Wärmepumpe, Photovoltaik, Batteriespeicher - Ideen zur optimalen Nutzung?

[Nena]

Hallo zusammen,

wie im Titel erwähnt haben wir eine Wärmepumpe mit Lüftung, eine Photovoltaik-Anlage und einen Batteriespeicher.
Ich bin die letzten Monate aus gegebenem Anlass am optimieren und Steuern der Heizung, um das Optimum aus der Kombination herauszuholen.

Ich schreibe mal auf, wie meine Steuerung im Moment aussieht:
Alle 30 Minuten läuft ein Skript, das die Werte der Heizung, der Photovoltaik, der Batterie und der Lüftung ausliest und bei Bedarf neu setzt.

Zunächst einmal wird jeden Tag um kurz nach Null Uhr die Heizung, Warmwasser und Lüftung auf den aktuellen Sonnenauf- und Sonnenuntergang eingestellt.
Heißt ich setze die Zeiten für programHC1_Mo-So_0, programFan_Mo-So_0 und programDHW_Mo-So_0 entsprechend.
Mein Ziel damit ist, dass Heizung, Lüftung und Warmwasser erstmal hauptsächlich laufen, wenn möglicherweise die Sonne scheint.
Warmwasser startet allerdings erst zwei Stunden nach Sonnenaufgang und endet schon zwei Stunden vor Sonnenuntergang.
Ich frage mich, ob es nicht besser wäre, Warmwasser zusammen mit der Heizung zu machen oder ob das nicht sowieso schon passiert.
Ich kenne den konkreten Aufbau der Heizung nicht (Stiebel LWZ 5S Plus), aber es scheint zusammenzuhängen.

Ich habe mich dafür entschieden, Heizung, Warmwasser und Lüftung über Nacht runterzufahren.
Ja, ich weiß, dass das Thema kontrovers diskutiert wird, weil dann am Morgen ja erstmal das Haus/Warmwasser hochgeheizt werden muss.
Da ich über Nacht aber nur den Batteriespeicher nutzen möchte, ist mein Ziel zunächst, mit der Ladung möglichst weit zu kommen.
Tagsüber steht dann ja möglicherweise wieder Sonnenstrom zur Verfügung und die Batterie leermachen kann die Heizung dann auch noch.

Heizung:
Im Moment ist die Heizung noch aus, ich habe eingestellt, dass der Durchschnitt der letzten 12 Stunden unter 15 Grad liegen muss.
Bisher klappt es damit gut, das Haus heizt sich durch die Sonne in der Regel noch ausreichend auf (viele Ostfenster).
Nachts sind aktuell 18 Grad eingestellt und Tagsüber 20 Grad. Ich werde sehen, ob die 20 Grad ausreichen und/oder ob ich mit den 18 Grad eventuell noch weiter runtergehen kann. Ich gehe davon aus, dass das Haus von selbst nicht viel unter 18 Grad kommt, wenn es nicht sehr kalt ist (Baujahr 2019).

Warmwasser
Dann habe ich im Skript eine Prüfung drin, ob gerade mehr als 2000W von der Photovoltaik kommt. Wenn das der Fall ist, dann setze ich den Wert fürs Warmwasser auf 55 Grad. Ich habe überlegt, höher zu gehen (65 Grad), aber dann kommt der Heizstab dazu und die Energieausbeute ist schlechter.

Lüftung
Die Lüftung ist bisher das komplexeste Thema, da ich das Haus morgens "lüfte", wenn es am Tag vorher recht warm war und Nachts die Temperatur abfällt.
Diese Lüftung springt aber auch nur an, wenn genügend Batterie vorhanden ist, es voraussichtlich recht warm wird und es über Nacht nicht so kühl war, dass das Haus selbst abkühlen konnte.
Auch schalte ich die Lüftung ab, wenn es draußen zu Heiß ist.
Ansonsten läuft die Lüftung Nachts recht niedrig, um die Batterie zu schonen und Tagsüber etwas mehr.

