Die Energiegeschichte der Siedlerhütte

Auf der Seite Über die Siedler werden vollmundig Physik- und Energiegeschichten angekündigt. Deshalb ist eine Aufarbeitung dunkler Kapitel der Energiegeschichte der Siedlerhütte längst überfällig.

Das hierbei verwendete Datenmaterial stammt großteils noch nicht aus der Zählwerkstatt der Siedler, sondern aus kryptischen Postillen der Energieversorger aus der Zeit um die Jahrtausendwende. Insbesondere Ereignisse wie ein Wechsel des Abrechnungszeitraums stellen den Datenauswerter vor große Herausforderungen. Es sollen daher in erster Linie besondere Ereignisse anekdotisch-qualitativ beleuchtet werden.

Die Siedlerhütte ist ein typischer Pannonischer Streckhof, siehe dazu das folgende Video zum historischen Hintergrund dieser regionalen Baukultur. Wir hoffen, dass die Englischen Untertitel auch unseren überregionalen Lesern erlauben, dem Pannonischen O-Ton zu folgen:

Der Siedlerstreckhof durchlebte mehrere Maßnahmen zur Reduktion des Energieverbrauches. Entsprechend dem Schlusssatz dieses Videos wurde versucht, ein harmonisches Gleichgewicht zwischen Alt und Neu zu schaffen durch einen behutsamen Umgang mit dem historischen Erbe. Dass die unreflektierte Erhaltung des Status Quo aber kein Ziel war, zeigen folgende Bilder aus der dramatischsten Epoche der Siedlerhütte:

Pannonischer Streckhof, vor Dachbodenausbau.

Der Pannonische Streckhof, Stand Anfang 2008. Schlichte Formgebung durch ein Satteldach, das durch industriell anmutendes Baumaterial des 20. Jahrhunderts überzeugt (‚Well-Eternit‘).

Pannonischer Streckhof, Dachbodenausbau.

März 2008: Kurz nach Beginn der Invasion der Aliens Zimmermänner ist der Punkt der maximalen Zerstörung erreicht.

Pannonischer Streckhof, renoviert, ausgebautes Mansardendach.

2009: Die Siedlerhütte nach abgeschlossener Metamorphose – mit ‚Open Office‘ im neuen Mansardendachgeschoß. Die patentwürdige Anbringung der Satellitenschüssel wurde ermöglicht durch nachhaltige Wiederverwertung historischen Baumaterials.

Obwohl die beheizte Nutzfläche durch diese Aktion von 75 m2 auf 185 m2 um mehr als das Doppelte wuchs, verringerte sich die absolut benötigte Heizenergie sogar beträchtlich.

Aber der Reihe nach. Lasst uns die Energiegeschichte anhand des folgenden Diagramms reflektieren…

Heizenergie pro Jahr 1999-2015

Gesamte Heizenergie inkl. WW-Bereitung ab der ersten vollen Heizperiode 1999/2000 (= ‚2000‘), berechnet aus Gas- und/oder Stromverbrauch. Erst mit Beginn der LEO_2-Ära (2012/2013) werden auch die WW-Energien aufgezeichnet.

1999 bis 2003 – Die Jahrtausendwende

Damals hatten die Siedler noch andere Prioritäten. Die alte Gastherme, die im Maschinenraum an der Wand hing, tat unbeachtet und verlässlich ihren Dienst. Obwohl so manche Dusche zur Kneipp-Kur geriet, weil das Warmwasser noch im Durchlauf durch die Gastherme erhitzt wurde. Abgesehen von einem extrem milden Winter 2000/2001 lag der Gesamtenergieverbrauch bei beachtlichen 25.000kWh pro Jahr.

2004 – Mr. Monk schießt sich ein Eigentor

In einem Anfall von Ordnungswahn beschlossen die Siedler, den Dachboden vom Vermächtnis der Vorbesitzer zu befreien: Ein Haufen von jahrzehntealtem Mais-Stroh und mehrere Schichten endgelagerter Teppiche und Bodenbeläge. Nachdem sich die Staubwolke der Aufräumungsarbeiten verzogen hatte, währte die Freude nur kurz.

In der Siedlerküche kündigten plötzlich auftauchende Schimmelspuren an der Decke das Unheil schon lange vor der Gasrechnung mit einem traurigen High-Score von 30.000kWh pro Jahr an. Der ‚alte Dreck‘ war eine nicht ganz unwesentliche Dämmschicht gewesen …

2005 bis 2007 – Kontinuierliche Verbesserung

Angespornt von dieser Niederlage, war Irgendwer wild entschlossen, diese Scharte auszuwetzen: Dass der Energiebedarf bereits vor dem Umbau 2008 schon deutlich gesunken war, ist der Erneuerung von Fenstern und Außentüren sowie einer ersten Dämmung des ‚Mausbodens‚ mit Dämmwolle zu verdanken. Der Winter 2006/2007 war außerdem extrem warm.

Wie in späteren Siedlerprojekten, jagte schon in dieser Epoche eine Ad-Hoc-Innovation die andere:

Lastenaufzug im Selberbau

Irgendwessen Do-It-Youself-Lastenaufzug für Bauschutt.

2008 – DER Ausbau

Die Siedlerhütte durchlebte die oben schon dargestellte Metamorphose mit Dachgeschoßausbau und Anbringung einer Wärmeschutzfassade.

Auch zu diesem Zeitpunkt waren die Energievisionen der Siedler noch nicht vollständig ausgereift und angesichts der sonstigen großen Kommunkations- und Management-Herausforderungen in einem Bauvorhaben wurde dem Rat des Installateurs folgend ‚einfach‘ die vorhandene Gastherme gegen ein Gasbrennwert-Gerät getauscht.

