Der Weg zur perfekten Null-Einspeisung: Dein Balkonkraftwerk smart steuern mit Open DTU
Die Idee, den selbstproduzierten Strom eines Balkonkraftwerks optimal zu nutzen, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Besonders die sogenannte Null-Einspeisung, bei der kein überschüssiger Strom ins Netz zurückfließt, sondern vollständig im eigenen Haushalt verwendet wird, ist ein spannendes Ziel. Die Nulleinspeisung, das ist meine Empfehlung, nur wenn du einen Akku Speicher nutzt. In diesem Artikel zeige ich dir, wie du mit Open DTU und Home Assistant dein Balkonkraftwerk smart steuerst und so eine ideale Null-Einspeisung erreichst.
1. Was ist Null-Einspeisung und warum ist sie wichtig?
Null-Einspeisung bedeutet, dass der gesamte erzeugte Solarstrom entweder direkt verbraucht oder gespeichert wird, anstatt ins Netz eingespeist zu werden. Dies hat mehrere Vorteile:
- Kosteneinsparungen: Durch die Vermeidung der Einspeisung mit deinem teuer gespeicherten Storm im Akku, erhältst du keine (meist geringe) Einspeisevergütung, sparst aber hohe Bezugskosten.
- Energieautarkie: Du maximierst die Nutzung deines eigenen Stroms und machst dich unabhängiger vom Energieversorger.
In einem meiner vorherigen Projekte habe ich bereits gezeigt, wie man einen Smart Meter “smart macht” und die erzeugte Energie überwacht. Heute gehen wir einen Schritt weiter und steuern die Einspeisung deines Balkonkraftwerks aktiv.
Falls dich Nulleinspeisung interessiert, hier mehr dazu.
2. Einführung in Open DTU: Deine Steuerzentrale
Open DTU ist eine Open-Source-Lösung, die es dir ermöglicht, Wechselrichter für Balkonkraftwerke effizient zu steuern. Der Clou: Mit Open DTU kannst du die Einspeisung dynamisch regeln und so genau bestimmen, wie viel Strom ins Netz gehen darf – oder eben gar keiner.
Warum Open DTU? Open DTU nutzt den ESP32-Mikrocontroller, um mit deinem Wechselrichter zu kommunizieren. Das System wurde von einer engagierten Entwickler-Community entwickelt und ist besonders für DIY-Projekte geeignet. Der große Vorteil: Es unterstützt sehr kurze Update-Intervalle von nur wenigen Sekunden, was eine schnelle und präzise Steuerung ermöglicht.
Alternative: Ahoi DTU Ahoi DTU ist eine ähnliche Open-Source-Lösung, die ebenfalls auf dem ESP32 basiert. Beide Lösungen sind sehr ähnlich, wobei Ahoi DTU möglicherweise etwas einfacher in der Konfiguration ist, dafür aber nicht alle Wechselrichter unterstützt.
3. Die richtige Hardware für Open DTU
Hardware Checkliste:
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Wechselrichter ohne Wi-Fi
Nicht alle Wechselrichter sind für Open DTU geeignet. Du benötigst einen Wechselrichter ohne integriertes Wi-Fi, da Open DTU selbst die Kommunikation übernimmt. Ich empfehle Wechselrichter von Hoymiles, da diese gut dokumentiert und weit verbreitet sind. Achte darauf, dass der Wechselrichter Open DTU unterstützt – dies ist meist bei Modellen ohne Wi-Fi der Fall. Hier mein Wechselrichter Typ, der hier ist Stärkerer als in DE erlaubt, muss gedrosselt werden auf 800 Watt https://amzn.to/3MkuNoV * Das hier ist der Vorgänger, Hat wohl EMV Probleme. geht aber auch mit OpenDTU https://amzn.to/4dyVxhh *
ESP32 Mikrokontroller
Der ESP32 ist das Herzstück deiner Open DTU Installation. Dieser Mikrocontroller übernimmt die Kommunikation mit deinem Wechselrichter. Im Vergleich zum älteren ESP8266 bietet der ESP32 mehr Rechenleistung und bessere Wi-Fi-Konnektivität, was besonders für schnelle Update-Intervalle wichtig ist.
Hier gehts zu meinem gezeigten ESP32 https://amzn.to/472ueth *
Warum ESP32?
- Leistungsstark: Der ESP32 bietet genügend Leistung, um die Daten des Wechselrichters in Echtzeit zu verarbeiten.
- Vielseitig: Neben der Steuerung des Wechselrichters kann der ESP32 auch für andere Smart-Home-Projekte genutzt werden.
- Einfach zu integrieren: Viele Open-Source-Projekte unterstützen den ESP32, was die Einrichtung erleichtert.
