Der Solartisch und die grüne Steckdose
Eigentlich sollte nur ein Solarpanel aufgestellt werden, mangels Platz wurde daraus der Solartisch.
- Guido Burger
- Klaus-Uwe Gollmer
Damit der mit dem Solartisch gewonnene Strom auch am Abend nutzbar ist, kam eine Pufferbatterie dazu. Nur wie bindet man das alles möglichst ohne Elektriker ins Hausstromnetz ein? Wer verbraucht eigentlich den ganzen Strom? Am Ende entstand daraus die Wurzel unserer eigenen kleinen Energiewende: Grüner Strom wird erzeugt, gemessen und die Verbraucher werden entsprechend gesteuert.
Woher kommt eigentlich unser Strom? Aus der Steckdose, ja klar! Möglicherweise haben wir einen Vertrag mit dem Energieversorger, der sicherstellt, dass wir grünen Strom eingespeist bekommen. Damit ist doch alles gut! Wirklich?
Nein, denn auch ein Ökostromvertrag bedeutet nicht, dass wir dann nur erneuerbare Energie aus der Steckdose geliefert bekommen. Wir müssen viel mehr tun, um der Klimakatastrophe und der durch den Ukraine-Krieg bedingten Energiekrise zu begegnen. Unser Ziel: Die Grundlast weitestgehend über eigenproduzierte erneuerbare Energie z. B. vom Solartisch, Balkonkraftwerk oder Solarpanel auf dem Schuppen abdecken. Zusätzlich die selbst initiierten Verbräuche möglichst in Zeiten legen, in denen der aktuelle Strommix viel regenerative Energie aufweist. Dadurch reduzieren wir unseren CO₂-Fingerabdruck und sparen gleichzeitig in der landesweiten Bilanz erhebliche Mengen an fossilen Brennstoffen. Wichtigste Voraussetzung dazu: Wir müssen mehr über unseren Energiebedarf wissen.
Wir starteten daher mit einer nicht repräsentativen Umfrage, wer seine aktuelle Grundlast im Haushalt kennt. Grundlast sind die immer laufende Verbraucher, die damit für einen nicht unerheblichen, gleichbleibenden Stromverbrauch über das ganze Jahr sorgen. Es sind oftmals viele kleine und gern übersehende Dinge: Steckernetzteile, Fernseher im Stand-by, die Umwälzpumpe der Heizung, automatische Ventile der Fußbodenheizung, aber auch der Kühlschrank oder die Gefriertruhe. Die Antwort ist erschreckend: Nur 27% der Teilnehmer an der Umfrage kennen nach ihrer Aussage die Grundlast in ihrem Haushalt. Wenn wir aber die eigene Grundlast nicht kennen, wie wollen wir dann Maßnahmen ergreifen?
Den kompletten Artikel lesen Sie in Make 4/22, S. 10. Hier geben die Autoren noch einige zusätzliche Informationen die es aus Platzgründen nicht in das gedruckte Heft geschafft haben. Noch mehr Information finden Sie im Video zum Artikel.
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Balkonkraftwerk und Grundlast
Die Analyse des eigenen Energieverbrauchs ist eine wichtige Voraussetzung für den ökonomischen Erfolg der Investition in ein Balkonkraftwerk. Nur der Anteil, der vom Balkonkraftwerk bereitgestellten Leistung, den ich selbst nutze, zahlt die Investition über die Jahre ab. Deshalb ist es wichtig, sich über die Eigenarten eines jeden elektrischen Verbrauchers sorgfältig zu informieren. Im Videoteil Analyse Grundlast wird gezeigt, wie es geht.
Der Kompressor im Kühlschrank zeigt Lastspitzen, die sich nicht vom Balkonkraftwerk abdecken lassen, obwohl im Mittel genügend Leistung zur Verfügung steht.
Dank IoT können wir die theoretischen Überlegungen natürlich auch gleich überprüfen. Mit dem weiter unten vorgestellten Setup von zwei Shellys (Messung Leistung Solartisch und Leistungsbedarf Kühlschrank) lassen sich beide Parameter live beobachten. Die untere Grafik zeigt den Solartisch (gelb) in Kombination mit dem Kühlschrank (orange). In diesem Fall läuft der Kühlschrank komplett mit der Energie der Sonne.
