Intelligente PV-Überschussladung für E-Auto mit Akkuschutz

[Albi]

Hallo zusammen, ich habe mir eine Intelligente PV-Überschussladung für E-Auto mit Akkuschutz in Fhem gebastelt.

Gleich vorab, ohne die KI Claude - die ich inzwischen mit Claude Code direkt auf dem Fhem Server (Optiplex 3070 mit Linux Mint), installiert habe - wäre das sehr aufwendig gewesen umzusetzen.

## Einleitung

Dieses Projekt beschreibt eine vollständige Ladelösung für ein Elektrofahrzeug (Opel Corsa-e) mit maximaler Nutzung der eigenen PV-Anlage. Das System erkennt automatisch, wann genügend Solarüberschuss vorhanden ist, passt die Ladeleistung dynamisch an und schützt gleichzeitig den Hausakku vor ungewollter Entladung während des Ladevorgangs.

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## Hardware-Komponenten

### Energieerzeugung & Speicherung
- **Ledvance Hybrid-Wechselrichter (LHT-HV-8K F2)** mit 8 kW Ausgangsleistung
- **PV-Anlage Hausdach** mit 8,45 kWp
- **Batteriespeicher** mit 16 kWh Kapazität
- **Balkon-Solaranlage (Bosswerk/Solarman)** als zusätzliche PV-Quelle

### Ladeinfrastruktur
- **Go-e Charger** (11 kW Wallbox) mit RFID-Chip-Erkennung
- **Opel Corsa-e** als Fahrzeug

### Steuerung & Anzeige
- **Shelly Plus 2PM** für Tastersteuerung und LED-Statusanzeige
- **Stromzähler mit Tasmota IR-Lesekopf** für Netzbezug/Einspeisung

### Kommunikation
- **Telegram Bot** für Benachrichtigungen und Statusabfragen

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## Integration in FHEM

### Ledvance Hybrid-Wechselrichter
Die Anbindung erfolgt über **ModbusAttr** via TCP (Port 502). Der Wechselrichter liefert alle relevanten Energiedaten:
- PV-Leistung und Tageserträge
- Batterie-Status (SOC, SOH, Lade-/Entladeleistung)
- Netzleistung (Bezug/Einspeisung)
- Hausverbrauch

Eine besondere Herausforderung war die **Batterie-Richtungserkennung**: Das Register für die Batterieleistung liefert nur positive Werte. Die Unterscheidung zwischen Laden und Entladen erfolgt über ein separates Direction-Register (33135), das wir zusätzlich einlesen.

### Go-e Charger
Die Wallbox ist über das **GoECharger-Modul** angebunden und liefert:
- Ladestatus und aktuelle Ladeleistung
- RFID-Chip-Erkennung (3 Chips konfiguriert)
- Steuerung von Ampere und Phasenumschaltung

### Opel Corsa-e
Die Fahrzeugdaten werden über **PSA Car Controller** (Docker) abgerufen:
- Akku-SOC und Reichweite
- Ladestatus und geschätzte Ladedauer
- Standheizung-Status und Position

### Balkon-Solaranlage
Eingebunden über **MQTT** (Solarman/Shellios) für zusätzliche PV-Daten.

### SolarForecast
Das **SolarForecast-Modul** nutzt alle Energiequellen und liefert:
- Aktuelle Verbrauchsberechnung
- PV-Prognose für die nächsten Stunden
- Visualisierung der Energieflüsse

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## Die vier Lademodi

### ❄️ Winter-Modus
- **Ziel:** Schnelles Laden ohne PV-Akku-Nutzung
- **Einstellung:** 16A, 3-phasig (~11 kW)
- **Akkuschutz:** Batterie komplett gesperrt (Force_Mode aktiv)
- **Anwendung:** Kalte Jahreszeit, wenn PV-Akku für Abend-/Nachtversorgung gebraucht wird

### 💡 Smart-Modus
- **Ziel:** Schnelles Laden mit intelligenter Akku-Nutzung
- **Einstellung:** 16A, 3-phasig (~11 kW)
- **Akkuschutz:** SOC-abhängige Entladebegrenzung
- **Besonderheit:** Automatische Umschaltung zu PV-Modus bei guten Bedingungen

