Solarenergiespeicher Bluetti EP500 Pro: Wie ich versuche, autark zu werden - erste Bilanz
Im September vergangenen Jahres startete ich meinen Versuch, autark zu werden . Seither versorge ich mein Arbeitszimmer mit zwölf Solarpanels à 200 Watt und einer Bluetti EP500 Pro - es braucht bei uns im Haus am meisten Strom, da dort den ganzen Tag mein Computer, mein 4K-Monitor, der Router und viele kleinere Verbraucher angeschlossen sind. Nach knapp einem Jahr ist es Zeit für eine erste Auswertung.
Dafür muss ich erst an die Daten kommen und entwickle dafür ein Gerät namens DBBridge. Die gewonnenen Daten zeigen mir, dass ich im Sommer sehr viel Energie zur Verfügung habe. Daraus entsteht die Idee, ein bisschen davon ins Haus einzuspeisen - und auch das mit dem selbstentwickelten Gerät zu steuern.
Der nachfolgende Bericht zeigt zwar meine persönlichen Erfahrungen mit der Bluetti EP500 Pro, aber die dargestellten Überlegungen gelten vermutlich für alle derartigen Energiespeicher. Das von mir im Text erwähnte Gerät wird von Anwendern von EP500, EP500 Pro, AC200max (mit Einschränkung), AC300 oder AC500 eingesetzt.
An die Daten für meine erste Bilanz zu kommen, ist gar nicht so einfach. Um die notwendigen täglichen Daten zu erfassen, habe ich schon kurz nach der Inbetriebnahme nach Lösungen gesucht. Leider bietet Bluetti keine Möglichkeit an, die Informationen irgendwie zu sammeln und zu visualisieren. Ich musste also selbst kreativ werden.
Was ich über mein autarkes Arbeitszimmer herausfinde
Immerhin bietet Bluetti eine App an, die ich in der Android-Version auf meinem Smartphone installiert habe. Mit dieser kann man die wichtigsten Daten live sehen, aber nicht dauerhaft erfassen. Außerdem ist es mit der App möglich, den DC- und den AC-Ausgang ein- und auszuschalten.
Da die Bluetti bei mir im Arbeitszimmer so steht, dass ich das Display nicht sehen kann, nutzte ich das Smartphone auch gerne, um zu sehen, wie viel Energie gerade über die Solarpanels hereinkommt oder wie viel Energie ich momentan verbrauche. Leider wurde die Bluetooth-Verbindung immer wieder unterbrochen und auch das Smartphone schaltete nach ein paar Minuten das Display dunkel. Klar kann man das ändern, aber das Smartphone ist ja auch für andere Zwecke da und sollte nicht als dauerhaftes Ferndisplay für die Bluetti nötig sein.
Der einzige kumulierte Wert, der angeboten wurde, war die mit der Bluetti erfasste Gesamtenergie in kWh. In der neuesten Version der App steht der Wert aber offenbar nicht mehr zur Verfügung, was gut ist, weil er meiner Ansicht nach nicht stimmte.
Von schlauen Menschen profitieren
Aber die App zeigte, dass die Bluetti eine Bluetooth-Verbindung hat, die offensichtlich sogar in zwei Richtungen funktioniert. Das heißt, es musste irgendwie über Bluetooth möglich sein, Verbindung mit der Bluetti aufzunehmen. Das motivierte mich nachzusehen, ob vielleicht schon andere Menschen damit irgendetwas gemacht hatten.
Ich begann eine Recherche im Internet und stieß auf dieses Forum(öffnet im neuen Fenster) , wo ich einen User namens chromedshark fand. Dieser hatte das Bluetooth-Protokoll der Bluetti reverse engineered und eine Kommunikation mit einem Raspberry Pi über die Programmiersprache Python entwickelt. Damit ist es möglich, sich über MQTT mit Home Assistant(öffnet im neuen Fenster) zu verbinden, und wer sich damit auskennt, hat dadurch eine Fülle von Möglichkeiten. Ich kenne mich damit nicht aus.
