Forum: Haus & Smart Home PWM Regler für 230 Volt 2000 W für ohmsche Lasten zur Heizstabregelung


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von Hans W. (wetterdaten)


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Dank merkwürdiger Vergütungspolitik muss man wertvollen Strom aus 
Solarzellen am Heizstab verheizen um ihn nicht zu verschenken.


Wenn man nun ein kleines Balkonkraftwerk mit 300 Watt hat, die Wohnung 
aber gerade mal ca. 50 Watt zieht und man auf Arbeit ist, will man diese 
Leistung natürlich nicht herschenken.
Da es keine zentrale Warmwasserbereitung gibt, sondern nur Elektroboiler 
(welch Umweltfrevel aus meiner Sicht), bietet sich an den überschüssigen 
in den Boiler zu stecken.


Es gibt 24 Volt Heizstäbe, die könnte ich mit PWM anfahren um die 
Leistung zu regeln 
https://www.amazon.de/Heizelemen-Niederspannung-Sonnenkollektoren-Warmwasserbereiter-Standardflansch/dp/B01D4U24U6


Aber der verbaute Heizstab ist nunmal auf 240 Volt, 2000 Watt ausgelegt. 
Da es ein rein ohmscher Verbraucher ist, könnte man den ja nun einfach 
mittels PWM in der Leistung regulieren.


Mit Netzstrom möchte ich aber ungerne hantieren. Gibt es da nicht 
irgendwelche Steckerfertigen Geräte, die eine PWM modulierte Spannung 
ausgeben und an den man direkt den Heizstab anschließen kann? Es gibt 
regelbare Heizstäbe aus dem Photovoltaikbereich 
https://www.photovoltaik4all.de/pv-heizstab-zur-brauchwassererwaermung?p=1 
aber die sind nur manuell regelbar und kosten auch noch 300 €. Für die 
gebotene Leistung ein echter Wucher.


Ja ich weiß, dass ich je nach Ansteuerung noch einen STB usw. brauche, 
dessen bin ich mir alles bewusst. Ich suche eine sichere Möglichkeit aus 
230 Volt PWM für ohmsche Lasten zu bekommen. Am besten extern regelbar, 
mit Schukostecker. Aber auch eine manuelle Regelung wäre zumindest 
schonmal ein Anfang.


Vielen Dank euch schonmal.

von MaWin (Gast)


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PWM für Heizungen darf man nur mit 4s Pulsen betreiben, also unter 
0.25Hz.

Wenn du nun deine 2000W Heizung am 300W erzeugenden PV Panel, bei einer 
Dauerlast von 50W immer 0.5 s der 4Sekunden einschaltest, bekommst du 
ein Lastprofil von 2050W-300W für 1/8 der Zeit und 50W-300W für 7/8 der 
Zeit.
Natürlich zâhlt das dein Elektrozähler richtig, während 0.5s verschenkst 
du 250W während du für 3.5s 1750W beziehst und bezahlst.
Was dachtest du denn ?

Man müsste für den Heizstab schon einen Sinusdimmer nutzen und ihn bei 
Erreichen der Boilermaximaltemperatur abschalten. Dummerweise hat der 
Boiler die Temperatur schon am Morgen, geheizt durch Strom aus der 
Leitung als Nachts nicht die Sonne schien.

von Hans W. (wetterdaten)


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MaWin schrieb:
> PWM für Heizungen darf man nur mit 4s Pulsen betreiben, also unter
> 0.25Hz.

Woher kommt diese Einschränkung? Ist das nicht für das Netz belastender? 
Wenn man den Strom vorher gleichrichtet und einen KOndensator 
vorschaltet wie bei einem Schaltnetzteil ist es für das Netz eine 
praktisch konstante Leistungsaufnahme anstatt einer schwankenden von 
2000 W für 0,25 Sekunden, dann 3,75 Pause und wieder 2000 Watt.


> Man müsste für den Heizstab schon einen Sinusdimmer nutzen und ihn bei
> Erreichen der Boilermaximaltemperatur abschalten. Dummerweise hat der
> Boiler die Temperatur schon am Morgen, geheizt durch Strom aus der
> Leitung als Nachts nicht die Sonne schien.

