Hilfe bei der Erweiterung einer Schaltung zur Solaranlagensteuerung

[Jürgen R. (paulgeorg)]

Hilfe bei der Erweiterung einer Schaltung zur Solaranlagensteuerung

Hallo Freunde,
es wird wieder Winter, Zeit für kleine Basteleien… Nach den tollen 
Erfahrungen 2018, möchte ich mich noch einmal mit einer Bitte an euch 
wenden. Sorry, ich versuche die Beschreibung des Problems so kurz wie 
möglich zu halten. Bezug nehme ich auf folgenden Artikel: 
Beitrag "Bitte um Hilfe bei einer Schaltung LM 385 + LM 358"

Nachdem die genannten Widerstände angepasst wurden, erfolgte fortan 
durch den Solarsensor eine exakte Anzeige der 
Sonneneinstrahlungsleistung im verbundenen Solarsteuergerät LOGON SOL, 
im W/m2.
Wie ich später leider feststellen musste, erfolgt aber außer der Anzeige 
des Einstrahlungswertes nicht die erhoffte weitere Verarbeitung dieses 
Wertes im Steuercomputer.

Ich habe folgendes Problem:
Es macht wenig Sinn, den Warmwasserboiler (300 Liter) morgens z.B. 7:00 
Uhr über den Heizkessel aufzuheizen. Es wäre dann keine Kapazität für 
die Aufheizung durch die Sonne vorhanden, die z.B. ab 9:00 Uhr genügend 
Kraft hat, die Solaranlage aufzuheizen. Wenn ca. gegen 18:00 Uhr die 
Sonne keine nennenswerte Energie mehr liefert, kann falls notwendig, die 
weitere Aufheizung über den Heizkessel ausgelöst werden. Das geht bei 
diesem Steuercomputer leider nur über die eingestellte Uhrzeit.

Eine Umrüstung auf eine aktuelle Steuerung würde jedoch den Kostenrahmen 
sprengen. Hier mal ein Beispiel für aktuelle Steuerungen:
https://www.sbz-online.de/solar/regelungsstrategien-fuer-einen-optimalen-solar-ertrag-die-sonne-intelligent-nutzen

Ich möchte das Ganze sehr vereinfacht ähnlich erreichen.
An Tagen mit wenig oder keiner Sonneneinstrahlung erfolgt eine 
Aufheizung über den Kessel also auch erst ab 18:00 Uhr.
Im Solarregler ist ein 12 V Relais verbaut (Klemme 11 / 12). Das fordert 
vom Kesselcomputer über ein Kabel eine Nachladung des Boilers, indem 
statt des Boiler Temperaturfühlers, ein geeigneter Ersatzwiderstand mit 
dem Wert „Boilerwasser kalt“ geschaltet wird.

Unter der vereinfachenden Annahme, dass an trüben Tagen ganztägig kein 
ausreichender Ertrag zustande kommt, würde ich gerne schon um z.B. 11:00 
Uhr über den Kessel nachheizen lassen, wenn bis dahin keine nennenswerte 
Einstrahlungsleistung messbar ist.

Dazu würde ich gerne den Solarsensor verwenden. Der müsste bei einer 
Einstrahlung von 0 – 100% eine Spannung zwischen 0 V und 5 V am 
Anschluss 3 gegen GND abgeben (Klemmen 8, 9, 10).

Nun zur gewünschten Schaltung:
Man müsste diese, zur Anzeige des Einstrahlungswertes verwendete 
Spannung so abnehmen, dass keine den Wert verändernde Belastung der 
Quelle auftritt, damit die korrekte Anzeige erhalten bleibt. Ist das 
möglich?

Der Schaltpunkt müsste einstellbar sein, dass bei z.B. bei 10 bis 50 % 
Sonneneinstrahlung eine Trigger-Schaltung durchschaltet und ein kleines 
Relais ansteuert. 12V= für die Versorgung liegen am Solarsensor an.
Dieses Relais soll dann die Leitung des Relais für die 
Nachladeanforderung an den Kessel unterbrechen wenn es anzieht, sodass 
keine Nachladeanforderung zum Kessel gelangt, solange genügend Sonne zum 
Aufheizen vorhanden ist.

Hat jemand Lust mich bei diesem Projekt zu unterstützen? Mein Wissen 
genügt gut für einen Nachbau. Leider genügt es nicht für die Auslegung 
einer entsprechenden Schaltung.

Die erste Frage wäre, ob man die Leistungsmessung mit einem Schmitt 
Trigger belasten kann oder ob dafür etwas verwendet werden muss, was den 
Eingang nicht so belastet, wie z.B. ein OPV?
Ich freue mich auf Eure Meinungen.

[Klaus R. (klara)]

Hallo Jürgen,
ich denke Dein Ansatz ist nicht optimal.

> Es geht um einen Sensor, zur Messung der Solaren Einstrahlungsleistung
> an einer Solaranlage.

