Intelligente PV-Überschussregelung
Den aktuellen Source Code für dieses Projekt findest du in meinem Web Shop.
Wie das System funktioniert
Das Herzstück dieses Projekts ist ein intelligenter PV-Heizungsregler auf Basis eines ESP32-Mikrocontrollers. Ziel ist es, die überschüssige Energie aus meiner Photovoltaikanlage nicht einfach stupf ins Stromnetz zurück zu speißen. Dieser PV-Überschuss soll möglichst selbst genutzt werden.
Das System verfügt über Zeitsteuerungsfunktionen und eine genaue Zieltemperatur Regelung.
Mögliche Einsatzgebiete wären z.B. eine Heizungsrücklauferwärmung, ein Heizlüfter oder eine Flächenheizung.
Präzise Überschuss-Erfassung und Leistungsdosierung: Damit die Heizung ausschließlich mit überschüssigem Strom arbeitet und kein unnötiger Netzbezug erfolgt, kommuniziert der ESP32 direkt mit einem Shelly 3EM Pro. Dieser erfasst in Echtzeit die aktuellen Energiedaten. Der ESP32 verarbeitet diese Informationen und passt die Heizleistung sofort dynamisch an den verfügbaren Überschuss an, solange die Solltemperatur noch nicht erreicht ist!
Anstatt die Heizung einfach nur ein- und auszuschalten, dosiert das System die Heizleistung stufenlos und netzschonend:
-
PID-Regelung: Ein PID-Algorithmus vergleicht kontinuierlich die Ist-Temperatur mit dem Sollwert und berechnet den exakten Leistungsbedarf zwischen 0 und 100 %.
- Bresenham-Verteilung (Pulspaketsteuerung): Ein Bresenham-Algorithmus schaltet das Halbleiterrelais (SSR) extrem schnell im Takt der Netzfrequenz. Das ermöglicht eine stufenlose Leistungsabgabe ohne Flackern oder störende Netzbelastungen, da dies im Nulldurchgang jeder Halbwelle erfolgt.
Bedienkomfort und lokale Überwachung: Das System ist auf maximale Benutzerfreundlichkeit ausgelegt, sowohl vor Ort als auch aus der Ferne:
-
Web-Interface: Alle Konfigurationen und Einstellungen können komfortabel über ein passwortgeschütztes Web-Interface vorgenommen werden.
- Direkte Hardware-Bedienung: Für eine schnelle manuelle Steuerung ist ein physischer Taster zum Ein- und Ausschalten verbaut. Die Zieltemperatur lässt sich zudem bequem über einen Drehregler (Potentiometer oder Rotary Encoder) direkt am Gerät anpassen.
- System-Status im Blick: Ein integriertes OLED-Display zeigt alle wichtigen Informationen auf einen Blick:
den aktuellen Systemstatus, die Leistungsdaten des Shelly 3EM Pro, die Ist-Temperatur und die aktuellen Reglerdaten. Zusätzlich werden Systemmeldungen ausgegeben, wenn etwas nicht funktioniert oder ein Bedienereingriff notwendig ist.
Schaltplan
Webinterface
Das Webinterface teilt sich auf verschieden Seten auf um es für den
Anwender übersichtlicher zu gestalten.
Live Dashboard: Zeigt die aktuellen Werte des Systems in Echtzeit an.
Einstellungen: Zeigt die aktuellen Werte des Systems und diese können hier auch angepasst werden.
Zeitpläne: Zeigt die aktuell definierten Zeitpläne in Listenform an. Hier können neue Zeitpläne hinzugefügt wertden. Die einzelnen Einräge aktivier bzw. deaktiviert werden, bearbeitet oder gelöcht werden.
OTA- Firmware Update: Hier kann nach neueren Firmware Updates gesucht und diese Installiert werden.
Live Debug Konsole: In diesem Fenster werden die aktuellen Statusmeldungen ausgeben, diese Informationen geben Aufschluß über den Verbindungsstatus, und die gelieferten Daten vom Shelly 3 EM.