Aus einem unscheinbaren ‚Nebenschauplatz‘ entwickelte sich ein einschneidendes Fundamentalerlebnis, das das Vertrauen zur Zunft der Rohrverleger grundlegend erschütterte und zusammen mit der Gaskrise 2009 die Entwicklung von LEO_2 einleitete.

2008 bis 2011 – Die Gas-Brennwert Jahre

Der Energieverbrauch war durch den Ausbau und die Brennwerttechnik trotz größerer Nutzfläche auf unter 18.000 kWh / Jahr gesunken.

Ab 2011 – Das LEO-Zeitalter

In der Saison 2011/12 wurde mit einer 3kW Mini-Brauchwasser-Wärmepumpe das LEO-Konzept (‚LEO_1‘) in der Praxis erstmals erprobt. Damals noch bivalent zusammen mit der Gasheizung. Schon in der darauffolgenden Heizperiode 2012/2013 ging LEO_2 als monovalentes Wärmepumpensystem für die Siedlerhütte in Betrieb. Ab diesem Zeitpunkt werden auch die Monitoring-Daten lückenlos erfasst.

Gleich die erste Saison 2012/2013 stellte LEO_2  mit einem außergewöhnlich langen und hartnäckigen Winter (was sich auch im Gesamtenergieverbrauch von fast 20.000 kWh auswirkte) auf eine harte Probe.

Heizenergie bezogen auf die beheizte Nutzfläche, 1999-2015

Gesamte von Gastherme und/oder Wärmepumpe benötigte Energie bezogen auf die beheizte Wohn- (und Arbeits-)Nutfläche, seit der Saison 2008/2009 (=’2009′) um einen Faktor 2,5 erhöht.

Die Siedler verbrauchten pro Quadratmeter in den Jahren 2009-2014 im Mittel ca. 92kWh inkl. Warmwasser – angesichts der 1920er Bodenplatte ein Wert, mit dem die Siedler sehr zufrieden sind – im Vergleich der Werte ohne Warmwasser typischer historischer Siedlerhütten.

2014/2015 beheizte die Wärmepumpe nur das Untergeschoß, im Obergeschoß kam der Bullerjan zum Einsatz. Dieses Holzheizexperiment hat gezeigt, dass der gute Wert durch die Kombination eines großen ‚Fast-Passiv-Dachgeschoßes‘ und eines Erdgeschoßes mit erbärmlicher Kennzahl zustande kommt: Bezieht man die gesamte Heizenergie für diese Saison nämlich nur auf die 75 m2 , erhält man 177 kWh/m2. Die Differenz der Gesamtenenergien für diese Saison und die ebenfalls milde Periode 2013/2014 betrug 4000 kWh – damit würde das 110 m2 Obergeschoß mit ca. 37 kWh/m2 beitragen.

Wärmepumpe und Photovoltaik: Neues aus der Zählwerkstatt

In Diskursen mit anderen Siedlern kommt immer wieder die Frage auf, ob man mit einer Photovoltaikanlage im Winter (in sinnvollem Ausmaß) Strom für die Wärmepumpe bereitstellen kann. Wir befragen daher wieder die Datenkrake!

Seit der ersten Optimierung des täglichen Warmwasserprogrammes hinsichtlich Photovoltaikstrom sind nun einige Monate vergangen: Das tägliche Maximum hat sich im Winter in den Vormittag verschoben (Winterzeit!) und wurde natürlich geringer. Allerdings liegt die PV-Leistung auch um die Wintersonnenwende bei Sonnenschein immer noch über der 2kW-Grenze:

PV-Leistung über Tageszeit, Dezember versus Mai

AC-Output-Leistung des PV-Generators(10 Module SO, 8 Module SW)  am Rekordtag mit der höchsten bisher gemessenen Tagesausbeute (32,9kWh) – im Vergleich zu dem ’schönsten‘ Tag in der Nähe des 21. Dezember. 2kW ist die Leistung, die die Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung benötigt. Die Dezemberdaten sind nach der Umstellung auf Winterzeit um eine Stunde ‚verschoben‘.

Für die Raumheizung können damit im Winter theoretisch noch die Zeiten unmittelbar vor und nach der mittäglichen ‚Warmwasser-Stunde‘ genutzt werden – wenn das Zentralgestirn sich denn auch zeigen würde!

In den folgenden Grafiken wird die tägliche und monatliche ‚Bilanz der elektrischen Energie‘ auf drei Arten dargestellt:

  1. Der Stromverbrauch der Siedlerhütte als Summe von direkt verbrauchtem PV-Strom und dem vom Netz bezogenen.
  2. Der erzeugte PV-Strom als Summe des direkt verbrauchten und des ins Netz eingespeisten Stroms.
  3. Der interne Stromverbrauch – also die Summe in (1) – aber dieses Mal als Summe der Energie für den Kompressor der Wärmepumpe und dem restlichen Haushaltsstrom inkl. Energie für Steuerung und Hilfspumpen.

Zum ersten Mal werden damit die Daten aus dem UVR1611-CMI-Logging, dem PV-Wechselrichter (Fronius Symo) und dem Smart Meter EM210 für den Eigenverbrauch friedlich vereint präsentiert.

Monatlicher Überblick, seit Start des Betriebes am 6. Mai 2015:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im jahr 2015, seit Inbetriebnahme Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Mai-Dez 2015

Mit Beginn der Heizsaison steigt ’schlagartig‘ der Eigenverbrauchsanteil (Direktverbrauch / Erzeugung), dafür fällt die Autarkiequote (Direkverbrauch / gesamter Verbrauch).