Stromverbrauch insgesamt
Um gerade in der kälteren Jahreszeit die PV/Batterie-Kombination bestmöglich auszunutzen, habe ich viele Geräte mit Schaltern ausgestattet, die entweder manuell, ferngesteuert oder mit Timer das Gerät wieder ausschalten. Damit haben wir nachts einen "Grundverbrauch" von etwa 120 Watt.
Davon entfallen ca 15 Watt auf die Stiebel Eltron, wenn keine Lüftung/Kompressor läuft.
Die anderen 100 Watt konnte ich bisher nicht direkt zuordnen. Es läuft aber nicht mehr "viel":

• Fritzbox
• Raspberry für Stiebel-Verbindung ans Netzwerk (habe schon überlegt, ob es da nicht was mit weniger Stromverbrauch gibt, für USB auf Netzwerk. Die käuflichen Adapter haben aber alle nicht funktioniert)
• Fhem auf Mini-PC
• Empfänger für Wetterstation
• Wechselrichter
• Kostal Smart Energy Meter
• Raspberry Pi mit DeCONZ (evtl auch noch über Nacht ausschalten. Die Frage ist nur, wie der Pi dann wieder an geht)
• Switch (werde ich noch ausschalten)
• Kühlschrank
• Gefrierschrank (mal abtauen, scheint was zu bringen)

Weitere Optimierungen
Ich warte auf die Heizperiode, über den Winter möchte ich die Heizung optimieren.
Ich muss mich noch einlesen, wie die Heizkurve funktioniert und welche Einstellungen für unser Haus gut sind.
In jemand anderes habe ich da kein Vertrauen, mir scheint das Interesse zu gering.
Ich werde prüfen, ob ich Nachts unter 18 Grad gehen kann. Vielleicht kann ich sogar rausfinden, ob die Nachtabsenkung energetisch was bringt oder nicht.
Die 20 Grad Tagsüber stehen auch zur Debatte. Mal sehen, ob das nicht zu kühl ist.
Vor allem im Keller mit Betonwänden. EG und OG sind Holzständerbauweise.

Das Bad plane ich, für die halbe Stunde Nutzung pro Tag, einfach mit einem Heizlüfter hochzuheizen.
Ich bin unsicher, ob es energetisch sinnvoller ist, es dauerhaft wärmer zu machen oder halt die halbe Stunde am Tag elektrisch aufheizen.

Auch die Einstellung nach Sonnenauf- und -untergang könnte noch um Weihnachten rum fies werden, wenn die Tage echt kurz werden.
Ich gehe auch davon aus, dass mit der PV-Anlage und Batterie dann nicht mehr viel zu machen ist. Ich habe das die letzten zwei Jahre leider nicht beobachtet.

Hat sonst noch jemand Ideen, was ich machen könnte?

Liebe Grüße
Nena

[KölnSolar]

Hallo Nena,

mal ein paar Anmerkungen:

Ich bin unsicher, ob es energetisch sinnvoller ist, es dauerhaft wärmer zu machen oder halt die halbe Stunde am Tag elektrisch aufheizen.

dauerhaft wärmer bedeutet, dauerhaft höhere Verluste. Der Ansatz kurz elektrisch aufzuheizen ist gut. Anstatt Heizlüfter würde ich IR-Panel nehmen.

Um gerade in der kälteren Jahreszeit die PV/Batterie-Kombination bestmöglich auszunutzen, habe ich viele Geräte mit Schaltern ausgestattet, die entweder manuell, ferngesteuert oder mit Timer das Gerät wieder ausschalten. Damit haben wir nachts einen "Grundverbrauch" von etwa 120 Watt.

Gerade dann kommt bedauerlicherweise nichts(wenig) aus der PV und folglich erst recht nicht aus der Batterie.  Also nicht Zuviel Zeit an diesem Gedanken verschwenden.Hast ja auch schon richtig spekuliert

Ich gehe auch davon aus, dass mit der PV-Anlage und Batterie dann nicht mehr viel zu machen ist.

Ich habe mich dafür entschieden, Heizung, Warmwasser und Lüftung über Nacht runterzufahren.
Ja, ich weiß, dass das Thema kontrovers diskutiert wird, weil dann am Morgen ja erstmal das Haus/Warmwasser hochgeheizt werden muss.