Wozu brauchst Du die aktuelle Einstrahlungsleistung?

Jürgen R. schrieb:
> Ich habe folgendes Problem:
> Es macht wenig Sinn, den Warmwasserboiler (300 Liter) morgens z.B. 7:00
> Uhr über den Heizkessel aufzuheizen. Es wäre dann keine Kapazität für
> die Aufheizung durch die Sonne vorhanden, die z.B. ab 9:00 Uhr genügend
> Kraft hat, die Solaranlage aufzuheizen. Wenn ca. gegen 18:00 Uhr die
> Sonne keine nennenswerte Energie mehr liefert, kann falls notwendig, die
> weitere Aufheizung über den Heizkessel ausgelöst werden.

Ich habe einen Regler der die Kollektortemperatur misst. Ferner wird die 
Temperatur des Wasserboilers oben und unten gemessen. Zunächst sorgt der 
Regler dafür das die Temperatur unterhalb von ca. 95°C bleibt und 
schaltet einfach die Pumpe aus. Die untere Temperatur des Boilers 
liefert die Einschaltschwelle für die Pumpe.

Mehr brauchst Du nicht für die Einspeisung der solaren Energie.

Dein Heizkessel ist ein zweiter, getrennter Teil einer Regelung. Er 
sorgt dafür daß das Wasser immer eine von Dir gewünschte 
Mindesttemperatur hat.

Jetzt kommen wir zum dritten Teil der Regelung. Dieser Teil soll ein 
unnötiges heizen des Warmwassers unterbinden.

Zunächst wird der Verlauf der Temperatur des Warmwassers gespeichert. 
Dann kann man ermitteln wann die Temperatur den unteren Sollwert 
erreichen würde. Als nächstes brauchst Du Daten vom Wetterdienst. Die 
meisten Quellen liefern Dir nur Angaben wie bedeckt, sonning, usw.. Für 
Deinen Zweck genügt es zu wissen das es z.B. morgens sonnig wird. In 
diesem Fall würde ich das Aufheizen erst dann wieder freigeben wenn die 
Temperatur etwas unter dem Mindestwert gefallen ist.

Zur Zeit liefern meine Kollektoren erst ab 10:00 Uhr Energie. Man könnte 
wenn nötig deshalb das Wasser für den Gebrauch um 7:00 Uhr etwas über 
den unteren Sollwert aufheizen und den Rest der Sonne ab 10:00 Uhr 
überlassen.

Übrigens, der DWD (Deutscher Wetterdienst) liefert die Wetterdaten in 
der Regel alle 6 Stunden und berechnet sie im Stundenraster für 2 - 3 
Tage hoch. Der DWD liefert sehr umfangreiche Daten. Allerdings gibt es 
keine fertigen Auswerteprogramme. Zumindest mußte ich mich eine ganze 
Zeit damit beschäftigen. Aber es gibt ja andere Quellen.

Wie gesagt, die aktuelle, gemessene solare Einstrahlungsleistung liefert 
Dir keine Vorhersagen. Dazu brauchst Du den Wetterdienst.
mfg Klaus

[HildeK (Gast)]

Jürgen R. schrieb:
> Die erste Frage wäre, ob man die Leistungsmessung mit einem Schmitt
> Trigger belasten kann oder ob dafür etwas verwendet werden muss, was den
> Eingang nicht so belastet, wie z.B. ein OPV?

Das sind ja zwei grundsätzlich verschiedene Funktionen. Ein 
Schmitttrigger schaltet ab einer gewissen Schwelle mit (großer) 
Hysterese und ist je nach Ausführung auch nicht unbedingt hochohmig am 
Eingang.
Ein OPA ist ein lineares Bauelement und den kann man auch sehr hochohmig 
am Eingang auslegen: Spannungsfolger oder nichtinvertierender 
Verstärker. Danach kannst du Lasten anschließen (z.B. deine 
Triggerschaltung), die dein Sensorsignal nicht beeinflussen.

[Rüdiger B. (rbruns)]

Ich benutze einen Raspberry mit Unipi als Relaiskarte und 1Wire 
Temperatursensoren. Als Software wird FHEM verwendet. Die Daten vom DWD 
benutze ich um die Fussbodenheizung zu Stellen. Ohne erfassung der 
Raumtemperatur ist sie auf ca 1 Grad Konstatnt. Die Ölheizung wird 
morgends um 4 Uhr eingeschaltet und bei erreichen einer berechneten 
Rücklauftemperatur ausgeschaltet. der WAF ist 100%.