Das nächtliche Heizen zu unterbinden ist das geringste Problem. Unter 
dem Namen Sinusdimmer finde ich nichts Passendes. Hast du einen Link zu 
so einem Gerät?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Hans W. schrieb:
> Woher kommt diese Einschränkung

Flickergrenze, steht in deiner TAR.

Hans W. schrieb:
> nter dem Namen Sinusdimmer finde ich nichts Passendes

Ad hoc finde ich auch nur Dimmerpacks mit 12x 2.5kW, dir würde 1x 
reichen, möglichst mit 0-10V steuerbar.

von Harald W. (wilhelms)


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Hans W. schrieb:

> Da es keine zentrale Warmwasserbereitung gibt, sondern nur Elektroboiler
> (welch Umweltfrevel aus meiner Sicht),

Ist zwar OT, aber da es bei zentraler Warmwasserbereitung grosse
Transportverluste gibt, ist eine dezentrale Warmwassererzeugung
oft sparsamer.

von Hans W. (wetterdaten)


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MaWin schrieb:
> Hans W. schrieb:
>> Woher kommt diese Einschränkung
>
> Flickergrenze, steht in deiner TAR.

Kannst du das genauer erläutern? Es flimmert ja nichts, da ein Heizstab 
und zudem ist ein PWM mit > 10 kHz + Glättungskodensatoren aus meiner 
Sicht deutlich weniger für das Netz belastend und dürften auch keine 
Oberwellen entstehen lassen.

von Kilo S. (kilo_s)


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Hans W. schrieb:
> Wenn man nun ein kleines Balkonkraftwerk mit 300 Watt hat, die Wohnung
> aber gerade mal ca. 50 Watt zieht und man auf Arbeit ist, will man diese
> Leistung natürlich nicht herschenken.

Dann erhöht man einfach die Leistung die "Verbraucht" wird.
Ich würde das ganze mit einem großen akku erledigen der vom 
balkonkraftwerk geladen wird und nachts die Leistung aus dem Akku für 
andere Geräte nutzen.

Am Ende kann man so vielleicht auch kleinverbraucher (Radio, LED 
Beleuchtung) vollkommen autark betreiben.

Die Idee mit dem Wasser finde ich vom Aufwand her zu groß.

Abgesehen davon: Darfst du den Boiler überhaupt für deine Zwecke 
umbauen?

von Hans W. (wetterdaten)


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Die Kleinverbraucher lohnen sich leider niemals umzurüsten. Auch eine 
Investition in den Akku ist nicht wirtschaftlich, leider.

Am Boiler rüste ich ja nichts um außer den Heizstab etwas neu zu 
verdrahten. Das ist in 5 Minuten rückgängig gemacht. Da sehe ich keine 
Probleme. Ich sehe hier das größte und wirtschaftlichste Sparpotential. 
Wenn weitere Ideen kommen, gerne.

von MaWin (Gast)


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Hans W. schrieb:
> Kannst du das genauer erläutern?

https://de.wikipedia.org/wiki/Flicker_(Elektrotechnik)

> Es flimmert ja nichts, da ein Heizstab
> und zudem ist ein PWM mit > 10 kHz + Glättungskodensatoren aus meiner
> Sicht deutlich weniger für das Netz belastend und dürften auch keine
> Oberwellen entstehen lassen.

Du möchtest bis 325V, 12,3A mit 10kHz pulsweitenmoduliert unterbrechen 
und mit einem Kondensator puffern ?

Gestehe dir lieber selbst ein, daß du bisher nur 5V mit PWM geschaltest 
hast.

Eine PWM mit mindestens 1.5A/us oder 35V/us, eher dem 10-fachen, erzeugt 
ein völlig anderes Störspektrum, bei dem sich deine Schalttransistoren 
(MOSFETs, IGBT ?) schneller in Rauch auflösen als du hinterhergucken 
kannst.

Ja, das (hochfrequente PWM+Glättung) ist die Methode des Sinusimmers, 
aber der versucht nicht die brachiale Methode, einen Kondensator zur 
Behebung der Störungen einzusetzen, sondern glättet den Strom NATÜRLICH 
mit einer Drosselspule.

