Ein smarter Thermostat-"Helfer" mit linearer Leistungsanpassung, "Wi-Fi-Spannungsregler"

Open-Source-Projekt: Erstellen eines smarten Thermostat-„Helfers“ mit linearer Leistungsanpassung, „Wi-Fi-Spannungsregler“

Abstract: Erstellen Sie ein Gerät, das die lineare Leistungsabgabe steuern und die Leistungsabgabe in Echtzeit basierend auf der aktuellen Netzeinspeisung der Photovoltaikanlage anpassen kann, um die Menge der ins Netz eingespeisten Energie zu minimieren.

Einführung

IAMMETER hilft Kunden dabei, die Effizienz ihrer Photovoltaikanlagen zu optimieren. Mit der wachsenden Kluft zwischen Einspeisevergütung und Stromkosten besteht der Wunsch, den Netzstromverbrauch zu minimieren und die Eigenverbrauchsquote von Photovoltaikanlagen zu maximieren.

Es gibt im Allgemeinen zwei Ansätze zur Erhöhung der Eigenverbrauchsquote:

Einführung eines Batteriespeichersystems. (IAMMETER bietet eine Funktion, die Kunden hilft zu bewerten, ob sich die Anschaffung eines Batteriespeichers lohnt Bericht: Vorhersage der Vorteile von Batteriespeichern basierend auf tatsächlicher Nutzung)
Rationale Steuerung der Last, idealerweise in Echtzeit basierend auf der Netzeinspeisung.

Dieser Artikel befasst sich hauptsächlich mit dem zweiten Ansatz: der Erstellung eines Geräts, das die Leistungsabgabe linear steuern kann und über die folgenden Funktionen verfügt:

Bietet Wi-Fi-Funktionalität (mit ESP32) zur Steuerung der Leistungsabgabe über Wi-Fi.
Steuert die maximale Leistungsabgabe linear durch Spannungsregelung (da es die Spannung steuert, wird es für rein ohmsche Lasten empfohlen, z. B. für das Heizelement eines Boilers).
Unterstützt eine maximale einphasige ohmsche Last von 3,5 kW, die in Reihe mit einem Thermostat verwendet werden kann.
Unterstützt den manuellen Modus zur manuellen Einstellung der maximalen Ausgangsleistung. Unterstützt den automatischen Modus, der die maximale Ausgangsleistung in Echtzeit basierend auf anderen Zählern oder Systemdaten zur Netzeinspeisung anpasst.

Systemdiagramm

Diagramm mit dem Aufbau und den Verbindungen des Leistungssteuerungssystems

Spannungsregelungsmodul (Unterstützt bis zu 3,5 kW ohmsche Last)

Wir haben ein Standard-Spannungsregelungsmodul verwendet, das in einem einphasigen 220-V-System bis zu 3,5 kW ohmsche Last unterstützen kann.

Dieses Modul bietet auch einen standardmäßigen analogen Signaleingang (4-20 mA, 1-5 V) und eine RS485-Digitalschnittstelle.

Wir haben das Wi-Fi-Modul (ESP32) im Inneren des Spannungsregelungsmoduls integriert.

Bilder der Innen- und Außenansicht des Spannungsreglers mit Wi-Fi-Modul

Nach dem Hinzufügen des Wi-Fi-Moduls sieht das gesamte Spannungsregelungsmodul wie folgt aus (das Wi-Fi-Modul wurde bereits in einem Kunststoffgehäuse installiert).

Experiment

Um die Lösung offener zu gestalten, haben wir sie zunächst mit der ESP-Home-Firmware getestet.

Nach einer einfachen Konfiguration können Sie die maximale Ausgangsleistung direkt in Home Assistant steuern, mit Leistungsanpassungsschritten von 10 W.

Später werden wir die entsprechenden ESP-Home-Konfigurationsdateien auf Github veröffentlichen.

Steuerung der linearen Leistungsabgabe

Integration mit IAMMETER-Produkten

Ein Hauptzweck der Erstellung dieses „Wi-Fi-Spannungsreglers“ ist die Bereitstellung einer Last, die die Leistungsabgabe linear steuern kann, für das IAMMETER-System.

Später kann dieser „Wi-Fi-Spannungsregler“ mit allen IAMMETER-Smart-Metern (WEM3080, WEM3080T, WEM3046T, WEM3050T) über die einheitliche IAMMETER-API-Schnittstelle integriert werden, wobei Echtzeit-Netzeinspeisungsdaten (1 s/s) über die Modbus/TCP-Schnittstelle ausgelesen werden und die maximale Leistungsabgabe an die Heizung in Echtzeit angepasst wird, um die Nutzung der Einspeiseleistung der Photovoltaikanlage zu maximieren.

Dieser „Wi-Fi-Spannungsregler“ ist selbstverständlich nicht nur auf die Verwendung mit IAMMETER-Produkten beschränkt; theoretisch kann er mit jeder Hardware verwendet werden, die in Home Assistant integriert werden kann.

Anforderung von Testmustern

Wenn Sie zu Hause ein steuerbares Gerät haben, z. B. einen Boiler mit ohmscher Heizung, und Sie an diesem Gerät interessiert sind, können Sie uns kontaktieren, um ein Testmuster anzufordern.

Wir berechnen eine Gebühr von 100 USD, die Versand- und Produktkosten umfasst.