### ☀️ PV-Modus
- **Ziel:** Laden primär mit Solarüberschuss
- **Einstellung:** 6-16A dynamisch, 1-phasig (bei >4kW Überschuss: 3-phasig)
- **Akkuschutz:** SOC-abhängige Entladebegrenzung
- **Besonderheit:** Ladeleistung folgt dem PV-Überschuss in Echtzeit

### ⚡ Turbo-Modus
- **Ziel:** Maximale Ladeleistung für schnelles Laden
- **Einstellung:** 16A, 3-phasig (~11 kW)
- **Akkuschutz:** Großzügigere Entladegrenzen (SOC >40%: volle Entladung)
- **Besonderheit:** Wechselt nach Ladeende automatisch zu Smart

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## Akkuschutz-Konzept

### Das Problem
Im Winter-Modus soll der Hausakku nicht für das Autoladen entladen werden, damit er für die Abend-/Nachtversorgung erhalten bleibt. Der Ledvance-Wechselrichter bietet dafür einen "Force_Mode", der jedoch nach 5 Minuten automatisch deaktiviert wird.

### Die Lösung
Ein **Timer-basierter Refresh**: Beim Ladestart im Winter-Modus wird der Force_Mode aktiviert und alle 4 Minuten automatisch erneuert. Beim Ladeende oder Moduswechsel wird der Timer gelöscht und der Force_Mode deaktiviert.

### Dynamische Entladebegrenzung
In den anderen Modi (Smart, PV, Turbo) wird das Entladelimit dynamisch angepasst:
- Höherer SOC → Mehr Entladung erlaubt
- Niedrigerer SOC → Akku wird geschont
- Zusätzlich: Grundlast des Hauses wird immer berücksichtigt

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## Automatische Modus-Umschaltung (Smart ↔ PV)

### Umschaltung Smart → PV
Erfolgt automatisch wenn:
- Batterie-SOC ≥ 90% **ODER** Netzeinspeisung > 1500W
- **UND** PV-Prognose für die nächsten 2 Stunden ≥ 1500Wh

### Umschaltung PV → Smart
Erfolgt automatisch wenn:
- Batterie-SOC < 50% **ODER** Netzeinspeisung < 500W

### Hysterese
Um ständiges Hin- und Herschalten bei wechselhafter Bewölkung zu vermeiden, muss die Bedingung 5 Minuten stabil sein, bevor umgeschaltet wird.

### Einschränkungen
- Keine automatische Umschaltung während eines laufenden Ladevorgangs
- Winter- und Turbo-Modus sind von der Automatik ausgenommen (manuelle Wahl)

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## Dynamische Ladeleistung im PV-Modus

### Ampere-Anpassung
Die Ladestromstärke wird alle 60 Sekunden dem aktuellen PV-Überschuss angepasst:
- Überschuss geteilt durch 230V (1-phasig) oder 690V (3-phasig) = Ampere
- Minimum: 6A (technisches Minimum)
- Maximum: 16A (Wallbox-Limit)
- Änderung nur bei Differenz ≥ 2A (vermeidet ständiges Nachjustieren)

### Automatische Phasenumschaltung
- Überschuss > 4000W → Umschaltung auf 3-phasig
- Überschuss < 3000W → Zurück auf 1-phasig
- Die Hysterese (3000W/4000W) verhindert ständiges Umschalten

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## Bedienung über Taster

Ein Shelly Plus 2PM ermöglicht die physische Steuerung ohne App:

| Tastendruck | Funktion |
|-------------|----------|
| **1x kurz** | Modus wechseln: Smart → PV → Winter → Smart |
| **2x kurz** | Sofort Winter-Modus |
| **Lang** | Turbo-Modus aktivieren |
| **3x kurz** | Laden starten/stoppen |

### Sicherheit beim Triple-Push
Das Starten des Ladevorgangs per Taster ist nur möglich, wenn:
- Ein Auto angesteckt ist
- Zuvor bereits per RFID-Chip oder App authentifiziert wurde

Dies verhindert, dass Unbefugte durch Betätigen des Tasters laden können.