Mein Ziel war ein anderes. Ich wollte ein TTGO-T-Display(öffnet im neuen Fenster) als Ferndisplay nutzen und mit dessen Hilfe die Daten über Wi-Fi in eine MySQL-Datenbank schreiben. Allerdings hatte ich keine Ahnung von Bluetooth und es dauerte viele Tage, bis es mir endlich gelang, eine Verbindung mit der Bluetti herzustellen. Umso größer war meine Freude und flugs programmierte ich noch die Ausgabe auf dem Display dazu, so dass ich jetzt auf dem Schreibtisch die wichtigsten Daten sehen kann:
- DC input (Eingang des Solarstroms)
- AC input (Eingang des Netzstroms)
- DC output
- AC output
- Kapazität
Da ich schon etwas Erfahrung mit der Programmierung des TTGO-T-Display hatte, war es jetzt kein großes Problem mehr, diese Daten über Wi-Fi in eine MySQL-Datenbank zu schreiben, die bei mir sowieso schon seit Jahren auf einem Raspberry Pi läuft. Damit war mein Produkt DBBridge(öffnet im neuen Fenster) geboren, das nun jede Minute die auf dem Display angezeigten Daten in eine Tabelle namens bluetti in die Datenbank schrieb.
Mittlerweile gibt es auch von einem anderen Entwickler eine Open-Source-Lösung(öffnet im neuen Fenster) auf Basis des Mikrocontrollers ESP32, der auch dem von mir verwendeten TTGO-T-Display zugrunde liegt, das direkt das MQTT-Protokoll unterstützt.
Daten allein reichen nicht - ich verschaffe mir Überblick
Nach ein paar Tagen wurde aber klar, dass die so entstehende Datenwüste zwar sehr interessant war, aber keinen schnellen Überblick über die Werte ermöglichte, die mich tatsächlich interessierten. Es musste eine schicke Auswertung her und ich setzte mich wieder hin, um mit PHP, Javascript, HTML und einer Prise SQL eine kleine Webanwendung zu programmieren(öffnet im neuen Fenster) , die das für mich erledigt.
Sie zeigt mir jetzt im oberen Bereich die Tagesmaximalleistung, die aktuelle Kapazität, den bisherigen Gesamtertrag und die eingesparten Kosten an. Darunter ist der Kapazitätsverlauf der letzten Stunden und direkt daneben sind die Erträge der letzten zehn Tage in kWh zu sehen. Und noch einmal darunter kann man einen detaillierten Verlauf aller Werte des Tages sehen und sogar hineinzoomen.
Wahrscheinlich wäre das einfacher mit Home Assistant(öffnet im neuen Fenster) gegangen. Aber damit kenne ich mich nicht aus und es machte mir Freude, eine eigene Lösung zu entwickeln. Für die Erzeugung der Grafiken arbeitete ich mich in Apexcharts(öffnet im neuen Fenster) ein.
Da meine Anwendung, abgesehen von ein paar kurzen Unterbrechungen aufgrund gelegentlicher Fehlersuche und einmal wegen eines dummen Fehlers von mir, jetzt seit rund einem Dreivierteljahr läuft, kann ich hier einiges an interessanten Zahlen bieten:
Seit dem Tag der Datenerfassung (30. September 2022) bis heute (8. August 2023) sind in der Tabelle bluetti über 408.000 Datensätze zusammengekommen. Da das für numerische Auswertungen doch ein bisschen viel ist, werden bestimmte Werte jede Stunde in einer zweiten Tabelle namens daysum konsolidiert. Auf Basis dieser Tabelle habe ich mit folgenden SQL-Statements die Auswertungen für diesen Artikel gemacht.