PV: Autarkiequote versus Eigenverbrauchsquote, Mai-Dez 2015

Sommer

Die Tagesbilanzen im Juli zeigen, dass es relativ einfach ist, im Sommer den Strombedarf der Wärmepumpe (für die Warmwasserbereitung) abzudecken. Der ist nämlich deutlich geringer als die sonstige Grundlast des Hauses.

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Januar 2016

Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Juli 2015

Winter

Im Dezember ist der tägliche Verbrauch dagegen deutlich höher als die gesamte tägliche Erzeugung, wofür die unersättliche Wärmepumpe verantwortlich ist. Der sonstige Strom ist im Winter ebenfalls leicht erhöht – durch mehr Licht und die Heizkreispumpen – was aber im Vergleich zum Kompressorstrom wenig ins Gewicht fällt.

Die Siedlerhütte hat einen Energiejahresbedarf inklusive Warmwasser von ca. 20.000kWh; der tägliche Heizenergiebedarf an einem sehr kalten Tag sind ca. 130kWh – das bedeutet ca. 33kWh WP-Strom bei einer Arbeitszahl von 4. Im milden Dezember 2015 wurden meist nicht einmal 25kWh inklusive Warmwasser benötigt:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Dezember 2015

Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Dezember 2015

Im Januar dagegen zeigt dann ein eher grimmiger Pannonischer Winter sein unfreundliches Gesicht: In den ersten Tagen waren die mittleren Außentemperaturen deutlich unter Null. Leider konnten die Siedler aber mangels Sonnenschein auch die bei Kälte höhere Effizienz ihres PV-Generators nicht ausnutzen – damit blieb der Solarertrag jämmerlich:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Januar 2016 Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Januar2015

Zusammenfassung

Man erkennt aus den Tagesbilanzen, dass im Sommer wie im Winter maximal ca. 10kWh PV-Strom pro Tag direkt verbraucht werden können (z.B. 5.7. im Vergleich zu 31.12.). Der wesentlich höhere Verbrauch an Heizstrom im Winter kann den maximalen Direktverbrauch damit nicht wesentlich erhöhen.

Die typische ‚Büro-Tagesgrundlast‘ in der Siedlerhütte sind ca. 500W. An einem langen (sonnigen) Sommertag können bis zu 6 kWh PV-Strom durch die Tagesdauerverbraucher genutzt werden. Die Wärmepumpe benötigt während der Mittagszeit weitere 1-2kWh (‚Warmwasser-Peak‘). Weitere Lastspitzen diverser Elektrogeräte wie Wasserkocher und Herd ergänzen die Gesamtsumme zu ca. 10kWh.

An einem kurzen (sonnigen) Wintertag kann der Bürobetrieb nur 3-4kWh verbrauchen. Zu Mittag kann die maximale PV-Leistung die Grundlast und den daraufgesetzten ‚Warmwasser-Peak‘ der Wärmepumpe gerade abdecken. Die Wärmepumpe liefert nun weitere Lastspitzen über den Tag verteilt – nur können diese nur teilweise durch PV Strom abgedeckt werden, genauso wie der Bedarf von Herd, Wasserkocher & Co.

Die detaillierte Datenauswertung zeigt anschaulich, was die Siedler intuitiv schon vermutet hatten:

  1. Bei guten Bedingungen lag an 7 sonnigen Tagen im Dezember 2015 die PV-Ernte zwischen 10 und maximal 13,5 kWh pro Tag. Der Tagesdurchschnitt kam in diesem Monat über bescheidene 5,3 kWh nicht hinaus.
  2. Bei einem täglichen Energiebedarf der Siedlerhütte von bis zu 45 kWh (ca. 10kWh Grundlast und 35kWh für die Wärmepumpe) werden zwar fast 80% des produzierten PV-Stromes direkt selbst verbraucht, angesichts der Grundlast ist der Beitrag für die Wärmepumpe dabei aber eher gering.
  3. Trotz Wärmepumpe können 20% der PV-Ernte nicht direkt genutzt werden. Das entspricht im Dezember 2015 ca. 35 kWh, also etwa dem Wärmepumpenstrombedarf von 1 Tag.
  4. Wenn man annimmt, dass der im Dezember 2015 direkt verbrauchte PV-Strom ausschließlich für die Wärmepumpe verwendet worden wäre, hätte man damit ca. 21% des Bedarfes decken können.

An der Kippe …

Die Zähl- und Messabenteuer der Siedler hatten zu folgendem Forschungsergebnis geführt:

Stromverbrauch in der Siederhuette, mit und ohne Lebensformen

Sommerlicher täglicher Stromverbrauch der Siedlerhütte – Haushalt, Warmwasser, Büro –  mit und ohne Lebensformen, Letzteres blau markiert. In der lebensformenfreien Zeit war auch die Wärmepumpe (zur Warmwassererzeugung) nicht in Betrieb.

Die Siedlerhütte beherbergt zwei Personen und ein Kleinstunternehmen. Somit erscheinen rund 10kWh pro Tag nicht so hoch, verglichen mit dem statistischen Durchschnitt von ca. 3500kWh/Jahr für einen Haushalt (Quelle, ohne Raumheizung).

Allerdings benötigt die Siedlerhütte schon alleine zur Aufrechterhaltung ihrer eigenen Lebensfunktionen (in Abwesenheit stromverbrauchender Siedler) 4 kWh pro Tag: Das entspricht einer durchschnittlichen Leistung von ca. 167W. Die Wärmepumpe benötigt dagegen täglich nur 1,5kWh für das Aufheizen von Warmwasser.