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## LED-Statusanzeige

Der Shelly steuert zwei LEDs für visuelle Rückmeldung:

| Modus | LED Blau | LED Grün |
|-------|----------|----------|
| ❄️ Winter | ⚪ Aus | ⚪ Aus |
| 💡 Smart | 🔵 An | ⚪ Aus |
| ☀️ PV | ⚪ Aus | 🟢 An |
| ⚡ Turbo | 🔵 An | 🟢 An |

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## Telegram-Integration

### Automatische Benachrichtigungen

**Bei Ladestart:**
```
🔌 Ladestart: Chip go-e Master
🔋 SOC: 45% | Reichweite: 148km | Dauer: 2:30
```

**Bei Ladeende:**
```
✅ Ladung beendet: 12.5 kWh (Chip go-e Master) [Smart]
☀️ PV: 8.2kWh | 🔋 Akku: 2.1kWh | 🔌 Netz: 2.2kWh
🚗 SOC: 83% | Reichweite: 274km
```

**Bei Moduswechsel:**
```
💡 Smart-Modus aktiv (16A, 3-phasig)
```

### Statusabfragen per Telegram

**"Solar" eingeben:**
```
☀️ Solar Status
━━━━━━━━━━━━
⚡ PV Gesamt: 5301 W
   🏠 Dach: 4903 W
   🏡 Balkon: 398 W
🏠 Haus: 2745 W
🔋 Akku: ⬆️ 2556 W (50%)
🔌 Netz: ⬇️ 3276 W
━━━━━━━━━━━━
📊 Statistik Dach/Balkon
📈 Stromzähler Ein-/Ausspeisung
```

**"Auto" eingeben:**
```
🚗 Opel Corsa-e
━━━━━━━━━━━━
🟢 SOC: 83% | SOH: 100%
📏 Reichweite: 274 km
🛣� Km-Stand: 2732 km
━━━━━━━━━━━━
🅿� Nicht angesteckt
🌡� Temperatur: 10°C
♨️ Standheizung: ❄️ Aus
━━━━━━━━━━━━
📍 Position: [Google Maps Link]
```

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## Ladestatistik

### Echtzeit-Energiefluss-Messung
Während des Ladens wird kontinuierlich gemessen, woher der Strom kommt:
- **PV direkt:** Solarstrom der gerade erzeugt wird
- **PV-Akku:** Entladung aus dem Hausakku (ursprünglich auch solar)
- **Netz:** Bezug vom Stromnetz

### Unabhängig vom Modus
Die Statistik erfasst den **tatsächlichen Energiefluss**, nicht den gewählten Modus. So sieht man auch im Winter-Modus, wenn mittags die Sonne scheint, wieviel davon wirklich aus der PV-Anlage kam.

### Gesamtstatistik
Über alle Ladevorgänge wird summiert:
- ☀️ PV (inkl. Akku): XX kWh (XX%)
- 🔌 Netz: XX kWh
- 📊 Gesamt: XX kWh

Die Statistik kann jederzeit zurückgesetzt werden.

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## Zusammenfassung

Das System bietet:
- **Maximale Eigenverbrauchsquote** durch intelligente PV-Überschussnutzung
- **Akkuschutz** für den Hausakku im Winter
- **Flexible Bedienung** über Taster, App oder Telegram
- **Transparenz** durch Echtzeit-Statistik und Benachrichtigungen
- **Automatisierung** mit manueller Übersteuerungsmöglichkeit

Die Kombination aus Ledvance-Wechselrichter, Go-e Charger und FHEM ermöglicht eine hochgradig anpassbare und effiziente Ladelösung, die sich an die jeweilige Situation (Wetter, Akkustand, Bedarf) automatisch anpasst.

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## Ausblick

Geplante Erweiterungen:
- **Tibber-Integration** für Laden bei günstigem Strompreis
- **PV-Tagesertrag** als zusätzliches Reading im Ledvance

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*Fragen und Anregungen sind willkommen!*


Gruß Albi