Die Leute haben da einiges zu entwickeln, um optimale Verhältnisse 
zwischen Spulengrösse und Schaltgschwindigkeit herauszufinden, und zudem 
die Netzstörungen zu überleben.

Ein Selbstbau ist möglich, aber alles andere als trivial.

von Sven L. (sven_rvbg)


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Der nächste Punkt ist, das Du einen EnFluri-Sensor braucht, der Dir 
mitteilt, wieviel Energie gerade zur Verfügung steht.

Das is für "normale" PV-Anlage mittlerweile Standard, auch die 
Heizstabansteuerung, aber für Kleinstanlagen eben eher nicht.

von Manfred (Gast)


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Hans W. schrieb:
> die könnte ich mit PWM anfahren

Ich bezweifele, dass Solaranlage und PWM sich miteinander vertragen.

von Frederic S. (Gast)


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1 Kanal dimmer mit Schukostecker:

https://m.thomann.de/de/botex_up_2_1_channel_dimmer_10_a.htm?o=2&search=1596407538

Gibts von Stairvile noch billiger, ich würde aber Botex empfehlen.

An der Klinkenbuchse sollte sich ein Analogsignal Einspeisen lassen, 
alternativ lässt sich das Ding über DMX (RS485) digital steuern.

von ● J-A V. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Hat eigentlich schon mal jemand einen solchen Boiler
oder ähnliches mit 230V Heizern mit 24V angeschaltet?

Wie warm wird das Wasser,
wenn den ganzen Tag über der Strom da drin versenkt wird?

Ich habe hier immer mal eine kleine Galvanikzelle an Solar laufen,
mit der ich Anoden aus Rohsilber erstmal zerfressen lasse,
damit später dieses Silber im stromlosen Zustand zur Anode zurückkehrt.

von Hans W. (wetterdaten)


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Frederic S. schrieb:
> 1 Kanal dimmer mit Schukostecker:
>
> 
https://m.thomann.de/de/botex_up_2_1_channel_dimmer_10_a.htm?o=2&search=1596407538

1000 Dank! Genau soetwas habe ich gesucht.

> Gibts von Stairvile noch billiger, ich würde aber Botex empfehlen.

Der Stairville 
https://www.thomann.de/de/stairville_ds2_rf_dmx_1ch_dimmer.htm  sieht 
baugleich, lediglich anders gelabelt aus. Worauf beruht dein Abraten von 
Stairville?

von MaWin (Gast)


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Hans W. schrieb:
> Genau soetwas habe ich gesucht

Das ist natürlich kein Sinusdimmer und damit nach deiner TAR für 
Heizzwecke unzulässig.

Technisch wird es damit aber funktionieren.

von Hans W. (wetterdaten)


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MaWin schrieb:

> Das ist natürlich kein Sinusdimmer und damit nach deiner TAR für
> Heizzwecke unzulässig.
>
> Technisch wird es damit aber funktionieren.

Sehe ich das richtig, dass ich Halogenlampen/Glühlampen, die genauso 
eine ohmsche Last darstellen und letzendlich nur den Raum heizen damit 
offiziell betreiben dürfte, während die Regelung eines Heizstabes damit 
unzulässig ist? Wenn ja, inwiefern unterscheiden sich in beiden Fällen 
dann die Auswirkungen auf das Netz, schließlich sind beides rein ohmsche 
Lasten.

von Jötze (Gast)


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MaWin schrieb:
> Wenn du nun deine 2000W Heizung am 300W erzeugenden PV Panel, bei einer
> Dauerlast von 50W immer 0.5 s der 4Sekunden einschaltest, bekommst du
> ein Lastprofil von 2050W-300W für 1/8 der Zeit und 50W-300W für 7/8 der
> Zeit.
> Natürlich zâhlt das dein Elektrozähler richtig, während 0.5s verschenkst
> du 250W während du für 3.5s 1750W beziehst und bezahlst.
> Was dachtest du denn ?