Also machten sich die Siedler auf die Suche nach den Grundlastverbrauchern. Datenblätter und Richtwerte wurden gegoogelt, unzählige Schalter und Stecker betätigt, und der Verlauf der benötigten Leistung gemessen…

Smart Meter EM210: Waschmaschine

Verlauf des aktuellen Verbrauchs minus Photovoltaik-Erzeugung. Beispiel-Messung: Waschmaschine an einem regnerischen Tag (Zähler mit Logger und LAN/WLAN-Anschluss, EM210 von B-Control)

Dabei drangen sie in Galaxien vor, die noch nie ein Mensch zuvor gesehen hat…

abenteuer-kippschalter

Die Forschungen rückten liebgewordene, aber unaufdringliche Errungenschaften der Zivilisation wieder einmal in den Brennpunkt:

zahnbuerste-ohne-bluetooth Eine elektrische Zahlbürste benötigt dauerhaft 1,5 W – also immerhin 6% der Leistung dieses sehr offensichtlichen Verbrauchers:

kuehles-licht

Insgesamt konnten alle 160W gefunden werden:

Die unaufdringlichen Kleinverbraucher benötigen ca. 12W: Klingel, Bewegungsmelder, Wasserenthärter, Zahnbürste, Uhr am Herd, Standby Mikrowelle, Nachtverbrauch PV-Wechselrichter.

Diverse Telefone und Headsets: 9W.

Der schlichte Siedlerkühlschrank (…kein Eiswürfelspender, keine Nuklearsprengkopfsteuerungen…) benötigt ca. 27W im Schnitt, 0,65kWh pro Tag.

Überraschung 1: Das Druck-/Scan-/Fax-Multifunktionsgerät benötigt per ‚Softbutton‘ ausgeschaltet fast genau die gleichen 8W wie im ‚Standyby‘-Modus!

Überraschung 2: Es war doch nicht so eine gute Idee, die betagte USV – zusätzlich zur neuen – noch weiterzuverwenden, für ein einziges angeschlossenes Gerät: Dauerverbrauch 4W.

backup-ups-es-war-einmal

Historische USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung), angeschafft vor der Jahrtausendwende, als durch eine Unpässlichkeit des Pannonischen Stromnetzes ansonsten jeden Tag pünktlich um 16:00 der Computer ‚kalt gestartet‘ wurde.

Überraschung 3: Auch im Hibernate-Zustand braucht so ein kleiner Siedler-Server 4W.

Keine Überraschung: Wie wir aus der Quantenphysik wissen, beeinflusst der Beobachter die Messung. D.h. unsere eigene Mess-, Monitor- und Steuerwut trägt die Hauptschuld an der Grundlast.

Server-/Technikraum im Büro – 35W Dauerverbrauch durch: CMI und BL-NET (die Logger von UVR1611 bzw. UVR16x2), die neue USV, Switch, unseren Router + WLAN-Access-Point, Modem des Internetproviders, ISDN-Netzabschluss.

Maschinenraum und Zählerkasten im Untergeschoß: 12W für die UVR, 10W für die Wärmepumpen-interne Steuerung, 22W für drei verschiedene Stromzähler: Siemens-AMIS-Zähler (TD-3511) des Netzbetreibers, unser Smart Meter (EM210) und ein unscheinbarer Subzähler für die Wärmepumpe. Dass Letzterer ohne ‚Smart‘ und ohne Logger immerhin 8W braucht, war eigentlich Überraschung 4.

Testlabor-Sünden: Ein Router ‚zum Testen‘, der dann doch immer an war, der Leckstrom alter ‚Test-Notebooks‘ , Bildschirm auf Standby, ein alter Drucker ‚in Reserve‘ und auf Stand-By‘, eine Zeitschaltuhr die wahrscheinlich mehr verbraucht als sie mangels Smartness bringt: ca 11W.

Zum sinnlosesten Gadget wurde gewählt: Ein Radiowecker mit 5W.

Auf der Basis dieser Liste wurde ein Einsparungspotential von ca. 40W erkannt und kompromisslos umgesetzt. Die alte USV, der Radiowecker, einige Telefone und der alte Drucker wurden außer Betrieb genommen. Der Multifunktionsdrucker, der Server und die ‚Test‘-Netzwerk-Ausrüstung auf Kippschalter-Betrieb umgestellt.

Ein schönes Ritual am Ende des Arbeitstages! Die Strompolizei drängt darauf, Geräte nicht nur ausgeschaltet, sondern auch wirklich ge-kipp-schaltert werden.

Kippschalter im Auge behalten

Die durch das Kippschaltern eingesparten 40W Dauerleistung mögen auf den ersten Blick vielleicht lächerlich erscheinen, wenn man an eine entsprechende Glühbirne denkt, die gerne zum Vergleich herangezogen wird. Aufs Jahr gerechnet (24h am Tag, 365 Tage im Jahr) ergibt das aber beachtliche 350kWh, also ein Zehntel (!) des durchschnittlichen Stromverbrauchs eines österreichischen Haushaltes …

Damit die Siedler jetzt nicht ob ihrer spartanischen Kippschalter-Lebensweise bedauert werden, hier noch ein Bild eines echten Lifestyle-Gadgets. Unser R2D2 sorgt seit heuer für einen feuchtigsärmeren Sommeralltag … genau dann, wenn Photovoltaik-Strom zur Verfügung steht.

R2D2

Die Kunst des Zählens

Es gibt drei Sorten von Menschen:
Die, die zählen können und die anderen.

