ich habe eine PV Anlage mit Batterie und möchte die Leistungsflüsse zwischen den Komponenten des Gesamtsystems berechnen.
Die Komponenten sind:
Die Leistung der Solaranlage selbst (Ps >= 0 Watt)
Die Last, also die Anschlußleistung der Summe meiner Verbraucher Pl. Diese kann generell verbrauchend angenommen werden, weil ich keine sonstigen Generatoren im Haus habe.
Die Leistung der Solarbatterie Pb, diese kann positiv oder negativ sein, je nachdem ob die Batterie gerade geladen oder entladen wird.
Und die Leistung Pg aus dem Netz. Diese kann ebenfalls positiv oder negativ sein, je nachdem ob gerade Leistung bezogen oder eingespeist wird.
Alle 4 dieser Werte kann ich aus meinem Wechselrichter per Modbus TCP auslesen.
Jetzt möchte ich eine grafische Darstellung programmieren in der die Leistungsbilanzen zwischen den 4 Komponenten dargestellt wird.
Also die Leistung die fließt zwischen:
PV Anlage und Batterie
PV Anlage und Last (also dem Haus)
PV Anlage und Netz (also die Einspeiseleistung)
Batterie und Last (also dem Haus)
Batterie und Netz
Netz und Last (also dem Haus)
Das ergibt ein Gleichungssystem mit 6 Unbekannten. Ich hab aber nur 4 Eingangsvariablen. D.h. streng mathematisch nicht lösbar.
Die ganzen käuflichen Apps kriegen das aber irgendwie doch berechnet, vermutlich weil es noch Randbedingungen gibt wie z.b.
Die Erzeugung der PV ist generell >=0
Die Last ist generell ein Verbraucher etc.
Ich hab bereits mehrere Rechenansätze erfolglos durchprobiert.
Im Netz hab ich auch nichts Brauchbares gefunden.
Das hat doch sicher schon mal jemand hier im Forum erfolgreicher als ich durchgerechnet.
Wäre klasse wenn ihr mir ein paar Hinweise geben könntet.
Alle 4 dieser Werte kann ich aus meinem Wechselrichter per Modbus TCP
auslesen.
Du hast folgende Komponenten: Netz, PV, Speicher, Eigenverbrauch.
Ignoriert man Verluste der Leitungen, dann ist die Summe immer Null.
Und dies ist auch schon die einzige Gleichung die es gibt. Alle Leistungen der Komponenten werden gemessen. Mit der Summengleichung kann man nur überprüfen ob die Messwerte plausibel sind (Energieerhaltungssatz).
Was ist das Ziel der Berechnung? Es werden 4 Leistungen gemessen und es gibt keine Unbekannten? Geht es um Optimierung?
Wenn du zwei Quellen (PV und Netz) und zwei Verbraucher (Bat. u. Last) parallel betreibst kannst du nicht wissen, welche Quelle wieviel an welchen Verbraucher abgibt.
Ich denke, dass eine weitere Messung, die Wechselrichterleistung Pac = -Pdc verwendet wird: Pv + Pb = -Pdc = Pac = -Pl + -Pg. Und es sind bestimmte Zustände ausgesschlossen, wie gesagt PV ≥ 0, PL ≤ 0.
Bei der typischen Anlagentopologie (Bild) ist es in fast allen Fällen möglich die Energieflüsse zwischen den Quellen und Senken zuzuordnen. In den Fällen mit Pv=0 oder Pl=0 ist die Lösung trivial.
Nur in dem Fall
Pv > 0 & Pb > 0 & Pl < 0 & Pg < 0
also wenn Batterie und PV Energie liefern und Netz und Haus Energie aufnehmen gibt es nur einen gemeinsamen Leistungsfluss durch den Wechselrichter.
Dann wird in den Apps vermutlich irgendwas erfunden oder die Elektronen werden einzeln verhört, wo sie herkommen ;-)
@Oliver S.
Das Solaranzeigeprojekt kenne ich, ich brauche aber nur die Formeln und will nicht den gesamten Code re-engineeren um die raus zu bekommen.
@Martin und Ben
Ich habe heute noch ein paar Modbus Register entdeckt in denen auch irgendwelche Leistungswerte stehen. Ich werd am Wochenende mal beobachten wie sich diese bei unterschiedlchen Lasten verändern. Eventuell steckt da noch eine Information mit drin die zur Lösung beiträgt.