Die grüne Steckdose bevorzugt grünen Strom
Spätestens mit der Diskussion um russisches Erdgas hat der zur Produktion verwendete Energieträger für fast Jeden auch eine persönliche Brisanz bekommen. Fossile Quellen schaden nicht nur dem Klima: Erdgas, dass bei der Erzeugung gespart wird, kann z. B. für den Winter gespeichert werden und hilft uns indirekt, den Winter in der eigenen Wohnung ohne Frieren zu überstehen. Übrigens: 50 % der Haushalte in Deutschland heizen mit Erdgas. Erneuerbare Energien haben damit eine ganz neue Priorität bekommen. Deshalb ist es wichtig, die erneuerbaren Energien auf jeden Fall bevorzugt zu nutzen, auch wenn wir dabei keinen Euro sparen können. Schön wäre es, wenn man dem Strom aus der Steckdose ansehen könnte, aus welcher Quelle er ursprünglich stammt.
Leider geht das physikalisch nicht, aber wir können über die Bundesnetzagentur zumindest die aktuelle Zusammensetzung des bundesdeutschen Strommix erfahren und uns mit unseren Entscheidungen daran ausrichten. Also mit der Waschmaschine warten, bis der Anteil mehr als 60 % beträgt. Das Videokapitel Strom aus der Steckdose zeigt, wie es geht. Der aktuelle Anteil und die Vorhersage für die nächsten Stunden findet sich unter: freiheitsenergie.umwelt-campus.de
Als Maker möchten wir nicht ständig auf die Webseite schauen und manuell schalten, sondern das Ganze möglichst komplett automatisieren. Über ein entsprechendes Ardublock-Puzzlestück kann ich die Daten der Bundesnetzagentur jederzeit in meine Strategie integrieren. Eine “grüne Steckdose”, d.h. eine Steckdose, die den Verbraucher automatisch aktiviert ist einfach umzusetzen.
Gerade der nächste Winter mit verminderten Raumtemperaturen und damit akuter Schimmelgefahr in Wohnungen wird das Thema Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit in den Fokus rücken. Wie wäre es dann mit einer intelligenten und klimafreundlichen Steuerung der Infrarotheizung in selten genutzten Räumen? Schalten der Heizung nur dann, wenn Schimmelgefahr besteht.
Zwei Videokapitel zeigen die Umsetzung einer beispielhaften komplexen Strategie zusammen mit dem Balkonkraftwerk, einem lokalen Speicher und der grünen Steckdose. Zusätzlich sind zwei Shellys notwendig. Shelly 1 dient als Smart Meter für das Balkonkraftwerk, Shelly 2 schaltet die Ladefunktion für den Speicher. Beide sind über WiFi und Blöckchen ansprechbar.
Der Speicher wird dann geladen, wenn mehr als 180 W vom Balkonkraftwerk kommen, oder alternativ die Bundesnetzagentur mehr als 60 % grünen Strom im Netz verzeichnet.
Auswertung mit Grafana
Für die Profis und Forscher gehen die Messdaten an ein Grafana-Dashboard zu weiteren Analyse. Die Messdaten werden vom Shelly per HTTP an den IoT-Octopus gesendet. Diese Daten werden dann per MQTT (Telegraf) in einer Influx-Datenbank als Timeseries abgelegt. Grafana generiert daraus eine grafische Darstellung über den Zeitverlauf. Als Server nutzen wir einen Raspberry Pi 400. Alternativ kann auch ThingsSpeak, wie bei der Leistungsmessung beschrieben, genutzt werden.
Der Großhandelspreis - der Traum vom Smart-Grid
Auf den Seiten der Bundesnetzagentur findet sich auch der aktuelle Großhandelspreis der Strombörse. Schaut man in der Datenbank im Juni 2022, so finden sich über Pfingsten negative Preise. Was zuerst nach einem Softwarefehler aussieht, hat eine reale Bedeutung. Denn die produzierte Energie muss irgendwo einen Abnehmer finden und wird ins Ausland verkauft, bzw. fehlende Energie wird im Ausland zu gekauft. Pfingsten 2022 war wieder so ein Tag, an dem der Strompreis zeitweise negativ war, Großabnehmer also Geld verdient haben, wenn sie überschüssige Energie abgenommen haben.