–Quelle: Das Internet.

Zählen als Kunst und als Handwerk darf wahrlich nicht gering geschätzt werden. Das letzte Technologie-Auswahl-Projekt der Siedler zeigte dies wieder deutlich. In diesem Posting geht es um mehr oder weniger Intelligente Messgeräte zur Erfassung der elektrischen Energieströme zu und von der Siedlerhütte.

Derzeit kennen die Siedler die momentane Ausbeute ihres Kraftwerks genau, aber nicht ihren eigenen Verbrauch. Entsprechend dem ursprünglichem Anforderungskatalog im Projekt Sonne und Wölkchen loggt der Siedler-Wechselrichter alle 5 Minuten Messdaten (auf einen USB-Stick). Die Diagramme in den letzten Postings basieren auf diesen Daten.

Die sprichwörtliche Wankelmütigkeit der erneuerbaren Energie lässt sich veranschaulichen, wenn man in noch kürzeren Zeitabständen die aktuelle Leistung direkt von der Website des Wechselrichter abgreift (Danke, Powershell!) oder eine der anderen offenen Schnittstellen verwendet.

PV-Leistung, teilweise Wolken

Leistung nach Messung des Wechselrichters, beim Durchzug von Wolken. Durch die zwischenzeitliche Kühlung der Module fallen die Spitzen besonders hoch aus (4,77 kWp, verteilt auf SO- und SW-Dach)

Aber auch der Stromverbrauch der Siedler ist wankelmütig. Insgeheim hatten sie gehofft, dass ihr neuer elektronischer Zweirichtungszähler die 15-minütigen Messwerte schon in die Smarte Pannonische Cloud speichern würde. Aber: Der Zähler ist Borg, und nur schlau, wenn er an sein Kollektiv angeschlossen ist. Allerdings existiert die entsprechende Infrastruktur (PLC-Datenverbindungen, Datenkonzentratoren in Trafostationen) in Pannonien noch nicht.

Siemens-amis-td-3511-smart-meter

Links der neue Siemens-Zähler (TD-3511); im oberen linken Eck die IR-Schnittstelle.

Nach Jahren des Selbstablesens und Auf-der-Website-Abschickens des Zählerstandes von alten Ferraris-Zählers wurden die Siedler mit dem neuen Zähler wieder zurückgeworfen in eine Ära des Es-kommt-jährlich-irgendwer-ablesen. Dieser Irgendwer (nicht zu verwechseln mit Irgendwem, dem Chefingenieur!) kommt aber mit Hightec-Equipment – einem Infrarot-Lesekopf. Der bedauernswerte neue Zähler ist auch nur eine Zwischenlösung und wird vom Netzbetreiber in einigen Jahren durch einen wirklichen schlauen ersetzt werden.

Womit wir schon mitten in unserer spannenden Forschungsreise durch die Welt der möglichen technischen Lösungen sind, derweil wir noch täglich am Abend manuell die Messwerte vom Display des Zählers ablesen.

Die Anforderungen:

  • Mitloggen des Eigenverbrauchs, mindestens im Abstand von 15 Minuten, entsprechend dem offiziellen Messintervall. Output sollte eine simple CSV-Datei sein, die sich dann auf die bewährte Weise in die Datenkrake der Siedler importieren lässt.
  • Wenn möglich: Erfassung von Daten für die drei Phasen – auch wenn das die Schieflastigkeit der über Jahrzehnte gewachsenen Elektro-Infrastruktur der Siedlerhütte schonungslos demonstrieren wird.
  • Idealerweise mit Option zum ‚Mitschauen‘ in kürzeren Abständen, z.B. um eine Spannungsspitze beim Einschalten eines Gerätes zu verfolgen.
  • Speichern der Daten in einem energiesparenden Logger, also ohne Notwendigkeit, einen ‚Datenerfassungs-PC‘ laufen zu haben.
  • Zugriff über ein auch für Computer-Fuzzis interpretierbares Protokoll – auch wenn es sehr interessant wäre, sich in weitere Protokolle einzuarbeiten.
  • Idealerweise auch über WLAN, also Minimierung der zusätzlich nötigen Verkabelung.
  • Wenn Funkprotokoll, dann möglichst so, dass man dieses nicht 24/7 aktiviviert haben muss, um den Energieverbrauch des Zählers zu optimieren.

Folgende Lösungen hatten die Siedler ins Auge gefasst:

M-Bus-Modul des offiziellen Smart Meters: Der Siemens-AMIS-Zähler (TD-3511) verfügt über die Option, ein Modul für die Datenerfassung über M-Bus anzuschließen. Dieses Modul wurde früher den Kunden im Herkunftsland der Siedler angeboten (zur Selbstinstallation). Die Siedler-Steuerung könnte prinzipiell mittels Buskonverter M-Bus auf CAN-Bus umsetzen. Diese Lösung scheitert an zwei Dingen:

IR-Schnittstelle des Zählers: Diese Schnittstelle (IEC 62056-21) wird für Service-Zwecke verwendet, kann aber auch die vom Großen Regulator gewünschte unidirektionale Kundenschnittstelle darstellen. Jener eben erwähnte innovative Netzbetreiber aus der Siedler-Heimat nutzt die IR-Datenausgabe als Kundenschnittstelle und bietet seinen Siedlern hier ein ‚Paket‘ an (Edit 2017: Link zum Paket ging nicht mehr, ersetzt durch archivierte Version).

