In Zeiten steigender Energiekosten und wachsendem Bewusstsein für den Umweltschutz suchen immer mehr Menschen nach Möglichkeiten, ihren eigenen Strom zu erzeugen. Ein Balkonkraftwerk mit Batterie und 0-Einspeisung bietet hier eine vielversprechende Lösung. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf zwei verschiedene Umsetzungen dieses Konzepts, einmal mit Regelung über OpenDTU und Steuerung über ioBroker Node Red und JavaScript Blockly sowie eine zweite Regelung über einen DCDC-Wandler DPS RDTech Digital Control Power Supply (DPS) mit ESPHOME.
I. Balkonkraftwerk mit Batterie und 0-Einspeisung: Grundprinzip
Ein Balkonkraftwerk ist im Wesentlichen eine kleine Photovoltaikanlage, die auf einem Balkon oder einer Terrasse installiert wird. Es besteht aus Photovoltaikmodulen, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Die erzeugte Energie kann in einem Akkuspeicher gespeichert oder direkt verbraucht werden. Der Clou bei der 0-Einspeisung besteht darin, dass der produzierte Strom ausschließlich für den Eigenverbrauch genutzt wird, ohne ins öffentliche Stromnetz eingespeist zu werden.
II. Regelung über OpenDTU – Steuerung über ioBroker Node Red und JavaScript Blockly
Bei dieser ersten Umsetzung erfolgt die Regelung über OpenDTU, ein Open-Source-Projekt, das Daten von dezentralen Energieanlagen sammelt und verwaltet. Die Steuerung wird dabei über die Plattform ioBroker mit den Erweiterungen Node Red und JavaScript Blockly realisiert.
Node Red ist ein visuelles Programmierwerkzeug, das es ermöglicht, Datenflüsse zu erstellen und zu automatisieren. Durch die Integration von JavaScript Blockly wird die Programmierung weiter vereinfacht und auch für technisch weniger versierte Nutzer zugänglich.
Der Ablauf in diesem System sieht wie folgt aus:
- Die Photovoltaikmodule auf dem Balkon erzeugen Gleichstrom (DC) aus Sonnenlicht.
- Der erzeugte Gleichstrom wird durch einen Laderegler geführt, der die Batterie lädt und den Stromfluss steuert.
- Die gespeicherte Energie in der Batterie kann nun entweder direkt für den Eigenverbrauch genutzt oder bei Bedarf durch einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden.
Die Kommunikation zwischen den Komponenten und der Steuerungseinheit erfolgt über die OpenDTU-Schnittstelle, die es ermöglicht, die Anlage in Echtzeit zu überwachen und zu steuern.
III. Regelung über einen DCDC-Wandler DPS RDTech Digital Control Power Supply (DPS) mit ESPHOME
Die zweite Umsetzung nutzt einen DCDC-Wandler DPS RDTech Digital Control Power Supply (DPS) in Verbindung mit ESPHOME. ESPHOME ist eine Firmware, die auf der ESP8266/ESP32-Plattform läuft und die einfache Integration von IoT-Geräten ermöglicht.
In dieser Konfiguration sieht der Ablauf folgendermaßen aus:
- Die Photovoltaikmodule auf dem Balkon erzeugen ebenfalls Gleichstrom (DC) aus Sonnenlicht.
- Der erzeugte Gleichstrom wird durch den DPS-Wandler gesteuert und in Wechselstrom (AC) umgewandelt.
- Über ESPHOME kann die Leistung des DPS-Wandlers kontrolliert und bei Bedarf geregelt werden.
- Eine Batterie wird verwendet, um überschüssige Energie zu speichern und sie später zu nutzen, wenn die Sonne nicht ausreichend scheint.
IV. Fazit
Beide Varianten eines Balkonkraftwerks mit Batterie und 0-Einspeisung bieten effiziente Möglichkeiten, um selbst erzeugten Strom zu nutzen und dadurch den eigenen Energieverbrauch zu optimieren. Die Wahl zwischen der Regelung über OpenDTU und der Steuerung mit ioBroker Node Red und JavaScript Blockly oder der Verwendung des DCDC-Wandlers DPS RDTech Digital Control Power Supply (DPS) mit ESPHOME hängt von den individuellen Bedürfnissen, technischen Vorkenntnissen und Präferenzen ab.
Die dezentrale Energieerzeugung durch Balkonkraftwerke kann dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren und einen Beitrag zur Energiewende und zum Umweltschutz zu leisten. Es ist jedoch wichtig, sich vor der Installation einer solchen Anlage über örtliche Vorschriften, Genehmigungsverfahren und die Dimensionierung der Anlage zu informieren.
Mit der zunehmenden Weiterentwicklung von Technologien und Plattformen für die Steuerung und Überwachung wird die Integration solcher Balkonkraftwerke in das eigene Smart Home immer einfacher und ermöglicht es Hausbesitzern, noch mehr Unabhängigkeit und Nachhaltigkeit zu erlangen.
Kurze schematische Darstellung der Anlage
Mit der Anlage wird im Sommer aktuell soviel Strom erzeugt, dass man die Grundlast von 2 Wohnungen decken kann. So reduziert sich der Stromverbrauch aktuell um ca 75%. Zusätzlich kann täglich ein kleines E-Auto geladen werden mit ca 15kwh.
Update 1: bei der OpenDTU Version kann man die DCDC Regler weglassen, wenn man eine 48V(51,2V) System hat. Auch darunter bis ca 25V sollte es funktionieren ohne DCDC. Auf die MIN MAX Spannung des Wechselrichters achten. Der Hoymiles kann max 60V. Ab dann brennt er durch.
Achtung: Ohne DCDC Wandler gibt es jedoch einen Nachteil. Wenn man den Eingang einschaltet, so liegt sofort die volle Leistung an. Wer den Eingang oft schaltet, schadet dem Wechselrichter. Die Elkos werden schneller kaputt. Ein DCDC Wandler fährt die Elkos etwas langsamer hoch.
Anleitung Teil 1 DCDC Regelung
Teil 2 – Balkonkraftwerk 0-Einspeisung mit OpenDTU