Was unter Großabnehmern bereits funktioniert, wartet bei Haushaltskunden leider noch auf flächendeckende Umsetzung. Angebotsabhängige Tarife sind praktisch nicht zu finden. Was wäre das für ein Hochgefühl für einen Maker, wenn wir unser Warmwasser dann statt mit der Öl- oder Gasheizung mit einer elektrischen Heizpatrone erhitzen und dabei noch Geld sparen könnten. Aber solange es noch nicht soweit ist, können wir die Datenbasis der Bundesnetzagentur wenigstens dazu nutzen, um uns über den aktuellen Anteil am Strommix zu informieren und mit unseren individuellen Entscheidungen ein klein wenig zum Erfolg der regenerativen Energien beitragen.
Wo bekommt man das Solarpanel her?
Gebrauchte Panels sind eine ideale, kostengünstige Grundlage für ein Solartisch Projekt. Meist haben diese noch 80% ihrer ursprünglichen Leistung, müssen nur gereinigt und auf neuere MC4-Stecker umgerüstet werden. Solarpanels findet man auf eBay oder (Online)-Börsen für gebrauchte Solarpanels. Die Vernetzung mit mit lokalen Vereinen, die Workshops anbieten, ist auch eine hervorragende Möglichkeit. Im Make Artikel Photovoltaik auf dem Balkon in Make 1/22 gibt es weitere Hinweise und Links.
Leitungsschutz-Option
Wer einen zusätzlichen Leitungsschutz installieren will, kann optional an den Tischrahmen noch einen kleinen Verteilerkasten mit einem kombinierten Leitungsschutzschalter (16A) und eine FI-Sicherung montieren. Dieser Kasten ist auch ideal um einen Shelly 1 PM direkt an der Solarquelle zu installieren. Wer eine wettergeschützte Steckdose (Wieland) als Zugang zum Hausstromnetz hat, kann die Shelly auch dort im Unterputz installieren.
Ausblick: Webapp DatenPuls
Die Krisenerfahrung der letzten Zeit hat uns gezeigt, dass die Überwachung von eigenen Umweltdaten einen größeren Stellenwert bekommen sollte. Deshalb werden wir die Webseite zur Freiheitsenergie zukünftig durch die Webapp DatenPuls ersetzen. In dieser Webapp lassen sich Warngrenzen setzen und Notifications auslösen. Neben dem prozentualen Anteil grüner Energie können beliebige Thingsspeak-Kanäle integriert und überwacht werden. Denkbar ist die CO2-Konzentration im Büro oder Hörsaal, der Pegelstand des Nachbargewässers bei Starkregen, der Leistungsbedarf des Kühlschrankes, oder die momentane Leistung unseres Balkonkraftwerkes. Einfach App aufrufen (Chome-Browser), Thingspeak-Kanal und Warngrenzen konfigurieren - fertig.
Fazit
Die Integration von schaltbaren Steckdosen mit Strom Messfunktion, Solartisch und Energiespeicher im Internet der Dinge ermöglicht die einfache Umsetzung eigener Steuerungsstrategien. Sei es im Hausstromnetz oder im Inselbetrieb. Jeder Haushalt hat spezifische Randbedingungen (Balkonausrichtung, elektrische Verbraucher, Nutzungsverhalten), die so möglichst optimal integrieren lassen. Die Zeiten von “Strom kommt aus der Steckdose” sind vorbei. Starten wir die Energiewende als Graswurzelprojekt mit einer grünen Steckdose, die den Strom aus der Steckdose bunt färbt und Verbraucher bei grünem Strom einschaltet.
Bezugsquellen und Materialliste
Elektronik
- Solarpanel und Wechselrichter (Komplettset LightMate G bei EET) bestehend aus
- 1x Solarpanel (168 x 100 x 3,5 cm) mit 325 Wpeak (JA Solar)
- 1x Wechselrichter für den Anschluss an Steckdose (Envertec EVT300)
- 1x Montageschienen-Set mit Modulklemmen (zB. EET Wandhalterung)
Achtung bei Modulen ohne Bypass-Dioden!
Befinden sich (besonders bei alten Modulen) keine Bypass-Dioden zwischen den Strängen der Solarzellen im Modul, so können Teilverschattungen zu Hotspots führen, die das Modul beschädigen können. In diesem Fall sollte man den Solartisch im Stromerzeugemodus komplett abräumen und wenn er als Tisch in der Sonne benutzt wird, mit einer lichtdichten Tischdecke versehen. Siehe auch https://www.photovoltaik.org/wissen/bypass-diode.