Siedler aus einem anderen Bundesland müssten die Einzelkomponenten kaufen  – Loxone Miniserver Go oder klassischer Loxone Miniserver plus Loxone Air Base Extension, und das Zählerinterface Air. Zur Inbetriebname ist der individuelle Zähler-/Kundenschlüssel nötig; diesen würden die Siedler von Ihrem Pannonischen Netzbetreiber erhalten. Dann müsste noch ein Logging-Baustein konfiguriert werden und der Miniserver wird zum Datenlogger.

  • Vorteil und Versuchung: Endlich wieder in eine neue Steuerungswelt einarbeiten – Spielzeug-Alarm!
  • Nachteil: Eben dieses.

Elektronik-Bastlerei: Genau für den Zähler TD-3511 bietet volkszaehler.org auch eine Anleitung zur Datenkommunikation und zum Selber-Löten der entsprechenden Bauteile. Vor- und Nachteile wie gerade beschrieben, nur krasser (dafür viel billiger).

Das fremdkontrollierte Smart Meter zum Wechselrichter. Jeder Wechselrichterhersteller hat mittlerweile nicht nur eine Cloud, sondern googleartige künstliche Intelligenz (inkl. Konsultation eines Internet-Wetterorakels) und natürlich diverse Apps. Um diese schönen animierten Bildchen vom Energietransport zwischen Wechselrichter, Batterie und Hausnetz anzeigen zu können, muss die App auch die lokalen Eigenverbrauchsdaten kennen. Das wird durch den Einbau eines Smart Meters des Wechselrichterherstellers gelöst, der mit dem Wechselrichter kommuniziert (Z.B.: SMA Smart Meter, Fronius Smart Meter).

  • Vorteil: Logging integriert mit denen der PV-Erzeugung – im Fall der Siedler am gleichen Logging-USB-Stick, also nur ein CSV-Import, bzw. Nutzung der gleichen sonstigen Schnittstelle am Wechselrichter (wie Modbus TCP)
  • Nachteile: (1) Warum muss die Cloud den Siedler-Eigenverbrauch kennen, der einen Fingerabdruck ihres aufregenden Lebens liefert? (2) Noch ein Kabel vom Wechselrichter zum Zählerkasten, da der Zähler ja unmittelbar hinter dem ‚offiziellen‘ montiert wird.

Glücklicherweise ist es nicht so schwierig herauszufinden, welches OEM-Gerät hinter den ‚re-brand-eten‘ Zählern steckt und so stoßen die Siedler auf diese Variante:

Ein eigenes Smart Meter mit Loggerfunktion misst – unabhängig vom Logger des Wechselrichters – direkt hinter dem dummen schlauen Siemenszähler die eingepeiste und gelieferte Energie auf den drei Phasen und speichert sie lokal in einem Logfile. Diese Datei kann über LAN oder WLAN abgeholt werden.

In der Endauswahl waren folgende Typen – alles Zweirichtungs-Drehstromzähler mit Logging und TCP/IP-Schnittstelle:

  • EM210 von TQ-Systems / B-Control: Daten im Logfile alle Minuten, Echtzeit-‚Mitschauen‘ in höherer Auflösung über eine Website, WLAN und LAN. Allerdings kein Echtzeit-Logging über Protokolle wie Modbus TCP.
  • EM300 von TQ-Systems / B-Control: Gleiches Gerät wie der EM210, aber Echtzeitlogging in konfigurierbaren und viel kleineren Abständen – über Modbus RTU, Modbus TCP. Der Webserver wird nur zur Konfiguration verwendet. Es wäre interesant, Tools wie dieses zu verwenden, aber: Damit muss beim Loggen immer ein PC mitlaufen.
  • EMU Professional mit TCP/IP-Modul: Ähnlicher Funktionsunmfang wie der EM210, aber ohne WLAN (und mit einem Firmenlogo, das die Siedler unmittelbar anspricht). Pluspunkt: die ausführliche Doku der Schnittstelle.

Nach einem langen Auswahlprozess wurde es dann der EM210. Die Siedler sind zuversichtlich, ggf. das fehlende hochaufgelöste Echtzeitlogging über die bewährte Methode ‚Live-Logging-HTTP-Parsen‘ lösen zu können. Trotz aller Begeisterung für hochauslösendes Logging sollte nicht vergessen werden, dass auch der abrechnungsrelevante Zähler einen Lastgang mit 15-Minuten-Werten speichert.

Hier ist er jetzt – mit einem entzückenden Produktnamen!! – und wartet auf seine Installation.

herzstueck-em210_______________________

Der übliche Disclaimer: Die Siedler betreiben keinen Handel mit Elektronik. Die Nennung von Produkt- und Herstellernamen stellt keine Werbung dar und soll aussschließlich anderen Siedlern Recherche-Arbeit ersparen – hier gibt es keine ’sponsored posts‘. Wir recherchieren sorgfältig, sind aber auch nur menschliche Lebensformen: Fehler nicht ausgeschlossen.

Sonne und Wölkchen (4)

Gespannt warten die Siedler auf die Startfreigabe ihrer pannonischen Kommandozentrale – die letzte Phase des Projektes Sonne und Wölkchen muss noch gezündet werden.

Leider konnte ihr Held, der Solarzwerg, immer noch nicht in Betrieb gehen. Aber nach den letzten Erfahrungen beginnen die Siedler die Argumente der Amtsstuben zu verstehen: So eine Sonnenstromanlage ist nämlich unglaublich gefährlich und dementsprechend aufwändig sind die Sicherheitsmaßnahmen!