Die Monatsübersicht:
SELECT
DATE_FORMAT(day,' Prozentb'),
ROUND(AVG(dc_input_power), 2),
ROUND(AVG(dc_output_power), 2),
ROUND(AVG(ac_input_power), 2),
ROUND(AVG(ac_output_power), 2)
FROM daysum
GROUP BY MONTH(day)
ORDER BY day;
Die Wintermonate (Dezember, Januar und Februar):
SELECT
ROUND(AVG(dc_input_power), 2),
ROUND(AVG(dc_output_power), 2),
ROUND(AVG(ac_input_power), 2),
ROUND(AVG(ac_output_power), 2)
FROM daysum
WHERE day >= '2022-12-01' and day <= '2023-02-29'
ORDER BY day;
Die Sommermonate (die restlichen Monate):
SELECT
ROUND(AVG(dc_input_power), 2),
ROUND(AVG(dc_output_power), 2),
ROUND(AVG(ac_input_power), 2),
ROUND(AVG(ac_output_power), 2)
FROM daysum
WHERE day >= '2023-03-01' and day <= '2023-11-30'
ORDER BY day;
Die von den beiden Statements gelieferten Daten habe ich in der nachfolgenden Grafik zusammengefasst:
Wie man erkennen kann, habe ich in den neun Sommermonaten jeden Tag im Schnitt immer über 5 kWh Ertrag hereinbekommen und in den drei Wintermonaten immer noch deutlich über 1 kWh. Und das war diesmal ein wirklich übler Winter, der nahezu jeden Tag mit einer grauen Wolkendecke aufwartete. Auch der Spätsommer ist in den letzten drei Wochen ziemlich abgerutscht. Ich finde den vielen Regen zwar sehr gut für unseren ausgetrockneten heimischen Boden, aber es schlägt auch ein bisschen aufs Gemüt.
In der Praxis war es so, dass ich das Hausnetz im Winter jeden Tag benötigte und in den Sommermonaten nahezu gar nicht. Wochenlang war mein Arbeitszimmer ab dem Frühling eine reine Inselanlage. Ich denke, wäre es in diesem Jahr ein halbwegs normaler Sommer gewesen, hätte ich das Hausnetz überhaupt nicht gebraucht. Doch durch den vielen Regen und den damit verbundenen grauen Himmel der letzten Wochen musste ich zuletzt an einzelnen Tagen für kurze Zeit das Hausnetz bemühen.
Ein Tag im Leben eines Teilautarken
Natürlich kann ich meine Daten auch detailliert betrachten. Das sieht dann für einen typischen Wintertag so aus:
Bei der EP500 Pro kann ich den maximalen Strom, mit dem sie über das Hausnetz geladen wird, in vier Stufen einstellen (3, 5, 7 oder 10 A oder sogar frei zwischen 1 und 10 A). Ich habe sie auf 7 Ampere eingestellt, was zu einer maximalen Ladeleistung von 1.600 Watt führt. Diese wird immer genau dann für wenige Minuten aktiviert, wenn die Kapazität unter die sogenannte Reservierte Kapazität im PV Priority UPS Mode fällt. Die war bei mir zu diesem Zeitpunkt auf 70 Prozent gesetzt. Es wird dann so lange geladen, bis die Kapazität wieder über 70 Prozent gestiegen ist. Das sind bei mir immer nur wenige Minuten und ist in der Nacht dreimal passiert.
Anschließend zieht die Bluetti weiter Strom, aber nur noch mit einer Stärke knapp unter dem gerade verbrauchten Strom, bis die Kapazität wieder unter die eingestellte Reservierte Kapazität fällt. Um etwa 8:22 Uhr kommt erstmals etwas Solarstrom mit 3 Watt rein. Das steigert sich bis mittags auf fast 800 Watt. Ab 12 Uhr wird so viel Solarstrom eingespeist, dass mein Zimmer auch ohne Hausnetz ausreichend versorgt werden kann, so dass die Bluetti das Laden über das Hausnetz deaktiviert und erst abends um 21:49 Uhr wieder aktiviert.