... so langsam glaube ich auch daß da bei der Visualisierung einfach was gefaked wird um es gut aussehen zu lassen ;-)
Oder es laufen irgendwelche Iterationen die mehrere mögliche Lösungen berechnen und die unplausiblen dann ausschließen.
Ich habe heute noch ein paar Modbus Register entdeckt in denen auch
irgendwelche Leistungswerte stehen. Ich werd am Wochenende mal
beobachten wie sich diese bei unterschiedlchen Lasten verändern.
Eventuell steckt da noch eine Information mit drin die zur Lösung
beiträgt.
Auch wenn es schon Leute vor mir geschrieben haben: das lässt sich nicht so genau aufdröseln, zmd. nicht immer.
Wenn sowohl die PV produziert als auch Strom aus dem Netz bezogen wird, dann kann man nicht aufdröseln, welcher Strom in die Batterie und welcher in die Hausverbraucher geht. Macht auch keinen Sinn. Die kommen zusammen und haben keine Masche, an der man sie unterscheiden könnte. Daher kann dazu auch nichts in irgendwelchen Modbusregistern stehen. Man kann sich hier nur eine Aufteilung überlegen, die man anwendet.
Wenn sowohl die PV produziert als auch Strom aus dem Netz bezogen wird,
dann kann man nicht aufdröseln, welcher Strom in die Batterie und
welcher in die Hausverbraucher geht.
Gibt es diesen Fall denn überhaupt?
Üblicherweise wird die Batterie nur geladen wenn der Ertrag größer als der Verbrauch ist, also kein Netzbezug stattfindet. Das lässt sich zwar auch anders konfigurieren, ist aber sinnvoll.
Ansonsten kann ich bestätigen dass Huawei-Wechselrichter in der App mehr Werte anzeigen als auf der Modbus-Schnittstelle verfügbar sind.
Die fehlenden Werte konnte ich mir aber alle ohne Probleme per Skript mit einfachen Addition / Subtraktionen berechnen.
@ TE: welchen Wert bekommst du denn nicht berechnet?
Wenn sowohl die PV produziert als auch Strom aus dem Netz bezogen wird,
dann kann man nicht aufdröseln, welcher Strom in die Batterie und
welcher in die Hausverbraucher geht.
Natürlich kann man das. Wenn Netzstrom bezogen wird, kann gar keiner in die Batterie gehen. Batterieladen aus dem Netz ist üblicherweise nicht zulässig.
Wenn aber doch, dann muß jemand von außen vorgeben, wie viel in die Batterie geladen wird. Und damit ist der Wert auch gegeben.
Aber wie gesagt, daß ist unüblich. Ja, welches Elektron dann aus der PV kommt, und welches aus dem Netz, kamm man nicht sagen, aber mit der Annahme, daß 100% des PV-Stroms ins Haus gehen, bzw. das Haus vollständig durch PV-Strom versorgt wird, liegt man nicht verkehrt.
Bei den normalen PV-Systemem mit Batterie ist die Strategie ganz einfach:
Der Hausverbrauch wird gedeckt, in absteigender Priorität, aus
1.) PV
2.) Batterie
3.) Netz
Wenn die PV so viel liefert, daß nach Abzug des Hausverbrauchs noch was übrig bleibt, geht der Rest in
1.) Batterie
2.) Netz
Und schon sind alle Energieflüsse eindeutig definiert.
Batterieladen aus dem Netz ist üblicherweise nicht
zulässig.
Wieso nicht?
Wenn der Batteriewechselrichter nebenbei auch als USV dienen soll, dann macht es Sinn da einen Mindest-Ladestand anzugeben, bei dessen Unterschreiten dann eben aus dem Netz geladen wird.
Wo es steht weiß ich nicht, aber viele Stromanbieter sehen das wirklich nicht gerne. Ob sie es verhindern können weiß ich nicht (ist schließlich nicht deren Entscheidung wann ich meine Autobatterie lade) und eigentlich auch eine sehr netzdienliche Maßnahme - aber man soll natürlich auch den teuren Strom beziehen und nicht nur die Billigsttarife bei Überangebot.
Es sind nur 5 unbekannte, die Batterie wird entweder Solar geladen oder von Verbraucher/Netz entladen. Das entladen von Batterie ins Netz soll/muss vermieden werden da rechtlich unzulässig bzw. wirtschaflich sinnlos.