Gute Entscheidung.
Es wird in der Regel nach Gefühl falsch diskutiert.
Die eigentlich simple technische/physikalische Erklärung ist: Der Wärmeverlust hängt von der Temperaturdifferenz ab. Folglich niedrigere Innentemperatur = weniger Verlust(die allseits bekannte Faustformel 6%/°C).
Wer behauptet, das hochheizen benötige mehr Energie, möge erklären wo die vermeintlichen höheren Verluste denn anfallen würden. 
Grüße Markus

[Nena]

Danke für deine Antwort.

Infrarot-Heizungen kannte ich noch gar nicht, werde ich aber ausprobieren.
Das Konzept klingt interessant.

Es wird jetzt schon schwieriger, mit der PV und Batterie über den Tag zu kommen.
Wir verbrauchen ungefähr das, was die PV erzeugt, gleich wieder.
Ich bin am überlegen, ob ein paar mehr Module auf dem Dach was bringen.
Aber um aus 100W 200W zu machen, müsste ich ja auch die Anzahl der Module verdoppeln.
Im Sommer ist das erst recht sinnlos.

Das freut mich, dass du auch der Meinung bist, dass eine Nachtabsenkung hilfreich ist.
Weil ich kann mir auch nicht erklären, wo das Problem sein soll 

Liebe Grüße
Nena

[Schotty]

Alle 30 Minuten läuft ein Skript, das die Werte der Heizung, der Photovoltaik, der Batterie und der Lüftung ausliest und bei Bedarf neu setzt.

Zunächst einmal wird jeden Tag um kurz nach Null Uhr die Heizung, Warmwasser und Lüftung auf den aktuellen Sonnenauf- und Sonnenuntergang eingestellt.
Heißt ich setze die Zeiten für programHC1_Mo-So_0, programFan_Mo-So_0 und programDHW_Mo-So_0 entsprechend.

Nur ein kleiner Warnhinweis, was das Setzen von Werten&Einstellungen (= Schreibzugriff) angeht:
Es ist davon auszugehen, dass die erwähnten Einstellungen in einem EEPROM des jeweiligen Reglers gespeichert werden. EEPROMs halten allerdings hinsichtlich der Lebensdauer nur eine bestimmte Zahl von Schreibzyklen aus ("wear out") - manche Chiphersteller garantieren nur 10K, andere 100K oder gar 1Mio Schreibzyklen.

Wenn du jetzt bspw täglich ~20 Schreibzugriffe hast, dann hast du in einem Jahr ~7000 und nach 10Jahren bereits ~70.000. Sprich, bei einem hohen Schreibintervall _kann_ es zu einem 'frühen' Ausfall kommen, was dann i.d.R. nur durch einen teuren Reglertausch (wenn die dann als Ersatzteil überhaupt verfügbar sind) behoben werden kann.

Ich will dir da jetzt keine Angst machen, nur darauf hinweisen, dass man da durchaus ein wenig sein Augenmerk drauf richten und Schreibzugriffe eher auf ein notwendiges Minimum reduzieren sollte.

Ich persönlich halte das tägliche Anpassen der o.g. Zeitprogramme auf den Sonnenauf-/-untergang (oder sogar ein Schreiben im 30min-Takt gewisser Werte/Einstellungen) daher für etwas 'übermotiviert' - wenn du das schon anpassen willst/musst, würde ich da bspw eher eine wöchentliche Anpassung anstreben.
Aber wie gesagt - das ist nur meine persönliche Meinung und ein gut gemeinter Warnhinweis. Ich bin bei sowas aber auch eher eine vorsichtige Natur, weil ich weiß und auch selbst die Erfahrung gemacht habe, dass solche Komponenten durchaus mal ihren Geist aufgeben - das gilt im Übrigen auch für auf den Reglern verbaute Relais, die auch nur eine bestimmte Anzahl von Schaltzyklen halten..

Gruß   

[Schotty]

Zu deinem Optimierungsvorhaben:

- Hast du Fußbodenheizung (FBH)? Falls ja: Die sind sehr träge, da müsstest du mit den entspr Absenkungen u.U. etwas behutsam sein..