Offenbar habe ich an diesem Tag die Reservierte Kapazität auf 80 Prozent gesetzt, da jetzt das Hausnetz so lange lädt, bis die Kapazität auf 81 Prozent gestiegen ist, und erst dann wieder in den Erhaltungsmodus zurückgeht. Um die Mittagszeit habe ich irgendetwas mit dem DC-Ausgang gemacht, denn es sind ein paar Ausschläge zu sehen.
Es ist auch sehr schön zu erkennen, was ich wann gemacht habe. Ist mein Computer ausgeschaltet, liegt die blaue Linie bei ungefähr 80 Watt, schreibe oder programmiere ich, geht die Leistung auf etwa 250 Watt hoch, und verwende ich eine Grafikkarte, um RDR2 zu spielen oder mit Stable Diffusion zu experimentieren, steigt die Leistung auf über 400 Watt an.
Ein Tag im Frühsommer
Dies war ein Tag, an dem ich im Urlaub war, darum geht die blaue Linie mit dem AC-Verbrauch nie über ca. 80 Watt und DBBridge lässt den DC-Ausgang entsprechend dem niedrigen AC-Stromverbrauch ununterbrochen auf ON, was in der Praxis bedeutet, dass der daran angeschlossene Mikrowechselrichter rund um die Uhr mit 180 Watt ins Haus einspeist. Ab etwa 12:30 Uhr ist die Bluetti voll und unterbricht daher immer wieder die Solarstromzufuhr für einige Minuten.
An der Kapazitätsgrafik ist schön zu sehen, wie dabei der Energiegehalt der EP500 Pro von 0 bis 8 Uhr von 70 auf 30 Prozent sinkt und dann bis etwa 13 Uhr wieder auf 100 Prozent geladen wird. Diese 100 Prozent werden bis etwa 16 Uhr gehalten und sinken dann bis zum Anfang des nächsten Tages wieder auf 70 Prozent. Das heißt: Selbst an einem Tag, an dem ich in meinem Arbeitszimmer meinen Computer überhaupt nicht eingeschaltet hatte, wurden durch das Einspeisen über 4 kWh Solarenergie verbraucht.
Reservierte Kapazität: Überlegungen für den Notfall
Das nachfolgend beschriebene Szenario ist nur für die Leser interessant, die eine Bluetti vom Typ EP500, EP500 Pro, AC300 oder AC500 besitzen und Solarpanels an diese angeschlossen haben.
Ich möchte mit meiner EP500 Pro zwei Ziele erreichen: Zum einen möchte ich sie nutzen, um in Verbindung mit meinen Solarpanels Energie und damit Geld zu spare, zum anderen möchte ich im Falle eines Stromausfalls genügend Energie haben. Am meisten Energie für den Notfall habe ich natürlich dann, wenn die Bluetti immer auf 100 Prozent Kapazität geladen ist.
Das würde aber bedeuten, dass die eigentliche Stromversorgung aus dem Hausnetz erfolgt oder ich nur dann Strom von der Bluetti nehmen darf, wenn von den Solarpanels dauerhaft genug Strom hereinkommt, um den aktuellen Bedarf zu decken - also praktisch nur dann, wenn die Sonne ohne vorüberziehende Wolken dauerhaft scheint. Arbeite ich an meinem Computer, wäre schon das Vorbeiflitzen einer kleinen Wolke ein Problem.
Zum Glück gibt es den schon einmal erwähnten PV Priority UPS Mode. Dieser hat eine Einstellung namens Reservierte Kapazität. Dieser Wert bestimmt die mindestens verbleibende Kapazität für einen Notfall. Sinkt die Kapazität unter diesen Wert, wird die EP500 Pro automatisch vom Hausnetz geladen (sofern sie angeschlossen ist). Der verbleibende Rest steht für die Aufladung und Verwendung von Sonnenenergie zur Verfügung.