Die Vorzeichen der Leistungen sind in der Berechnung egal.
@Butterbrot: Nochmals. Die gestellte Aufgabe ist so nicht lösbar.
Bild: Es gibt 4 Knoten; und damit (4x3)/(1x2)= 6 mögliche Verbindungen. Soweit zur Theorie.
Würde Deine Anordnung so aussehen, und alle Leitungsdaten der Verbindungen bekannt sein, dann könnte man eine Lastflussrechnung machen und man erhält die Leistungsflüsse auf den 6 Leitungen - also zwischen den Knoten.
Ist es das was Du suchst?
NUR: Deine Anordnung sieht mit Sicherheit nicht so aus. Und dann wird nicht mehr so einfach. In jedem Fall braucht man die Daten der Verbindungen.
Vielleicht hat ein GPT oder der Osterhase eine bessere Erklärung.
Wo es steht weiß ich nicht, aber viele Stromanbieter sehen das wirklich
nicht gerne.
Das steht bzw. stand im Födergesetz. Man konnte nur die EEG Umlage erhalten, wenn man nicht den Speicher aus dem Netz laden konnte. Ich weiß nicht, wer sich das ausgedacht hat. Vermutlich hatte man Angst, dass alte Anlagen, die 20cent und mehr Vergütung bekommen, mit großen Speichern ausgestattet werden und dann dort zum Geld Verdienen genutzt werden könnten. Es scheint sich aber geändert zu haben:
https://www.pv-magazine.de/2024/12/04/einschraenkungen-fuer-heimspeicher-zum-entladen-ins-stromnetz-sollen-aufgehoben-werden/
Das ergibt ein Gleichungssystem mit 6 Unbekannten. Ich hab aber nur 4
Eingangsvariablen. D.h. streng mathematisch nicht lösbar.
Die ganzen käuflichen Apps kriegen das aber irgendwie doch berechnet,
vermutlich weil es noch Randbedingungen gibt wie z.b.
Eine Randbedingung wird sein, dass Leistung nicht aus dem Nichts entsteht, sondern die Summe der Flüsse (einschließlich der Verluste) Null ist.
Bild_2025-04-16_220743479.png
sowas visualisiere ich mir im Home Assistant.
Bei der grau gestrichelten Kurve für die PV-Erzeugung könntest du noch einmal an der Einheit der Y-Achse arbeiten. Die Kurve zeigt die Leistung über die Zeit, an der Achse steht aber Energie (kWh) ;-)
Man konnte nur die EEG Umlage erhalten, wenn man nicht den Speicher aus
dem Netz laden konnte.
Es scheint sich aber geändert zu haben:...
Die Novelle vom Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) ist seit 30. Januar 2025 beschlossen, aber OHNE den Abschnitt Energy-Sharing. Somit bleibt das Akkuladen aus dem Netz weitgehend untersagt. Ausnahme: Unterschreitet der berechnete SOC eines Akkus den tatsächlichen (festgestellt bei der regelmäßigen interne SOC-Korrektur im Wechselrichter) UND wird „SOC low recovery“ dadurch unterschritten, so kann der Akku mit Netzstrom nachgeladen werden - bis ein sicherer Betrieb möglich ist. Das kann im Winter bei längeren Dunkel-Phasen auftreten.
Bei der grau gestrichelten Kurve für die PV-Erzeugung könntest du noch
einmal an der Einheit der Y-Achse arbeiten. Die Kurve zeigt die Leistung
über die Zeit, an der Achse steht aber Energie (kWh) ;-)
Die Grau gestrichelte Linie ist der Forecast. Die Balken sind das, was tatsächlich vom Dach kam. Da passt dann auch kWh als Einheit, denn jeder Balken repräsentiert eine Stunde. Das passt nicht jeden Tag so gut heute sieht es beispielsweise so aus:
(nicht über den hohen Grundverbrauch wundern, ich musste die Notheizung wieder anwerfen, Frauchen schimpfte... Aber ab Dienstag wird die Wärmepumpe eingebaut und heute in einer Woche ist das dann Geschichte.)
danke für die Anregungen.
Ich hab die Lösung gefunden und will sie euch nicht vorenthalten.
Mein Denkfehler war, daß ich versucht habe die Energieflüsse aus den Messwerten direkt zu berechnen (s. Grafik).
Dieses Bild sieht zwar in der Visualisierung gut aus, entspricht aber leider nicht der Realität weil darin der Wechselrichter fehlt.
