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Hallo Miteinander,

möchte meine Photovoltaik nutzen um damit Wasser zu erhitzen.
Habe dabei an eine Steuerung per Raspberry gedacht.
Je nach Sonneneinstrahlung soll die Regelung den Heizstab mit max. oder min. Leistung versorgen, so dass möglichst keine Einspeisung ins Netz erfolgt.
Den Heizstab würde ich durch ein elektronisches Lastrelais, welches per PWM vom Raspi gesteuert werden soll, geregelt.
Wie könnte eine Hardware, Steuerung (Lastabhängig) für das Eingangssignal für den Raspi aufgebaut werden?
Hier im Online-Shop bin ich auf das Elektronik-Set Pico https://www.elektronik-kompendium.de/shop/elektronik-set/pico-edition
aufmerksam geworden. Könnte ich mit diesem ein ELR (Solidstate Relais) mit PWM ansteuern? Die Einganspannung ist in der Regel 4,5-32V DC bei max. 40mA.
Gerne nehme ich auch andere Vorschläge, wie ich so etwas umsetzen kann, von euch an.

Gruß Peter

» Hallo Miteinander,
»
» möchte meine Photovoltaik nutzen um damit Wasser zu erhitzen.
» Habe dabei an eine Steuerung per Raspberry gedacht.
» Je nach Sonneneinstrahlung soll die Regelung den Heizstab mit max. oder
» min. Leistung versorgen, so dass möglichst keine Einspeisung ins Netz
» erfolgt.
» Den Heizstab würde ich durch ein elektronisches Lastrelais, welches per PWM
» vom Raspi gesteuert werden soll, geregelt.
Das ist viel zu langsam. oder anders herum, der Zähler ist schneller
Angenommen du produzierst 3 kW, die Heizung hat 6 kW. dann schaltest du die Heizung theoretisch 50% Ein und 50% aus macht 3 kW.
Praktisch passiert aber dann folgendes. in der Einschaltzeit brauchst du 6kW und die 3 zusätzlichen kW kommen aus dem Netz und die erfasst der Zähler auch und in der Ausschaltzeit speist du ein.
Dein Heizstab heizt mit 3kW, 1,5 kommen aus dem Netz und 1,5 vom Wechselrichter und 1,5 schickst du ins Netz

» » Und wenn du deinen Netzbetreiber maximal ärgern willst, dann kassiere
» die
» » 8ct/kWh. Der kauft den Strom nämlich eigentlich viel billiger ein.
»
» ... und den eingespeisten Strom verkauft er dann ca. 30ct teurer...
» also doch ein gutes Geschäft...

Das glaubt man, wenn man gar keine Ahnung vom Verteilnetzbetrieb hat.

» Und wenn du deinen Netzbetreiber maximal ärgern willst, dann kassiere die
» 8ct/kWh. Der kauft den Strom nämlich eigentlich viel billiger ein.

... und den eingespeisten Strom verkauft er dann ca. 30ct teurer...
also doch ein gutes Geschäft...

» » Hab noch keinen mit Dreieck gesehen. Sind normal alle in Stern. Aber wie
» » geschrieben, warum erst AC draus machen. Der Heizstab geht auch mit DC.
»
» DC lässt sich mit IGBT oder SIC-Mosfet gut schalten. Aber man will auch
» Sicherheit - Halbleiter können durchbrennen. Ein einfacher LS-B16 kann aber
» keinen DC mit 6 oder mehr kW abschalten.
Muss er auch nicht, dafür geht eine NH Sicherung oder ein NH Sicherungstrenner
Eine Sicherung macht aber bei Photovoltaik keinen Sinn, der Kurzschlussstrom ist nur knapp über Nennstrom, Eine Sicherung löst da nie aus

» Hab noch keinen mit Dreieck gesehen. Sind normal alle in Stern. Aber wie
» geschrieben, warum erst AC draus machen. Der Heizstab geht auch mit DC.

DC lässt sich mit IGBT oder SIC-Mosfet gut schalten. Aber man will auch Sicherheit - Halbleiter können durchbrennen. Ein einfacher LS-B16 kann aber keinen DC mit 6 oder mehr kW abschalten. Die Heizung muss aber auf AC umschalbar sein. Da stelle ich es mir schwer vor, eine sichere Umschaltung mal eben so hobbymäßig zu realisieren. Hast du Vorschläge für ein Konzept, das auch ggfls. ein Gewitter überlebt?