- Heizkurve: Das bekommst du eigtl nur selbst durch Ausprobieren heraus.
Die _Steilheit_ ermittelt man eher in der kalten Jahreszeit, idealerweise bei ca 0° AT und kaum Wind (um gleichbleibende Bedingungen zu haben, weil das Ermitteln sich auch mal über zwei Tage o.ä. hinziehen kann).
Die _Parallelverschiebung_ ermittelt bzw passt man dann in der Übergangszeit an.
Grundsätzliches Vorgehen (nen hydraulischen Abgleich bei BJ2019 wirst du ja vermutlich haben):
Alle Heizkörperthermostate _voll_ aufdrehen und heizen. Wenn dir die Bude dann zu warm wird, Steilheit nach und nach so lange verringern, bis die Raumtemperaturen das gewünschte Soll erreicht haben. Wenn die Räume nicht mehr auf die Soll-Temp kommen, Steilheit wieder minimal erhöhen. Das Procedere kann durchaus etwas länger (ggf. Tage) dauern, da Heizungsanlagen träge sind. Wenn du die richtige Steilheit gefunden hast, kannst du als 'Reserve' nochmal minimal erhöhen.
Wenn du keinen PS hast und die WP direkt in den Heizkreis geht, und du _nur_ FBH hast, kannst du dich auch schonmal grob daran orientieren, da die heutigen FBH nicht mehr als 35° VL bekommen dürfen. _Sollte_ es also so sein, dass du momentan ne VL-Temp von bspw 45° erzeugst, die dann aber vom FBH-HK-Mischer eh runtergemischt wird, dann kannst du die Steilheit schonmal in Richtung der erzeugten gemischten VL bewegen. Eine entspr Grafik bzgl HK-Steilheit und VL-Temp sollte in der BDA deiner WP zu finden sein.

- TWW: Bei den Angaben gehe ich von einen TWW-Speicher aus, korrekt?
Da würde ich die WW-Bereitung den zu erwartenden Gebrauchszeiten anpassen. Also nicht von morgens bis abends den TWW-Speicher auf TWW-NennSoll erwärmt halten, sondern bspw nur morgens und abends für einen bestimmten Zeitraum (bspw 2-3 Std) von der WP auf die entspr Temp bringen. So verhinderst du, dass tagsüber zigmal TWW nachgeladen wird, weil der TWW-Speicher (bspw durch Zirkulationspumpe) um ein paar Grad ausgekühlt ist.
Falls du eine Zirkulationspumpe hast, würde ich die auch nicht 24/7 durchlaufen lassen, sondern ebenfalls nur alle paar Stunden oder bei den zu erwartenden Gebrauchszeiten für eine kurze Zeit laufen lassen, damit sie dir deinen TWW-Speicher nicht unnötig schnell auskühlt.

[ch.eick]

Hallo Nena,

mal ein paar Anmerkungen:
dauerhaft wärmer bedeutet, dauerhaft höhere Verluste. Der Ansatz kurz elektrisch aufzuheizen ist gut. Anstatt Heizlüfter würde ich IR-Panel nehmen.
Gerade dann kommt bedauerlicherweise nichts(wenig) aus der PV und folglich erst recht nicht aus der Batterie.  Also nicht Zuviel Zeit an diesem Gedanken verschwenden.Hast ja auch schon richtig spekuliert Gute Entscheidung.
Es wird in der Regel nach Gefühl falsch diskutiert.
Die eigentlich simple technische/physikalische Erklärung ist: Der Wärmeverlust hängt von der Temperaturdifferenz ab. Folglich niedrigere Innentemperatur = weniger Verlust(die allseits bekannte Faustformel 6%/°C).
Wer behauptet, das hochheizen benötige mehr Energie, möge erklären wo die vermeintlichen höheren Verluste denn anfallen würden. 
Grüße Markus

Hallo zusammen,
und schon bin ich auch dabei

@Nena, alles zu Kostal und KSEM findest Du bereits hier, oder im WIKI hier.

Das mit dem Absenken bei Nacht habe ich auch bei der Wärmepumpe umgesetzt. Dadurch passt es viel besser zur PV-Leistung.