Funkmodule für die Kommunikation
Für die Kommunikation zwischen dem ESP32 und dem Wechselrichter benötigst du ein Funkmodul. Hier gibt es verschiedene Optionen, wobei das NRF24L01-Modul eine der besten Wahl ist. Jedoch geht das nur für die HM Serie. Ich nutze ein HMS-800 deshalb benötigt da man das CMT2300A * Das kann sowohl die alten wie auch die neuen Wechselrichter von Hoymiles.
Hier gibt es die Übersicht über die Kompatibilität
Es bietet eine gute Reichweite und ist relativ einfach zu löten.
Lötanleitung für das Funkmodul
- Vorbereitung: Stelle sicher, dass du alle notwendigen Komponenten und Werkzeuge zur Hand hast – dazu gehören der ESP32, das Funkmodul, Jumperkabel und ein Lötkolben mit feiner Spitze.
- Löttechnik: Löte die Pins des Funkmoduls an die entsprechenden GPIO-Pins des ESP32. Achte dabei darauf, saubere Lötstellen ohne Kurzschlüsse zu erstellen. Verwende ggf. Flussmittel, um die Lötstellen zu verbessern.
- Fehlervermeidung: Wenn das Modul nach dem Löten nicht funktioniert, überprüfe die Pin-Belegung und achte darauf, dass keine Lötbrücken vorhanden sind.
Beim Löten empfehle ich dir viel Geduld! Aber es ist machbar 🙂
Danach wird das Funkmodul wie folgt verkabelt.
4. Installation und Konfiguration von Open DTU
Vorbereitung des ESP32
Bevor du mit Open DTU loslegst, musst du den ESP32 mit der passenden Firmware flashen. Dafür gibt es eine Web-Flash-Methode, die den Prozess erheblich vereinfacht.
Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Flashen:
- Web-Flash-Methode verwenden: Besuche die Open DTU-Webseite und folge der Anleitung zum Flashen. Wähle den richtigen COM-Port und lade die Firmware hoch.
- Wi-Fi-Konfiguration: Nach dem Flashen musst du den ESP32 mit deinem Wi-Fi-Netzwerk verbinden. Gib dazu die Zugangsdaten in der Web-Oberfläche ein. Das erkläre ich genau im Video.
Pin-Konfiguration
Ein wichtiger Schritt ist die richtige Konfiguration der GPIO-Pins, um sicherzustellen, dass das Funkmodul korrekt mit dem ESP32 kommuniziert.
Bitte nutze hierfür mein Pinlayout
https://github.com/thealkly/OpenDTU/tree/main
Bzw. hier als Zip Version
Unter Einstellungen Konfigurationsverwaltung und dann links bei “Main Config” Auf Pin Mapping ändern und die Datei auswählen und hochladen.
Dann unter Hardware einrichten
W#hle dann unter Anschlusseinstellung CMT2300Av2 aus. Das ist das neu hochgeladene Layout
Wenn alles funktioniert, kommt bei Info System ganz unten “Verbunden”
Häufige Fehler bei der Pin-Konfiguration:
- Falsche Pin-Belegung: Überprüfe die Dokumentation von Open DTU und achte darauf, die Pins korrekt zu belegen.
- Wackelkontakte: Stelle sicher, dass alle Verbindungen fest sitzen, um Kommunikationsprobleme zu vermeiden.
Erste Inbetriebnahme und Test
Nach der Konfiguration geht es an die erste Inbetriebnahme. Verbinde den ESP32 mit deinem Wechselrichter und prüfe, ob die Kommunikation funktioniert.
Bitte trage dazu die korrekte Seriennummer deines Wechselrichters ein.
Es kann einige Minuten brauchen, bis die Kommunikation erfolgt.
Fehlersuche:
- Keine Verbindung: Wenn der ESP32 keine Verbindung zum Wechselrichter herstellt, überprüfe die Wi-Fi-Einstellungen und die Pin-Belegung.
- Fehlende Daten: Stelle sicher, dass die Firmware korrekt geflasht wurde und das Funkmodul ordnungsgemäß funktioniert.
5. Integration von Open DTU in Home Assistant
Warum Home Assistant?
Home Assistant ist eine mächtige Plattform für die Verwaltung und Automatisierung deines Smart Homes. Durch die Integration von Open DTU kannst du die Einspeisung deines Balkonkraftwerks in Echtzeit überwachen und steuern.
Einrichtung von MQTT: MQTT ist das Protokoll, das für die Kommunikation zwischen Open DTU und Home Assistant verwendet wird. Die Einrichtung ist relativ einfach:
- MQTT-Broker installieren: Installiere den Mosquitto MQTT-Broker über den Add-on-Store in Home Assistant. Das erkläre ich hier ausführlich
- Auto-Discovery aktivieren: Aktiviere die Auto-Discovery-Funktion, um die Einrichtung zu erleichtern. Dies ermöglicht Home Assistant, den ESP32 automatisch zu erkennen und zu konfigurieren.