[Rüdiger B. (rbruns)]

Es gibt auch Solarwetterverhersagen:
http://www.stuttgart.solar-wetter.com/

[Werner H. (werner45)]

Wozu der riesen Aufwand?
Es hängt nur von der Sonneneinstrahlung direkt auf den Kollektor ab, 
wann maximal erhitzt wird, fällt mit dem Cosinus ab. Und die 
Dachausrichtung gibt das fest vor. Vakuumröhren lassen sich auch in der 
Höhe ausrichten, am besten optimiert auf die Wintermonate.
Im Boiler ist die solare Wärmemenge vom VORTAG gespeichert, die braucht 
also nicht vom Heizkessel geliefert werden. Bei Sonne hat man Glück 
gehabt, bei Regen oder zuviel Wolken halt Pech. Steuernd eingreifen kann 
man da nicht, das ist Martketinggeschwurbel.

Der Wetterdienst liefert KEINE Daten, ob Wolken den eigenen Kollektor 
abschatten. Man muß nehmen, was man kriegt.

[Jürgen R. (paulgeorg)]

Zuerst einmal vielen Dank für die guten Hinweise. Ich freue mich, 
kompetente Leute gefunden zu haben, mit denen man das Thema diskutieren 
kann. Bisher konnte ich keinen Heizungsbauer finden, der zu den 
Einstellungen des LOGON SOL, speziell zum Solarsensor überhaupt etwas 
aussagen konnte. Die Entwicklung der Steuerungen war in den Neunzigern 
noch nicht so weit fortgeschritten.

Ich habe den Solarsensor 2018 besorgt, um bei fehlender 
Sonneneinstrahlung nicht erst bis abends mit der Nachheizung warten zu 
müssen. Mir ist auch klar, dass wenn der Regler vormittags bei bedecktem 
Himmel eine Nachheizung einleitet, nachmittags doch noch die Sonne 
hervorkommen kann.

Aus den Ja/nein Einstellungen des Logon Sol, konnte ich bisher nicht die 
genaue Schaltfunktion des Solarsensors ermitteln. Nach erneuter 
Betrachtung habe ich noch Punkte gefunden, die vielleicht doch auf eine 
Schaltfunktion bei bedecktem Himmel hinweisen. Darauf hatte ich gehofft. 
Was da genau passiert, ist leider nicht beschrieben und könnte von mir 
nur ausprobiert werden.

Ich hatte gehofft, Kontakt zu anderen Erfahrungen zu erhalten. Könnte ja 
sein, dass jemand den Logon SOL gut kennt? Interessant könnten die 
Einstellungen 17-26 sein. Das Handbuch beschreibt aber nur ja/nein bei 
Version S2. Ich habe noch Version S1.

Leider kann ich das Handbuch.PDF hier nicht hochladen. Höchstens 
jemanden an die persönliche Mailadresse. Mittlerweile glaube ich auch, 
dass ich nicht weiterkomme.

@ klara
Wozu brauchst Du die aktuelle Einstrahlungsleistung?
Aus meiner Sicht, um schon vormittags zu wissen, ob die Sonne erscheint 
oder ob der Kessel den Boiler schon aufheizen kann.
Ein Kollektorfühler, ein Solar-Rücklauffühler und ein Boilerfühler ist 
natürlich ebenfalls vorhanden. Leider kann keiner davon feststellen, ob 
genug Sonne scheint.
Ich bin nicht sicher, ob der Hersteller den Solarsensor wirklich nur zur 
Anzeige der aktuellen Einstrahlungsleistung vorgesehen hat. Ich hatte 
mehr erwartet. Natürlich klingt „Wetterdienst“ ideal. Wäre mir aber 
nicht klar, wie ich den einbinden kann und ob der seine Vorhersagen 
regional genug stellt.

@ HildeK
Danke für den Hinweis. Ich arbeite zu selten mit den Bauteilen um mich 
auszukennen. Wenn man mir es erklärt, genügt aber mein technisches 
Verständnis. Den Rest erarbeite ich mir dann.

@ rburns
Klingt toll. Aber mein Verständnis für FHEM erlaubt mir keine 
Einbindung. Ich hatte gehofft, die vorhandene Technik etwas optimieren 
zu können. Bisher habe ich nur mit der (rudimentären) Home-Steuerung von 
Fritz! gspielt.
Die Wettervorhersage Solar Stuttgart schaue ich mir an, auch wenn ich 
keine Ahnung habe, ob die für meinen Bereich genügend genau zutreffend 
ist und wie ich die einbinden könnte.

@ werner45
Klingt einleuchtend, wenn man das so darstellt. Ich hatte halt gehofft, 
dass der Hersteller des Reglers (Klöckner Logon SOL) sich beim 
Solarsensor etwas gedacht hatte. Vielleicht hat der aber nur an Geld 
gedacht? Das wollte ich herausfinden.
Naja, die kleine Triggerschaltung, falls die was bringt, wäre sicher 
kein „Riesen Aufwand“

[Jürgen R. (paulgeorg)]

Ich versuche doch mal, das Handbuch hochzuladen. Mal sehen ob es klappt. 
Vielleicht hilft es ja jemanden...

Mein Anlagenschema wäre 1.

[Jürgen R. (paulgeorg)]

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