Dieser Rest ist also die verbleibende Energiemenge, mit der ich Strom und Geld sparen kann. Um möglichst viel Geld einzusparen, ist es sinnvoll, diesen Wert möglichst niedrig zu setzen. Die beiden Interessen sind also genau gegensätzlich.
Die Überlegung geht noch weiter. Im Winter wäre es besonders verheerend, falls der Strom genau dann ausfällt, wenn nur noch 20 Prozent Kapazität vorhanden sind. Besonders bedenklich wäre es, wenn der Strom sogar für einige Tage ausfiele und das Sonnenlicht auch nicht ausreichte, sie zeitnah wieder aufzuladen. Im Winter kann es also absolut sinnvoll sein, die Reservierte Kapazität hoch anzusetzen.
Im Sommer kann das ganz anders aussehen. Selbst wenn der Strom genau dann ausfällt, wenn nur noch 20 Prozent Kapazität Energie im Speicher sind, reicht das möglicherweise über Nacht gerade noch so aus und am nächsten Tag wird die Bluetti sowieso wieder aufgeladen.
Ich programmiere mir eine Automatisierung
Aus dieser Überlegung heraus entschied ich mich, die Reservierte Kapazität regelmäßig entsprechend der Jahreszeit anzupassen. Als Softwareentwickler war ich das aber nach kurzer Zeit leid und sann über eine Möglichkeit der Automatisierung nach. Da mein Datenlogger DBBridge ja sowieso alle Daten kennt und die Reservierte Kapazität einstellen kann, programmierte ich eine Funktion dazu, die das automatisch erledigt. Dabei verwendet sie nicht nur die Jahreszeit als Datengrundlage, sondern ermittelt über das Internet automatisch das Wetter der nächsten Tage und bezieht dies in ihre Berechnungen ein.
Ist kein Wetter bekannt, kann DBBridge die Reservierte Kapazität immer noch von der Jahreszeit abhängig einstellen.
Jetzt, wo ich weiß, dass ich im Sommer eine Menge Strom zur Verfügung habe, fange ich an zu überlegen, was ich damit anfangen kann. Die Idee: einen Teil davon ins Haus einspeisen.
Den Bluetti-Strom ins Haus einspeisen
Eigentlich hatte ich ja geplant, die Power Station über einen Umschalter ans Hausnetz anzuschließen. Doch das ist gescheitert. Es liegt an den Kosten: Der von mir angefragte Elektriker machte einen Kostenvoranschlag von über 2.000 Euro für den Umschalter und zwei Kernbohrungen - ein Loch durch die Außenwand und eines durch eine Innenmauer. Diese wären nötig gewesen, um die Bluetti in den Keller zu stellen. Das war mir einfach zu viel.
Also könnte ich die hereinkommende Energie, die ich im Sommer nicht verwende, nur durch ein sehr unschönes Kabel quer durchs Haus sinnvoll nutzen. Darum wollte ich die Bluetti ja in den Keller stellen und an unseren Stromverteiler über einen Umschalter anschließen lassen. Denn auf keinen Fall darf man einen der AC-Ausgänge der Bluetti direkt in eine häusliche Steckdose stecken!
Warnungen und Anmerkungen vorab
Warnung: Wer nur mit der Bluetti und fertig konfektionierten Kabeln hantiert, ist einigermaßen auf der sicheren Seite. Aber wer selbst Kabel lötet oder crimpt, begibt sich unter Umständen in tödliche Gefahr! Kommen die beiden Pole des DC-Ausgangs versehentlich zusammen, während der Ausgang eingeschaltet ist, so können theoretisch über 30 Ampere fließen - und wenn das passiert und keine Sicherung abschaltet, können die Drähte zu glühen anfangen und in Verbindung stehende Materialien zum Brennen bringen.