@Martin, dein Beitrag hat mich am Ende auf die richtige Spur gebracht.
Die reale Struktur sieht so aus wie in der anderen Grafik dargestellt.
Nun lässt sich die Ausgangsleistung des Wechselrichters mittels 2 Formeln berechnen. Einmal aus dem Knoten bestehend aus der Leistung des Netzes und der Last, und das andere Mal aus der Summe der Leistungen von Batterie und PV (Wirkungsgrade mal vernachlässigt).
Und damit kann dann über den Energieerhaltungssatz so umgeformt werden, daß wieder die Visualisierung aus der 1. Grafik entsteht.
... Wobei mir jetzt wo ich die Lösung habe eigentlich die Visualisierung in der der Wechselrichter mit drin ist sogar besser gefällt weil weniger Schnickschnack und weniger unnützer Overhead.
Elektronen müssen nicht einzeln verhört werden ;-)
Egal ob Messung oder Vorhersage, die Kurve stellt die Leistung über die
Zeit dar, nicht die Energie. Letztere wäre das Integral.
Ja, schon klar, das wird ja mit den real erreichten Balken dann gemacht. Das Integral. Die Anzeige stimmt somit. Der Forecast ist nur das, was man wahrscheinlich an diesem Tag erreicht. Das ist in der Realität mal mehr, mal weniger, aber man kann damit schon arbeiten, denn die grobe Grenze genügt mir, um schon am Tag vorher entscheiden zu können, ob ich das Ladekabel ans Auto stecken kann, oder es nichts nützt. (Oder sich zu ärgern, weil man weiss, dass man 3/4 davon einspeist, da das Auto nicht da ist. :) )
Ich kann also damit leben und mir das Gebiet unter der Kurve gefüllt vorstellen, wenn ich denn so darauf bestünde. Tatsächlich hab ich mir die Einheit noch nie angesehen, da mir das relativ egal ist und meine Frau interessiert das überhaupt nicht.
... Wobei mir jetzt wo ich die Lösung habe eigentlich die Visualisierung
in der der Wechselrichter mit drin ist sogar besser gefällt weil weniger
Schnickschnack und weniger unnützer Overhead.
Mir währe das zu komplex. Aber wenn du es besser so findest, dann ist das doch ok.
Nein, eben nicht. Rainer hat Dich schon darauf hingewiesen. Die
Beschriftung an der Ordinate (PV-Erzeugung) muss "kW" und nicht "kWh"
heißen.
Und ich sagte es schonmal: Die Beschriftung interessiert mich nicht :) Mich interessieren die Balken. Ich werde jetzt jedenfalls nicht extra noch im Quellcode vom Home Assistant diese Einheit ändern.
Übrigens liegst du falsch, Uuu B. Die Einheit ist richtig. Jeder Balken zeigt die kWh an, die ich tatsächlich generiert oder verbraucht habe, in der jeweiligen Stunde. Reiner störte sich nur daran, dass der forecast eine Linie ist, kein Integral. Aber wie ich schon schrieb, ist das nur der zu erwartende Maximalwert, das reale Integral wird dann im Tagesverlauf gefüllt. Stunde für Stunde. Dabei sind die kWh auch die richtige Einheit, denn mein Zähler hat ebenfalls kWh drauf stehen und zählt genau das. Wenn ich keinen Verbrauch habe und 4kWh generiere, dann läuft der Einspeisezähler um genau diese 4kWh weiter, auch wenn dabei durchaus mal nur 100 oder mal 6000W vom Dach kommen in dieser Stunde.
Mag sein, dass es Haarspalterei ist. Da Du die forecast-Linie aber gestrichelt als Linie hast und nicht als stündlich isolierte "Klötzchen" kommt der falsche Eindruck auf. Und kWh je Stunde sind nunmal "kW", oder nicht? ;-)
die forecast linie ist einfach das zu erwartende maximum, theoretisch. Die Praxis zeigt, dass es eine, an manchen tagen bessere, an anderen schlechtere Annäherung ist.
Was die Balken angeht: das ist die Energie, die in 1h von der PV Anlage geliefert wurde, kWh ist somit korrekt. Ob ich das nun in Minuten, Stunden, Tage oder Wochen einteile, spielt am Ende keine Rolle. Stunden ist halt das gebräuchlichste. Da kommt überhaupt kein falscher Eindruck auf, du liegst einfach falsch.
