Was ist der Leitstand und wie funktioniert er?

Seit Herbst 2010 habe ich eine Photovoltaik-(PV)-Anlage auf dem Dach. Damit einhergehend wurden die Stromzähler ausgetauscht.

Ich war von 2008 bis 2009 Pilotkunde der EWE-Box.

Bisher hatte ich nach Ende der Testphase der EWE-Box (Ende 2009) noch die Möglichkeit, meine Verbrauchsdaten Online oder mit einer speziellen Box auszulesen. Dazu hatten E-Zähler und Gaszähler einen sogenannten M-Bus und eine Auswertetechnik, die die Daten per DSL an EWE und an die Box lieferten. Mit Installation der PV-Anlage wurden neue Zähler eingebaut, weil der bisherige nicht in der Lage war Rückwärts zu laufen. Gleichzeitig wurde die bisherige Technik (bis auf den Gaszähler) demontiert.

Anfangs war ich darüber nicht gerade erfreut, weil der direkte Abruf der Verbrauchsdaten schon recht komfortabel war, auch wenn ich es zuletzt eher weniger genutzt habe. Denn mit auslaufen des Testbetriebs gab es durch die vorher vorhandenen speziellen Tarife keinen Anreiz (zum sparen) mehr.

Nun bekam ich neue Zähler. Easymeter. Man konnte sofort sehen, das die Zähler den aktuellen Stromdurchfluss anzeigen. Dort stand also aufs Watt genau, was sich im häuslichen Stromnetz so tut. Auf die Frage an den Installateur, ob die Zähler eine Schnittstelle haben, bekam ich zur Antwort, das es da wohl eine Infrarotschnittstelle gibt. Näheres konnte mir aber nicht mitgeteilt werden. Also im Netz nach Informationen suchen. Und tatsächlich war die Bedienungsanleitung online verfügbar.

Damit wusste ich jetzt, in welchem format die daten bereit gestellt werden. Sowohl was die physikalischen Werte betrifft, wie auch das datenformat. mir war nur noch nicht klar, wie ich die daten der Infrarotschnittstelle auf den seriellen port eines PCs bekomme. Zum Glück war das Infrarotsignal nicht, wie z.B. bei Fernbedienungen, auf einen Träger aufmoduliert. Die Daten konnten also so wie sie waren ausgelesen werden. Bei einer Anfrage bei EWE nach einem Lesekopf wurden mir mehrere Fabrikate genannt, die aber preislich zur Luxusklasse gehörten. Da hiess es also ausprobieren. Glücklicherweise gibt es von Hager (die mit den Schaltschränken) ein IR-Sende/Empfangsmodul zu einem moderaten Preis. Der passt zwar bautechnisch nicht zum Easymeter-Zähler, aber er funktioniert.... Nachdem man die Kabel am Western-Stecker entfernt und auf einen 9-pol-Sub-D-Stecker gelötet hat. Zum Testen wurde Minicom eingesetzt. Die Parameter in der Konfiguration einstellen und dann solange den Lesekopf über der IR-Diode des Zählers bewegen, bis Daten kommen. Erst gibt's Datenmüll, und dann klappt es. Die IR-Diode liegt relativ tief im Gerät, deswegen ist die Ausrichtung nicht ganz einfach. Danach den Lesekopf mit Heisskleber fixieren.

Etwas einfacher geht es, wenn man die platine aus dem gehäuse entfernt. Dadurch kann man die IR-Empfängerdiode (die dunkle) genauer positionieren. Im Gehäuse befindet sich so etwas wie eine Optik. Dadurch kann das Finden der richtigen position zu einem echten Geduldsspiel werden.

Die Easymeter-Zähler geben kontinuierlich alle 2 Sekunden Daten aus. Dazu muss man sie nicht speziell aktivieren.

Zu Anfang habe ich versucht die Werte mit einem Bash-Script auszulesen. Das funktionierte auch, benötigte aber recht viel Rechenleistung weil am Ende des Datensatzes kein EOF o.Ä. gesendet wird. D.h. man musste ständig die Daten prüfen, um auf das Ende, bzw. auf den Anfang zu synchronisieren. Später habe ich die Skripte auf PERL umgesetzt. Damit war diese Synchronisierung nicht mehr notwendig.

Für die Darstellung der Kurven wurde das rrd-tool eingesetzt. Für die 30-Tage-Übersicht und die Ampere-Meter kam GNU-Plot zum Einsatz. Das Amperemeter ist so programmiert, das es zwischen 35 und 120 Ampere automatisch umschaltet. Ausserdem wird je nach Flussrichtung -A oder +A angezeigt. Als Alternative ist es auch möglich, das es als Wattmeter läuft.

Die Thermometer-Werte werden mit Hilfe von Digitemp ausgewertet. Da der Rechner (Ein Terminal-Client von Igel, aufgemotzt mit DEBIAN 6.0) nur zwei serielle Ports hat, musste noch ein USB<->RS232 Konverter her. Den gibt's als 4 Kanal Version von Reichelt. Zur Zeit sind alle Kanäle belegt: 2 x Zähler, 2 x Wechselrichter, 1 x Thermometer, 1 x Seriell/Parallel-Ansteuerung für die Rolladensteuerung. Der Rechner enthält auch noch eine TV-Karte mit 4 Kanälen, über die Kameras gesteuert werden.

Die Werte der Zähler werden alle 2 Sekunden gespeichert und per AJAX angezeigt. Die Werte der Wechselrichter (KACO-POWADOR) gibt es nur alle 10 Sekunden. Genauso wie die Zähler geben die beiden Wechselrichter die Daten kontinuierlich ohne besondere Aufforderung ab und das Format ist offen zugänglich. Die Grafiken dafür werden alle 5 Minuten erstellt.