Das gilt aber nicht nur für ein aus der Bluetti kommendes Kabel, sondern genauso für jene, die von den Solarpanels kommen. Daher sollten diese niemals blanke Kabelenden haben, wenn die Panels dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Bei den schon zu einem String verbundenen Solarpanels kann auch die Spannung Werte erreichen, die für den Menschen tödlich sein können!
Anmerkung: Ich schreibe hier auf, was technisch möglich ist. Ich bin aber weder Elektriker noch Anwalt und kann darum nicht kompetent auf sicherheitsrelevante oder rechtliche Aspekte eingehen!
Wichtige Begriffe: Mit Anschluss ans Hausnetz ist der im Bild linke Anschluss gemeint. Er kann mit einer Steckdose im Haus verbunden werden und die Bluetti kann dann je nach Einstellung automatisch davon Netzstrom beziehen. Er ist bei mir im Sommer normalerweise gar nicht eingesteckt!
Der im Bild rechte Anschluss ist mit meinen Solarpanels verbunden und über den bezieht die Bluetti bei mir im Sommer Solarstrom. Die leere Buchse ganz rechts ist dazu gedacht, zwei Bluetti EP500 miteinander kommunizieren zu lassen, was in Deutschland vermutlich aufgrund der höheren Eingangsspannung - 220 Volt anstatt 110 Volt - laut Bluetti gar nicht funktioniert!
Jetzt aber los!
Umschalter: Der Teufel steckt im Detail
Wie machen es eigentlich die ganzen Balkonkraftwerkbesitzer mit der Hauseinspeisung? Haben die ihre Solarpanels am Balkon hängen und es geht ein Kabel zu einer normalen Steckdose?
Die Lösung ist ein sogenannter Mikrowechselrichter, der zwischen Solarpanels und Steckdose sitzt und den Gleichstrom der Solarpanels in Wechselstrom umwandelt, sich an die Phasenlage des Hausstromnetzes anpasst und erst dann den so konvertierten Strom bis maximal 600 Watt (später vielleicht 800 Watt) ins Hausnetz einspeist. Diese relativ niedrige Leistung würde ohne die Verbindung zum Hausnetz nicht einmal den Betrieb einer Kaffeemaschine oder eines Föhns ermöglichen, obwohl die EP500 Pro das ja eigentlich kann (3.000 Watt) und daher machte sich bei mir schnell wieder Enttäuschung breit.
Doch denkt man etwas genauer darüber nach, ist das gar keine so üble Lösung.
Fakt ist: Es ist ohne einen Umschalter am Stromzähler, der das Hausnetz vom öffentlichen Netz trennt und dafür die Bluetti mit dem Hausnetz verbindet, nicht so einfach bzw. elegant möglich, den von der Bluetti EP500 Pro an den drei 220-Volt Steckdosen gelieferten Wechselstrom mit maximal 3.000 Watt direkt sinnvoll im ganzen Haus zu verwenden.
Um das Problem der fehlenden Phasenangleichung zu lösen, könnte man auf die Idee kommen, an eine der Steckdosen ein Netzteil anzuschließen, das den Wechselstrom in Gleichstrom verwandelt und diesen an einen Mikrowechselrichter weitergibt, so dass dieser den Strom phasengleich ins Hausnetz einspeist.
Grundsätzlich ist das richtig, aber der Teufel steckt im Detail, denn es wird ein Netzteil benötigt, das zum einen mit einer Energiemenge von maximal 600 (800) Watt umgehen und zum anderen eine für den zum Einsatz gedachten Mikrowechselrichter passende Spannung ausgeben kann. Das geht tatsächlich, hat aber den Nachteil, dass an drei verschiedenen Stellen Verluste entstehen:
- einmal direkt in der Bluetti, da ja für den A-Ausgang der interne Wechselrichter verwendet wird
- im angeschlossenen Netzteil, das den Wechselstrom jetzt wieder in Gleichstrom verwandelt
- im Mikrowechselrichter, der diesen Gleichstrom wieder zurück in Wechselstrom verwandeln muss
Also ziemlich verrückt, das Ganze! Es wäre viel schlauer, den im Akku der Bluetti gespeicherten Gleichstrom direkt verwenden zu können. Allerdings gibt es keinen DC-Ausgang mit 600 (800) Watt, geschweige denn 3.000 Watt. Der einzige entfernt infrage kommende DC-Ausgang mit genügend Leistung ist der RV-Port (RV für Recreational Vehicles, auf deutsch Wohnmobil). Dieser kann mit 12 Volt und 30 Ampere immerhin 360 Watt liefern.