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» » 3 Heizstäbe an Drehstrom. Im Stern oder im Dreieck? Es gibt bei Stern
» die
» » Möglichkeit nur 1 oder 2 Heizstäbe einzuschalten. Vermutlich eher
» Dreieck.
» » Bei Dreieck kann man auch nur 2 Anschlüsse nutzen, das gibt halbe
» Leistung
» » und die ev. an 230V statt 400V aufschalten. So kommt man auf 1kW
» » Heizleistung runter. Sowas sollte man wohl doch mit Schützverriegelung
» » machen, oder was meint ihr?
»
» Danke @Eierschale für den Hinweis. In der Tat, daran habe ich auch schon
» gedacht. Allerdings ist das in der Praxis nicht so einfach und schnell
» umsetzbar. Der Heizstab ist in Stern geschaltet. Allerdings ist der
» Nulleiter am Klemmbrett im Heizstab nicht aufgelegt, nur die Leitungen
» L1-L3.
» Würde ich die Heizstäbe separieren, müsste der Querschnitt für den
» Nulleiter vom Verteilerkasten zum Heizstab deutlich vergrößert werden,
» oder?
» Aktuell liegt da ein Kabel 5x2,5²

Wenn du L1 und L2 dran lässt, aber L3 abklemmst, liegen 2 Widerstände hintereinander an 400V, also 200V pro Widerstand. Damit kommst du auf 3kW. Auf weniger Leistung kommst du nur mit einem zusätzlichen N. Ein Widerstand zwischen L und N ergibt 2kW, 2 Widerstände in Serie zwischen N und L gibt 1kW. 2,5mm² reichen in jedem Fall. Z.Z, ist der N nicht angeklemmt, weil sich die Ströme im Drehstromnetz bei 3 gleichen Widerständen zu Null addieren. Du könntest ihn in der augenblicklichen Konfiguration anschließen, ohne dass sich dadurch etwas ändert. Bei Heizwiderständen ist der Strom im N nie größer, als der größte Strom in L1 bis 3.

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» » 3 Heizstäbe an Drehstrom. Im Stern oder im Dreieck? Es gibt bei Stern
» die
» » Möglichkeit nur 1 oder 2 Heizstäbe einzuschalten. Vermutlich eher
» Dreieck.
» » Bei Dreieck kann man auch nur 2 Anschlüsse nutzen, das gibt halbe
» Leistung
» » und die ev. an 230V statt 400V aufschalten. So kommt man auf 1kW
» » Heizleistung runter. Sowas sollte man wohl doch mit Schützverriegelung
» » machen, oder was meint ihr?
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» Danke @Eierschale für den Hinweis. In der Tat, daran habe ich auch schon
» gedacht. Allerdings ist das in der Praxis nicht so einfach und schnell
» umsetzbar. Der Heizstab ist in Stern geschaltet. Allerdings ist der
» Nulleiter am Klemmbrett im Heizstab nicht aufgelegt, nur die Leitungen
» L1-L3.
» Würde ich die Heizstäbe separieren, müsste der Querschnitt für den
» Nulleiter vom Verteilerkasten zum Heizstab deutlich vergrößert werden,
» oder?
» Aktuell liegt da ein Kabel 5x2,5²
Na am besten 7x 1,5
Dann kann man 3 in Reihe schalten, 2 in Reihe, Eine komplett, eine komplett+2 in Reihe, 2 komplett und 3 komplett und wenn die Stufen nicht reichen, geht bei den Reihenschaltungen auch noch 230 oder 400V

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» 3 Heizstäbe an Drehstrom. Im Stern oder im Dreieck? Es gibt bei Stern die
» Möglichkeit nur 1 oder 2 Heizstäbe einzuschalten. Vermutlich eher Dreieck.
» Bei Dreieck kann man auch nur 2 Anschlüsse nutzen, das gibt halbe Leistung
» und die ev. an 230V statt 400V aufschalten. So kommt man auf 1kW
» Heizleistung runter. Sowas sollte man wohl doch mit Schützverriegelung
» machen, oder was meint ihr?

Danke @Eierschale für den Hinweis. In der Tat, daran habe ich auch schon gedacht. Allerdings ist das in der Praxis nicht so einfach und schnell umsetzbar. Der Heizstab ist in Stern geschaltet. Allerdings ist der Nulleiter am Klemmbrett im Heizstab nicht aufgelegt, nur die Leitungen L1-L3.
Würde ich die Heizstäbe separieren, müsste der Querschnitt für den Nulleiter vom Verteilerkasten zum Heizstab deutlich vergrößert werden, oder?
Aktuell liegt da ein Kabel 5x2,5²