Die Grafiken für die Temperaturkurven werden alle 2 Minuten aktualisiert.

Eine weitere Anlage mit dieser Technik gibt es in Bremen-Grambke. Dort ist der PV-Seitige Zähler allerdings ein anderes Modell von Easymeter.

Ergänzung (31.12.2011):
Ab sofort werden auch die Gasverbrauchswerte erfasst. Glücklicherweise hat der Gaszähler aus der EWE-BOX-Pilot-Zeit (s.o.) einen M-Bus Anschluß. Wenn man jetzt meint, man könne einfach den Computer an den Zweidraht anschliessen und man bekommt die Daten geliefert (wie z.B. beim Easymeter oder bei den Kaco-Wechselrichtern), der hat sich geirrt.
Hier muß etwas mehr Information her. Zuerst einmal benötigt man einen Pegelkonverter, der den MBus ausliest und die Werte an die serielle Schnittstelle des Computers liefert. Dafür gibt es im Netz Schaltbilder. Die Hardware ist nicht sehr aufwändig wenn man mal von der negativen Stromversorgung absieht. Die eigentlichen Probleme kommen jetzt erst. Wie kommen die Daten aus dem Zähler? Die Schwierigkeit fängt mit dem Übetragungsprotokoll an. Hier wird mit 2400 8-e-1 gearbeitet. Das ist ungewöhnlich, funktioniert aber. Als nächstes benötigt der Zähler eine Init-Abfrage, d.h. der Computer muß eine bestimmte Hex-Zeichenfolge (5 Zeichen) an den Zähler schicken. Das ergibt dann sogar schon die gewünschte Antwort. Da ich nur einen Zähler am MBus habe muß ich mir nicht die Mühe machen das Gerät explizit zu addressieren. Dadurch bekomme ich mit der Init-Abfrage alles was ich brauche.
Die Verbrauchswerte werden nur für die Monats/Tagesauswertung aufbereitet.

Weitere Werte und deren Bedeutung:
In der Kopfzeile links neben der Uhr gibt es noch folgende 'Sonnenwerte':
- Azimuth: Aktuelle Lage der Sonne (Ost: -90°,Süd: 0°, West: 90°) (alle 5 Minuten aktuell)
- Elevation: Aktuelle Höhe der Sonne über dem Horizont (alle 5 Minuten aktuell)
- geplant: max. theoretische Nutzung (Lage des Kollektoren zur Sonneneinstrahlung)
- Sonnenaufgang: Ab wann die Sonne heute sichtbar ist.
- Sonnenuntergang: Wann die Sonne heute hinter dem Horizont verschwindet.
- Normalzeit/Sommerzeit: zur Zeit gültige Zeiteinstellung

Vorgesehene Änderungen/Erweiterungen:

- Monitor: automatische Aktualisierung (seit 20.04.2012 in Betrieb)

- Monitor: in der Zeitbasis Scrollen

- Amperemeter wie die Uhr im Canvasformat

kommentar:

DER UNFUG MIT DEN CO2 WERTEN

oder

warum Wechselrichter nicht als Grundlage zur Abrechnung dienen können

Immer, wenn von PV Anlagen die Rede ist, gibt es noch zwei Werte die seltsamerweise ständig auftauchen: Die Einsparung von CO2 und der Wirkungsgrad der Anlage. Man könnte das Gefühl bekommen, als wenn es eine direkte Abhängigkeit von kWh zu CO2 gäbe. Wir haben x kWh produziert, also haben wir y kg CO2 eingespart. Aber ist das wirklich so? Wieviel CO2 haben wir gespart, wenn unser Strom bisher zu 100% aus dem Atomkraftwerk kommt? Richtig! Nichts. Denn Atomkraftwerke produzieren bekanntermassen kein CO2. Das gleiche Ergebnis hätten wir, wenn unser bisheriger Strommix zu 100% aus regenerativer Energie bestehen würde. Glücklicherweise fällt dabei aber kein radioaktiver Müll an. Beide Werte (CO2-kWh und Atommüll-kWh Relation) muß der Stromanbieter aber veröffentlichen. Diese Werte können sich ändern (und das tun sie auch) und eignen sich deswegen nicht automatisch zur Anzeige. Jedenfalls nicht ohne die aktuelle Grundlage.
Es gibt für PV-Anlagen Auswerteprogramme, die Ihre Daten vom Wechselrichter beziehen. Auch ich habe hier die Wechselrichter in der Auswertung. Allerdings nur, um zu sehen, ob sie Ihren Job richtig machen. Denn als Grundlage zur Abrechnung können sie nicht dienen, weil sie nicht geeicht sind. Deswegen sind Auswerteprogranmme für Wechselrichter eine schöne bunte Spielerei, einen echten Nutzwert haben sie allerdings nicht. Ähnlich verhält es sich mit der Anzeige des Wirkungsgrades der Anlage. Ich weiß, was die Anlage maximal produzieren kann. Und wenn sie es nicht tut sollte man das im Auge behalten. Letztlich zählt, wieviel kWh produziert wurden, und dafür sollten geeichte Zähler die Grundlage sein. Und wenn Wolken vor der Anlage hängen, oder Schnee auf der Anlage liegt, hilft mir der beste Wirkungsgradmesser nichts. Fakt sind die eingespeisten Kilowattstunden.

Kontakt: rkl.fritzbox@gmx.de