Das scheint auf den ersten Blick nicht viel zu sein und trotzdem kann man diesen für unser Problem - zu viel Sonnenenergie im Sommer - mehr als sinnvoll einsetzen. Zuerst sollte man sich klarmachen, dass auch die gering erscheinende Menge von 360 Watt über 24 Stunden 8,64 kWh sind - also weit mehr, als meine EP500 Pro speichern kann. Dazu kommt, dass ich in unserem Haus rund um die Uhr eine gewisse Grundlast habe, deren Versorgung aus dem öffentlichen Netz auch Geld kostet.
Es gibt einen weiteren Grund, warum es gar nicht so sinnvoll ist, so große Strommengen ins Hausnetz einzuspeisen: Der Verbrauch im Haus ist nie konstant. Mal ist die Waschmaschine, die Spülmaschine, ein Ofen, die Mikrowelle oder ein Fön angeschaltet, dann kann es nicht genug Energie sein. Aber diese Geräte sind am Tag höchstens wenige Stunden eingeschaltet. Die überwiegende Zeit sind sie nicht in Betrieb.
Würde man dann über einen Energiespeicher 2.000 Watt einspeisen, würde die im eigenen Haus gerade nicht verwendete Energie im öffentlichen Netz verpuffen. Natürlich könnte man die Anlage anmelden und versuchen, eine Einspeisevergütung zu bekommen, aber das ist mit viel bürokratischem, technischem und auch finanziellem Aufwand und sehr wenig Einnahmen verbunden. Eine Alternative ist es, eine Steuerung zu integrieren, die nur so viel Energie ins Hausnetz einspeist, dass sie gerade den aktuellen Verbrauch deckt, die sogenannte Nulleinspeisung.
Aber hier möchte ich eine dritte Möglichkeit vorstellen.
Erste Versuche mit der Hauseinspeisung
Die Idee: einfach nur so viel Strom einspeisen, dass es die Grundlast deckt. Das kann mehr bringen, als man im ersten Moment denkt.
Allerdings möchte ich den RV-Port nicht maximal belasten. Ich betreibe meine Geräte nicht gerne am Maximum ihrer Spezifikationen. Als ehemaliger Elektroniker und Entwickler einer Steuerung für Burn-in-Tests weiß ich, dass Elektronik um so schneller altert, je wärmer sie betrieben wird. Da mir die Haltbarkeit der Bluetti wichtig ist, versuche ich, sie in allen Bereichen so zu betreiben, dass ihre Komponenten nicht am Maximum ihrer Spezifikationen betrieben werden.
Die Ausnahme sind die angeschlossenen Solarpanels, die ich so ausgelegt habe, dass sie tatsächlich in der Lage sind, so viel Strom zu produzieren, wie die EP500 Pro maximal aufnehmen kann: 2.400 Watt. Das muss bei mir sein, da die Panels nicht ideal positioniert sind und ich daher in der kurzen Zeit, in der die Sonne auf sie scheint, alles herausholen muss.