Mit dem üblichen Argument…

Waunn ma scho amoi dabei san…

(Deutsch: Wenn wir nun schon dabei sind…)

wurde endlich auch das Teilprojekt Blitzuschutz abgewickelt. Das Blitzortungssystem liefert für den Standort der Siedlerhütte eine Einschlagswahrscheinlichkeit von weniger als 1x in 1000 Jahren – diese galt es zu minimieren. Dank einer stetigen Weiterentwicklung der Normen in den letzten Jahren gelang es den Siedlern zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen:

  1. Die lokale Wirtschaft, Sparte: Blitz im Logo, wurde überaus kräftig angekurbelt.
  2. Die Siedler können sich nun mit den mutmaßlich höchsten Fangspitzen und dem engmaschigsten Faraday-Käfig in Nord-Pannonien brüsten.

Die Abwehranlage bietet Schutz vor Angriffen mit EMP-Kanonen oder vor Waffen extraterrestrischen Ursprungs sowie konventionellen Blitzen. Also eine perfekte Ergänzung zu den schwarzen Alien-Abwehrschilden!

Photovoltaik und Blitzschutz

Ein eventuellen Einbruch der PV-Leistung durch die Verschattung mit diesen Spitzen wird gerne in Kauf genommen – vor allem, da der Blitzschutz so gut zu den innovativen aufputz verlegten Alurohren für die Wechselrichterverkabelung passt:

Alien-Abwehr-Anlage

Weitere Kunstwerke wie die Anlage für die Kommunikation mit außerirdischen Lebensformern bilden einen spannenden Kontrast:

Alien-Abwehr

An Sicherheit wird nicht gespart! Das ist fast ein Slogan aus dem aktuellen Wahlkampf im gefährlichen pannonischen Grenzland!

Natürlich wurde ein mit Prüfzertifikaten überhäufter Wechselrichter eines namhaften Österreichischen Herstellers eingebaut, sowie ein externer Überspannungsableiter. Aber am meisten erfreut die Siedler ihr Feuerwehrschalter:

Rote Nase für die Sicherheit

Obwohl man ihn eine clevere PR-Maßnahme für die Clini-Clowns vermuten könnte, wird damit wird die DC-Leitung vom Wechselrichter zu den Modulen stromlos geschaltet.

Will man den Strom wieder einschalten, muss das Gegenstück am Dach aktiviert werden. Auch bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes wird der Feuerwehrschalter aktiv. Das ist sehr interessant, weil die unterbrechungsfreie Stromversorgung der EDV-Anlage der Siedler täglich um 16:00 per Fiepen einen kurzen Spannungseinbruch meldet.

Das häufige Wiedereinschalten am Dach würde nun – vor allem bei unwirtlichen Wetterverhältnissen – das ganze Konzept zur Erhöhung der Sicherheit für die Lebensformen in der Siedlerhütte gefährden!

Nachdem die Siedler nicht über einen klassischen Dachboden verfügen bzw. in diesem forschen und leben, stellte das eine innenarchitektonische Herausforderung dar. Aber sie haben Glück: Die benötigte ‚Dacheinheit‘ muss für zwei MPP-Tracker ausgelegt sein –  von allen Schaltern der Baureihe hat dieses Ding das größte Verhältnis von Größe des Kastens zum Inhalt, passend zur strategischen Bedeutung dieser Komponente:

Eine graue Box fuer eine rote Nase

Das ist genau jene Art von Deko, die sich die Siedler immer schon in ihrer verwinkelten Dachlandschaft gewünscht hatten:

Feuerwehrschalter als Kunstwerk

Feuerwehrschalter als Gestaltungselement in der Innenarchitektur

Was jetzt noch fehlt,  um das Gesamtkunstwerk abzurunden, ist eine ebenso ansprechende Gestaltung des Leitsystems für die Einsatzkräfte!

PV-Schild

Fortsetzung folgt

Sonne und Wölkchen (3)

Die Siedler hatten dem Naturschauspiel erwartungsvoll entgegen geblickt. Erleichtert hatten Sie einer Postille des Pannonischen Netzbetreibers entnehmen können, dass sich jener „umfassend auf die Sonnenfinsternis am 20. März vorbereitet hatte und gut gerüstet war“. Es bestand

„…. keine unmittelbare Bedrohung für die Versorgungssicherheit in Österreich…“

Was lag also näher, als wie angekündigt selbst am nächsten Anschlag auf die Netzstabilität mitzuarbeiten?

Geheimnisvolle dunkle Energieschildee (?). Zeitpunkt: Vor Sonnenaufgang am Tag der Sonnenfinsternis.

Geheimnisvolle dunkle Energieschilde (?). Zeitpunkt: Vor Sonnenaufgang am Tag der Sonnenfinsternis.

Gerade am Tag der Sonnenfinsternis sollten die Photovoltaik-Paneele montiert werden. Aber bereits zum Beginn der Arbeiten wurden die Siedler vor eine unerwartete Herausforderung gestellt. Die Architektur der Siedlerhütte mit ihrem ortsunüblichen Kommandodeck (Obergeschoß mit hohem Mansardendach) sowie die geringfüg zu kurz geratene Aufstiegshilfe erforderten Improvisationstalent:

PV Installation Range Extender

Um die Patentierung des Biomasse-basierten, modularen ‚PV Installation Range Extender‘ nicht zu gefährden, können wir nicht alle Details preisgeben.

Bestens vorbereitet durch das mehrfache Studium aller Filme der Bourne-Serie wussten die Siedler von Geheimprogrammen zur genetischen Manipulation und heuerten einen Spezialtrupp an. Nur die Spiderman-artigen bionischen (Hand-)Schuhe machten die Montage auf dem schmalen Dach der Siedler möglich.