Holzteile und Metallwaren
- 2x Leimstollen (nordische Fichte), gehobelt, 60x80x2500 mm (rot)
- auf 4x 690 mm Beine sägen lassen
- 2x Leimstollen (nordische Fichte), gehobelt, 40x80x2500 mm
- auf 2x 1470 mm Rahmenleisten (orange) und
- auf 2x 890 mm Querlatte sägen lassen (grün)
- 1x Querlatte 18x60x98 mm (lila), 2-4 Unterlegscheiben aus Edelstahl
- 4x Winkelverbinder (passend zu den Leimstollen, grau)
- 1x Schachtel Edelstahlschrauben 4,5x32 mm (50 Stück)
Materialliste für den optionalen Verteilerkasten
- 1x Leitungsschutzschalter mit FI (z.B. ABB FI/LS DS201A-B16/0,03 bei Hornbach)
- 1x Stromzähler aus Hutschiene (z.B. Eltako Stromzähler WSZ15DE 32A bei Hornbach)
- 1x Verteilerkasten (z.B. Hensel KV9103, 3er Teilung bei Hornbach)
- 3x WACO Klemmen oder vergleichbare Klemmen
FAQ
Kann ich Geschirr auf den Tisch stellen?
Ja. wir empfehlen aber Untersetzer/Deckchen, wie auf dem normalen Tischen um die Glasoberfläche zu schützen.
Kann ich meinen Grill damit betreiben?
Jain. Die hier beschrieben Konfiguration liefert max 325 Wpeak - ein Elektrogrill benötigt um die 1.800 Watt, mit einem entsprechend dimensionierten Powerstation (1.800 Wpeak) würde es allerdings funktionieren!
Können meine Kinder auf dem Tisch herumspringen?
Nein. die Panel sind in der Regel hagelsicher, aber aber nicht für solche Belastungen ausgelegt. Das Glas ist in der Regel kein ESG-Sicherheitsglas und hat keine Überkopf-Zulassung.
Wie bekommt man den Zugang zu HTTP API der EcoFlow RIVER wireless?
Dem Support eine nette Email senden und man bekommt einen Access Key / Secret Key und kann dann die Kapazität und Laufzeit Prognose auslesen! Bei Bedarf bauen wir noch einen neuen Ardublock. Stand Juli 2022:
curl -X GET "https://api.ecoflow.com/iot-service/open/api/device/queryDeviceQuota?sn=YOURSN" -H 'Content-Type: application/json' -H 'appKey: YOURAPPKEY' -H 'secretKey: YOURSECRETKEY'
Ausgabe Beispiel:
{"code":"0","message":"Success","data":{"soc":100,"remainTime":5940,"wattsOutSum":0,"wattsInSum":0}}
Kann ich auch USB Geräte mit dem Solartisch laden?
Ja. über die Powerstation, die hat USB-Buchsen oder über einen passenden Step Down Konverter.
Muss man die Beschichtung der Solarpanels nach einiger Zeit auffrischen, damit der Abperleffekt erhalten bleibt? Was ist mit Fett auf der Glasplatte?
Das wird der Langzeittest zeigen ;-)
Wie kann ich sicher sein das meine Verbraucher z.B. nach einem Stromausfall automatisch wieder einschalten?
Die Shelly Stecker lassen sich so einstellen, das nach einem Neustart der Stecker automatisch eingeschaltet wird:
Zerkratzt der Tisch nicht?
Nehmt Platzdeckchen und Pflege wie bei einem normalen Glastisch.
Ich finde meinen Shelly nicht mehr im Netz?
Wer mit mehrere Shelly Steckdosen arbeitet sollte sich die IP Adressen bzw. die SSID des AP auf die Dosen schreiben oder sie entsprechend markieren.
Eine Steckdose am Tisch?
Am Tischbein kann noch eine 230V Steckdose für Gartengeräte oder das e-Bike montiert werden. Wichtig diese Dose kann man nur im Betrieb mit Wechselrichter in Verbindung mit dem Hausstromnetz nutzen. Bei der Solar-Insel werden 230V Geräte direkt an die Powerstation angeschlossen.
(caw)