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» 3 Heizstäbe an Drehstrom. Im Stern oder im Dreieck? Es gibt bei Stern die
» Möglichkeit nur 1 oder 2 Heizstäbe einzuschalten. Vermutlich eher Dreieck.
» Bei Dreieck kann man auch nur 2 Anschlüsse nutzen, das gibt halbe Leistung
» und die ev. an 230V statt 400V aufschalten. So kommt man auf 1kW
» Heizleistung runter. Sowas sollte man wohl doch mit Schützverriegelung
» machen, oder was meint ihr?
Hab noch keinen mit Dreieck gesehen. Sind normal alle in Stern. Aber wie geschrieben, warum erst AC draus machen. Der Heizstab geht auch mit DC

» Hallo Miteinander,
»
» möchte meine Photovoltaik nutzen um damit Wasser zu erhitzen.
» Habe dabei an eine Steuerung per Raspberry gedacht.
» Je nach Sonneneinstrahlung soll die Regelung den Heizstab mit max. oder
» min. Leistung versorgen, so dass möglichst keine Einspeisung ins Netz
» erfolgt.
» Den Heizstab würde ich durch ein elektronisches Lastrelais, welches per PWM
» vom Raspi gesteuert werden soll, geregelt.
» Wie könnte eine Hardware, Steuerung (Lastabhängig) für das Eingangssignal
» für den Raspi aufgebaut werden?
» Hier im Online-Shop bin ich auf das Elektronik-Set Pico
» https://www.elektronik-kompendium.de/shop/elektronik-set/pico-edition
» aufmerksam geworden. Könnte ich mit diesem ein ELR (Solidstate Relais) mit
» PWM ansteuern? Die Einganspannung ist in der Regel 4,5-32V DC bei max.
» 40mA.
» Gerne nehme ich auch andere Vorschläge, wie ich so etwas umsetzen kann, von
» euch an.


3 Heizstäbe an Drehstrom. Im Stern oder im Dreieck? Es gibt bei Stern die Möglichkeit nur 1 oder 2 Heizstäbe einzuschalten. Vermutlich eher Dreieck. Bei Dreieck kann man auch nur 2 Anschlüsse nutzen, das gibt halbe Leistung und die ev. an 230V statt 400V aufschalten. So kommt man auf 1kW Heizleistung runter. Sowas sollte man wohl doch mit Schützverriegelung machen, oder was meint ihr?

» Nullspannungsschalter nehmen, dann hackt man auch nicht auf der Phase rum.
Ich würde die Energie vor dem Wechselrichter abnehmen, also vom String auskoppeln. Eind Diode, ein paar Elkos und dann z.B. einen Mosfet oder Igbt und per PWM den Heizstab anfahren. Das dann aber mit 50kHz und nicht 50Hz.

Nullspannungsschalter nehmen, dann hackt man auch nicht auf der Phase rum.

--
Gruß
Der Ollanner

» meine Erfahrung
» denkt sich nicht mit der Aussage 500l um 10K in einer Stunde.
Das ist halt der theoretische Wert allein anhand der physikalischen Größen.
Wärmekapazität von Wasser c=1,17Wh/kgK
1,17Wh/kgK*500kg*10K=5,8kWh

» » » Gerne nehme ich auch andere Vorschläge, wie ich so etwas umsetzen
» kann,
» » von
» » » euch an.
» » Wie groß ist denn überhaupt deine PV-Anlage und wie groß der
» » Wasserspeicher/der Wasserverbrauch?
» » Mit 6kW kannst du in einer Stunde schon 500l Wasser um 10K erwärmen.
» » Will heißen, dass so eine hohe Leistung oft gar nicht nötig ist.
»
» Der Vorhandene Heizstab sitzt in einem 1500 L Speicher, meine Erfahrung
» denkt sich nicht mit der Aussage 500l um 10K in einer Stunde.
» Bei Wartungsarbeiten an der Heizung brauchte es im Nov. 2022 ca. 3 Stunden
» um die Speichertemperatur mit dem Heizstab von 43°C auf 52°C zu erhöhen.
Das ist in einem Pufferspeicher aber auch schlecht zu messen, Wenn du oben misst, ist das Wasser klar schneller warm, aber dann auch keine 1500l sondern 100 oder 200 weil der speicher unten noch kalt ist. Der Elektoheizstab ist ja sicher auch nicht unten eingebaut. Nach unten heizt der praktisch gar nicht.

» » Den Heizstab würde ich durch ein elektronisches Lastrelais, welches per
» PWM
» » vom Raspi gesteuert werden soll, geregelt.
» Funktioniert nicht, viel zu langsam. In der PWM Pause speist du ein, und
» wenn das SSR einschaltet beziehst du Strom aus dem Netz

Danke für den Hinweis,
im Link von xy wurde das auch bereits gut erklärt.