Danach sollte der Wechselrichter hier auftauchen
Erstellen eines Dashboards
Ein Dashboard in Home Assistant gibt dir einen visuellen Überblick über die Leistung deines Balkonkraftwerks und die aktuelle Einspeisung.
Tipps zur Dashboard-Erstellung:
- Echtzeit-Daten: Integriere Echtzeit-Daten, um den aktuellen Status deines Systems sofort zu sehen.
- Langzeit-Analysen: Füge Grafiken hinzu, die dir den Stromverbrauch und die Produktion über längere Zeiträume anzeigen.
6. Feinabstimmung und Optimierung für Null-Einspeisung
Einspeisegrenzen setzen
Um eine echte Null-Einspeisung zu erreichen, musst du die Einspeisegrenzen korrekt setzen. Open DTU erlaubt dir, die Einspeisung dynamisch zu regeln.
Dynamische Steuerung: Nutze die schnellen Update-Intervalle von Open DTU, um die Einspeisegrenzen basierend auf dem aktuellen Verbrauch und der Produktion anzupassen.
Integration mit Akkuspeichern
Ein Akkuspeicher kann dir helfen, noch mehr deines selbstproduzierten Stroms zu nutzen, indem er Überschüsse speichert.
Automationen mit Akkuspeichern: Erstelle Automationen in Home Assistant, die den Speicher automatisch laden oder entladen, je nach Solarstromproduktion und Verbrauch.
Erweiterte Automationen
Mit Home Assistant kannst du weitere Geräte in dein System integrieren und automatisieren, um den Eigenverbrauch weiter zu optimieren.
Beispiele für Automationen:
- Automatisches Ein- und Ausschalten von Geräten: Schalte Geräte wie Waschmaschinen oder Geschirrspüler automatisch ein, wenn genug Solarstrom zur Verfügung steht.
- Priorisierung von Verbrauchern: Priorisiere bestimmte Geräte, um sicherzustellen, dass wichtige Geräte wie Akkuspeicher zuerst geladen werden.
7. Vergleich: Open DTU vs. Ahoi DTU
Benutzerfreundlichkeit
Open DTU und Ahoi DTU bieten ähnliche Funktionen, jedoch ist Ahoi DTU möglicherweise etwas einfacher in der Konfiguration.
Funktionalität
Beide Lösungen unterstützen eine Vielzahl von Wechselrichtern, wobei Open DTU eine größere Auswahl und flexiblere Konfigurationsmöglichkeiten bietet.
Entwickler-Community und Support
Beide Projekte werden von aktiven Communities unterstützt, was die Fehlersuche und den Austausch mit anderen Nutzern erleichtert.
8. Häufige Fehler und häufig gestellte Fragen
Fehler bei der Pin-Belegung
Viele Anwender haben Probleme mit der korrekten Pin-Belegung. Überprüfe die Dokumentation sorgfältig und achte darauf, dass alle Pins korrekt verbunden sind.
Verbindungsprobleme
Wenn Open DTU keine Verbindung zum Wechselrichter herstellt, überprüfe die Wi-Fi-Einstellungen und stelle sicher, dass der ESP32 ordnungsgemäß geflasht wurde.
Probleme bei der MQTT-Integration
Sollte die MQTT-Kommunikation nicht funktionieren, prüfe, ob der Broker richtig installiert und konfiguriert ist. Achte auch darauf, dass die Auto-Discovery aktiviert ist. Hier gibts mehr Tipps
Fragen zur Nutzung von Open DTU mit verschiedenen Wechselrichtern
Einige Wechselrichter benötigen spezielle Konfigurationen. Achte darauf, dass dein Wechselrichter kompatibel ist, und nutze die Community-Foren für spezifische Anleitungen.
9. Zusammenfassung und Fazit
Mit Open DTU und Home Assistant kannst du die Einspeisung deines Balkonkraftwerks optimal steuern und eine echte Null-Einspeisung erreichen. Die Kombination aus leistungsstarker Hardware, flexibler Software und einer aktiven Community macht dieses Projekt zu einer lohnenswerten Investition für alle, die ihren selbstproduzierten Strom maximal nutzen wollen.
Ich empfehle dir, die Installation von Open DTU selbst auszuprobieren und die zahlreichen Möglichkeiten der Automatisierung zu entdecken. Mit etwas Geduld und den richtigen Komponenten kannst auch du dein Balkonkraftwerk smart machen.
10. Dein nächster Schritt
Jetzt bist du dran! Starte dein eigenes Projekt und teile deine Erfahrungen in den Kommentaren. Am besten mit der Nulleinspeisung gehts jetzt weiter.
Falls du Fragen hast, stehe ich dir gerne zur Verfügung. Schau auch bei meinen anderen Videos und Projekten vorbei, um noch mehr aus deinem Smart Home herauszuholen.
Alkly
Ich zeigt dir, wie du selber ohne Programmierkenntnisse und Herstellerunabhängig dein Zuhause mit selbst gebauter Smart Home-Technologie smart machen kannst.