Es wird jetzt schon schwieriger, mit der PV und Batterie über den Tag zu kommen.
Wir verbrauchen ungefähr das, was die PV erzeugt, gleich wieder.
Ich bin am überlegen, ob ein paar mehr Module auf dem Dach was bringen.
Aber um aus 100W 200W zu machen, müsste ich ja auch die Anzahl der Module verdoppeln.
Im Sommer ist das erst recht sinnlos.

Das dach immer voll machen.
Im Winter erhöht man nur die Wahrscheinlichkeit, das die WP mit PV-Leistung läuft.
Wir haben bereits ein E-Auto, da geht im Sommer auch schon so einiges rein und mit der Einspeisevergütung mindert man den Schmerz im Winter beim Zukaufen.

Das freut mich, dass du auch der Meinung bist, dass eine Nachtabsenkung hilfreich ist.
Weil ich kann mir auch nicht erklären, wo das Problem sein soll 

Ich habe -8k in der Nacht und +4k am Tag, dadurch läuft die WP am Tag zur PV-Zeit zwischen 10 und 16 Uhr häufiger und in der Nacht hoffendlich viel weniger.
Nachts schalte ich sogar teilweise die Heizung ganz aus. Wenn es sehr kalt ist bis 2:00 Uhr und in der Übergangszeit bis 9:50 Uhr, ab 10:00 geht es dann richtig rund.
Wichtig ist, dass das alles zum Haus und den Bewohnern passen muss. Bitte auch immer den gesamten Stromverbrauch vor und nach der Optimierung im Auge behalten, nicht dass man sparen möchte, aber gleichzeitig ausversehen mehr Leistung ins Haus pumpt.

VG
    Christian

[ch.eick]

• Fritzbox
• Raspberry für Stiebel-Verbindung ans Netzwerk (habe schon überlegt, ob es da nicht was mit weniger Stromverbrauch gibt, für USB auf Netzwerk. Die käuflichen Adapter haben aber alle nicht funktioniert)
• Fhem auf Mini-PC
• Empfänger für Wetterstation
• Wechselrichter
• Kostal Smart Energy Meter
• Raspberry Pi mit DeCONZ (evtl auch noch über Nacht ausschalten. Die Frage ist nur, wie der Pi dann wieder an geht)
• Switch (werde ich noch ausschalten)
• Kühlschrank
• Gefrierschrank (mal abtauen, scheint was zu bringen)

Ich habe mir auch mal die Liste angeschaut.

Bei mir läuft die komplette Haussteuerung auf nur einem RPI4 im Docker Container, das könntest Du mal untersuchen.
Warum ist die Stiebel Anbindung auf einem separaten RPI?
Für DeCONZ habe ich auch einen Docker Container gefunden.

Was läuft da für ein Skript für die Heizungssteuerung? Kann das nicht direkt ins FHEM? Mein derzeitiger Freund ist DOIF im Perl Modus.

Wenn Du den Switch abschaltest, wie sollen dann die Geräte miteinander kommunizieren?

RPI abschalten könnte man FHEM aus, indem Du per ssh einen Shotdown durchführst und dann mit einem Shelly den Strom abschaltest.
nach dem Einschalten des Stroms mit dem Shelly sollte alles wieder hochfahren.

Bei mir werden permanent die Daten gesammelt und aufbereitet, denn nur so kann man sehen, was noch optimiert werden kann.
In meinem Kostal Wiki sind auch Beispiele für das Abschalten von Verbrauchern mit Shellys, was trotz der Shellys einiges an Leistung einspart.

Gefrierschränke lassen sich durchaus auch nachts abschalten, was ich jedoch bisher nur mit dem Getränkekühlschrank im Sommer gemacht habe.
Das Gerät sollte dann Tagsüber aber kälter eingestellt und in der Nacht nicht geöffnet werden. So blieben selbst die Eiswürfel im drei Sterne Fach gefrohren.
Auch sollte der Kühlschrank bzw der Gefrierschrank immer komplett gefüllt sein, da sich Luft schlecht kühlen lässt. Abtauen gehört zum Standard.

VG
    Christian