei meinem Hersteller (Wolf) bedeuten unterschiedliche Spannungen auch unterschiedliche Funktionen, z.B. 0-2V Kühlbetrieb 7,2-10V Modulationsvorgabe für den Heizbetrieb.
Unterschiedliche Ansteuerung der Ventile für z.B. Speicherladung (Heizung) und Warmwasser
Der externe E-Heizstab setzt eine weitere Pumpe und eine Ventilumschaltung voraus

Ich habe die ganze Sache schon soweit getrieben, dass mein Haus als zusätzlicher Wärmespeicher misbraucht wird. So werden Heizungen aktiviert, die eigentlich über Tag nicht genutzt würden.

Der Schritt die Heizung zu “kastrieren” und eine eigene Steuerung zu bauen war definitiv der Schritt auf die dunkle Seite der Macht und sehr viel Arbeit.
Dies müsste man dann für jeden Hersteller machen…klingt fast unlösbar - es sei denn ein Heizungsbauer würde mit einsteigen.
Es soll je auch keine Lösung werden die nur ein Profi bedienen und warten kann.

Ich hoffe, dass es diesbezüglich weitergeht. OpenEMS hat das Potential dazu!

Wie dem auch sei, falls ich etwas betragen kann - sag bescheid!

Gruß
klinki

Eba-M · May 23, 2023, 4:21pm

Hallo Zusammen,

Ich komme aus der E3DC Ecke und habe dort das E3DC-Control (unter Github verfügbar) entwickelt, was dem openEMS im Groben entspricht. Dyn. Speicherbeladung, dynamische Tarife (Tibber, aWATTar) mit Laden aus dem Netz. Überschuss-laden (z.B. 70%). Verbesserte Ansteuerung der E3DC Wallbox, Ansteuerung Heizstab wurde bereits realisiert Das läuft auf einen Raspberry Pi und RSCP zum E3DC.
Leider ist die Zusammenarbeit mit E3DC sehr schwierig geworden, da kaum noch Speichersystem ausgeliefert werden, wenn, dann nur an ausgesuchte Händler. Mein Solateur erhält so gut wie keine Systeme mehr. Meine eigene Bestellung eines S10X21 im März 22, wurde im Nov. 22 storniert und neue Bestellungen werden nicht angenommen. Nun habe ich mich entschlossen auf fenecon umzusteigen. max. 3000W Lade-/Entladeleistung des E3DC sind mittlerweile einfach zu wenig und ich hätte auch gerne mehr Speicher, für längere Laufzeiten der WP.
Meine PV umfasst mittlerweile 50kWp, davon 11kW an E3DC und 5kW+34kW an Solaredge SE4000H und SE17K.
Neben der Wallbox für 2 BEV will ich auch meine Pelletsheizung und meine Wolf CHA 10 Wärmepumpe mit einbinden.
Aus der oekofen Pelletsheizung bekomme ich alle Daten per Modbus/TCP und kann diese darüber auch steuern, d.h. Kessel ein-/ausschalten, Heizkreise ein-/ausschalten. Temperaturen auslesen und fast alle relevanten Werte auch verändern (Heizkurven etc).
Die Wärmepumpe wird zur Zeit über ein Tasmota 4 Kanal-Relais gesteuert, SG0/ SG1 sowie Freigabe WW.
Ich bin gespannt was ich im openEMS schon alles nutzen könnte und wo ich noch selbst etwas weiterentwickeln/ergänzen kann. Softwarentwicklung mache ich schon seit über 40 Jahren professionell und jetzt im Rentneralter als Hobby.

Viele liebe Grüße!
Eberhard