Habe selber folgenden Ansatz ausprobiert und er geht astrein.
Pulspaketsteuerung mit Quantisierung von 20ms, also genau eine 
Vollwelle.
Geschaltet wird natürlich nur im Nulldurchgang.
50-stufige Leistungsregelung (minimal: 1 Vollwelle an / 49 Vollwellen 
aus, maximal: 49 Vollwellen an / 1 Vollwelle aus). Im "schlimmsten" Fall 
ist die Schaltfrequenz also 1Hz im "besten" Fall 25Hz.
Ein Bresenham-Algorhythmus sorgt für bestmöglich feine Verteilung der 
Pulspakete (Dithering).
Das Beste ist -
der Stromzähler merkt das nicht und berechnet nicht wie Du geschrieben 
hast, sondern er mittelt. Getestet mit 3 kW-Heizstab sowohl am alten 
Ferrariszähler (trivial) als auch am modernen Elektronischen.
Von Flicker merke ich dabei nichts, das mag aber auch am Zustand der 
Hausinstallation liegen.

Und jetzt bitte kein Mimimi wegen "wenn das alle machen würden" ...
;-)

von Karl B. (gustav)


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Jötze schrieb:
> Getestet mit 3 kW-Heizstab

Hi,
nicht auf alle Heizgeräte anwendbar. Einige haben tatsächlich einen 
Kaltwiderstand, dadurch einen höheren Strom, wenn sie nicht voll 
aufgeheizt sind.
Bei Infrarotstrahlern ist der Kaltwiderstand afaik nicht stark 
ausgeprägt.

Jötze schrieb:
> Von Flicker merke ich dabei nichts, das mag aber auch am Zustand der
> Hausinstallation liegen.

EVU hat da auch ein Wörtchen mitzureden.
Bei Industrieanlagen sieht das anders aus als beim Haushalt.

ciao
gustav

von Frederic S. (Gast)


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Ich habe mehrere LED Scheinwerfer von Stairville getestet, die reale 
Lichtleistung war knapp 50% dessen was angegeben war. Ein Freund hat 10 
Scheinwerfer, in bestimmten konnstellationen erzeugen Sie kaum 
erklärbare Fehler (entweder grober Schaltungsfehler oder katastrophales 
EMV Problem)
Stairville hat generell einen schlechten Ruf als minderwertig, im 
Dimmerbereich ist mit stairville es meines Wissens nach nicht ganz so 
schlimm.

Ist natürlich kein Sinusdimmer, das ist richtig. sofern der Zähler das 
akzeptiert, wäre Wellenpaket steuerung besser. Da man es mit glühbirnen 
auch darf, halte ich aber einen Phasenanschnitt für technisch 
vertretbar.

von MaWin (Gast)


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Jötze schrieb:
> Und jetzt bitte kein Mimimi wegen "wenn das alle machen würden" ...

Genau darum geht es aber bei den Vorschriften in der TAR.
Durch eine CE Prüfung kommst du damit also nicht.

von Jötze (Gast)


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MaWin schrieb:
> Jötze schrieb:
>> Und jetzt bitte kein Mimimi wegen "wenn das alle machen würden" ...
>
> Genau darum geht es aber bei den Vorschriften in der TAR.
> Durch eine CE Prüfung kommst du damit also nicht.

Natürlich kommt das Gerät durch die CE-Prüfung, wie zahlreiche käufliche 
Pulspaket-Leistungssteller für Hutschienenmontage zeigen.
Dass bestimmte Verwendungsarten (hier: Leistungssteller für Heizgeräte) 
von der TAB des Netzbetreibers nicht erlaubt sind, ist davon völlig 
unbenommen.

Und jetzt kannst Du ja vielleicht die vorher gestellte Frage nach der 
Sinnhaftigkeit einer TAB beantworten, die die Zulässigkeit eines 
technischen Verfahrens vom Verwendungszweck (hier: Glühlampe vs. 
Heizstrahler) abhängig macht ...

von spoal (Gast)


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Wir wird denn so ein Dimmer angesteuert, damit die Heizstabreglung 
funktioniert?

von Sven L. (sven_rvbg)


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z.B. mit Modbus oder ModbusTCP oder über herstellereigene Protokolle

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