Vor Sonnenuntergang

Arbeiten am südwestseitigen Dach – kurz vor Sonnenuntergang.

Da das Foto-Equipment der Siedler technologisch weniger ausgereift war als die Kamera-Augen-Implantate der Spezialagenten, konnte der Abschluss der Montagearbeiten bei völliger Dunkelheit leider nicht dokumentiert werden. Wie dieses Foto zeigt, ist es außerdem gar nicht einfach, die neuen Energieschilde aus der Perspektive des unvoreingenommen Passanten auszumachen.

Einzig vom Chefsessel des Chefingenieurs aus können die neuen Module in Zukunft bei der Stromernte bewundert werden:

PV-Module, südostseitige Dachfläche

PV-Module auf der südost-seitigen Dachfläche. In dezentem schwarz, passend zur Farbe des Kollektors, ganz rechts im Hintergrund sichtbar.

Die Siedler freuen sich, die Energie der Sonne nun in Zukunft auf drei Arten ernten zu können. Die eigenwillige Dachform hatte sich letzendlich als überaus vorteilhaft herausgestellt!

  • Die effektivsten Solarkollektoren mit steilem Anstellwinkel sind optimal für die direkte Strahlungsernte bei tiefstehender Wintersonne.
  • Die Photovoltaik-Module auf der oberen Dachfläche mit einem optimalen  Neigungswinkel von 30° ernten die elektrische Energie für die Wärmepumpe.
  • Der Kollektor nimmt neben der Sonnenstrahlung auch bei niedrigen Temperaturen und in der Nacht Energie durch Konvektion aus der Luft aus und erntet damit die Umweltenergie für die Wärmepumpe.

Fortsetzung folgt…

Sonne und Wölkchen

Um dem Image als Rastlose Siedler gerecht zu werden, sind eben diese ständig auf der Suche nach neuen Herausforderungen.

Als Inspiration kam das Blog des Solarzwergs gerade recht: Ein innovativer urbaner Siedler im einsamen Kampf gegen gnadenlose Bürokraten. Das wollten die Pannonischen Siedler auch.

Leider wurden sie bis jetzt enttäuscht, vielleicht auch weil sie sich für die Errichtung eines Solargiganten (vulgo: 5kWp-Photovoltaikanlage) interessieren: Die für die Genehmigung einer netzparallelen Erzeugungsanlage bzw. eines geringfügigen Bauvorhabens zuständigen Amtsstuben erweisen sich überraschenderweise als sehr kundenorientiert.

Nur ein kleines Wölkchen des Zweifels zieht auf – auch Cloud genannt: Die Siedler sind ja bekanntermaßen Logging-Freaks und haben gerne volle Kontrolle über ihre Datenkrake. Eine Recherche verschiedener Smart Energy Management Solutions zeigt, dass das nicht alle Hersteller von Photovoltaik-Wechselrichtern so sehen.

In einschlägigen subversiven Kreisen (vulgo: PV-Freak-Foren) vernimmt man so manche Horrorgeschichte. Batterien wurden durch ein Remote-Firmwareupdate (…. hier gehen uns die Metaphern aus…) lahmgelegt und der dunkle Herrscher über das so genannte Portal musste wochenlang bekniet werden, die zuletzt funktionierende Firmware wieder einzuspielen.

Das 'Portal' ...

Mit gesundem Misstrauen hält Irgendwer Respektabstand zu diesem Portal …

Skeptisch stimmt die Siedler auch, dass das allwissende Portal ihre kompletten Messdaten kennen soll. Das El(k)ement kann sich nur mühsam zurückhalten, die propagierten Lösungen zu testen die irgendwas mit einer Himbeere zu tun haben müssen: Fieserweise könnte man ja versuchen, die für das dunkle Portal bestimmten Daten abzufangen…

Natürlich sind die Siedler verwöhnt von ihren vorhandenen Logging-Spielzeugen und der als selbstverständlich vorausgesetzten Funktion, uneingeschränkt auf die eigenen Daten zuzugreifen, die primär auf einem lokalen Datenträger abgespeichert werden.

Daneben sollten durch den Solargiganten auch folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • Die verwinkelte Dachlandschaft der Siedlerhütte soll möglichst optimal zur Energiegewinnung genutzt werden.
  • Die Ernüchterung darüber, dass man zwar einen Solarstrom-Generator besitzt, aber bei Netzausfall dann trotzdem keine elektrische Energie zur Verfügung hat, soll den Siedlern erspart bleiben. Der Chefingenieur würde sich freuen, wenn man dafür keinen Schaltschrank braucht, der Scotty’s Maschinenraum in den Schatten stellt.
  • Trotz hoher Technikaffinität und der Freude über viele Kästchen mit Kabelanschlüssen und bunten Lichtern soll die Anzahl eben jener minimiert werden. Die Siedler hätten ansonsten einen knallgelben Inselwechselrichter (mit SD-Karte zur lokalen Datenablage!) und seinen roten Freund, den Netzwechselrichter, schon fast ins Herz geschlossen gehabt.
  • Auch die Ästhetik darf nicht zu kurz kommen und die Photovoltaik-Module sollen in dezentem Schwarz auch zum Kollektor passen.

Würde nicht konkrete Hoffnung bestehen, dass die Sonne dieses Wölkchen des Zweifels durchbrechen wird, würde es dieses Posting wahrscheinlich nicht geben.

Platz für ein unsichtbares Solarkraftwerk

Selbst wenn es hier ein Solarkraftwerk geben sollte – es wird anderen Siedlern verborgen bleiben.

Fortsetzung folgt…