Mein Ziel ist es, die Hälfte des durch den RV-Port möglichen Stroms von 30 Ampere, also 160 Watt, ins Hausnetz einzuspeisen. Meinen ersten Versuch machte ich mit einem Hoymiles-Mikrowechselrichter für 300 Watt und einem günstigen DC-DC-Netzteil. Es handelt sich um folgende Produkte:
den Hoymiles HM-300 Microwechselrichter(öffnet im neuen Fenster) und den
DC-DC-Konstantspannungs-Konstantstrom-Aufwärtswandler. (öffnet im neuen Fenster)
Das Netzteil wird benötigt, da die vom RV-Port gelieferten 12 Volt nicht ausreichend sind, um den Hoymiles-Mikrowechselrichter zu betreiben. Das Netzteil kann die 12 Volt auf eine für den Hoymiles passende höhere Spannung konvertieren.
Um das Netzteil an die Bluetti anzuschließen, kaufte ich mir einen an den RV-Port passenden Luftfahrtstecker(öffnet im neuen Fenster) , an den ich zwei passende 4-mm²-Kabel anlötete. Die jeweils anderen Enden verband ich mit den Schraubklemmen des DC-DC-Netzteils. Mit einem Digitalmultimeter stellte ich die Ausgangsspannung auf etwa 40 Volt ein. Mit den Schraubklemmen des Ausgangs verband ich zwei selbstgebaute Kabel mit MC4-Steckern, die ich in die passenden Anschlüsse des Mikrowechselrichters steckte. Dessen Wechselstromausgang steckte ich jetzt einfach in eine beliebige 220-Volt-Steckdose im Haus.
Anschließend aktivierte ich den DC-Ausgang und nach einigen Sekunden zeigte das Display auf der Bluetti am DC-Ausgang einen Ausgangsstrom an. Am DC-DC-Netzteil gibt es ein kleines Potentiometer, das ich jetzt so lange verstellte, bis sich die Ausgangsleistung auf etwa 160 Watt einpendelte.
Es ist also tatsächlich möglich, mit der Bluetti - und vermutlich auch mit jedem anderen Energiespeicher - mit Hilfe eines Mikrowechselrichters Strom ins eigene Hausnetz einzuspeisen.
Achtung: Solange ich den Mikrowechselrichter mit dem Hausnetz verbunden hatte, habe ich immer den Bluetti-AC-Eingang vom Hausnetz getrennt!
Die Lösung mit dem offenen DC-DC-Netzteil gefiel mir aber nicht und nach dem Versuch baute ich alles wieder ab. Einige Wochen später realisierte ich erstmals, dass sogenannte Grid Tie Inverter auch Mikrowechselrichter sind. Und da gibt es tatsächlich welche, die direkt mit 12 Volt arbeiten können. Das erschien mir wesentlich eleganter, und das noch dazu ohne die durch das DC-DC-Netzteil entstehenden Verluste. Ich bestellte mir einen bei Ebay:
An die Enden meines Luftfahrtsteckers crimpte ich zwei Rundösen und schraubte ihn an die passenden Anschlüsse des Grid Tie Inverter, dessen Ausgang ich wiederum mit dem Hausnetz verband. Wieder schaltete ich den DC-Ausgang der Bluetti ein und beobachtete den gelieferten Strom.
Mit dem schmalen Potentiometer am Grid Tie Inverter stellte ich die Leistung auf 180 Watt ein. Anschließend ging ich in den Keller und sah mir den aktuellen Verbrauch am Stromzähler an. Meine Tochter ließ ich ein paarmal den DC-Ausgang an der Bluetti aus- und wieder einschalten. Grob geschätzt zeigte sich eine Differenz von ungefähr 150 Watt, je nachdem, ob die Bluetti einspeiste oder nicht. Also gingen etwa 30 Watt bei der Umwandlung verloren. Das war für mich in Ordnung, es kommt ja alles kostenlos von der Sonne!
Mittlerweile gibt es bei Amazon ein komplett konfiguriertes Kabel (öffnet im neuen Fenster) mit Luftfahrtstecker und einer integrierten Sicherung.
An diesem Punkt angekommen, war für mich als Softwareentwickler klar, dass ich den DC-Ausgang automatisch steuern wollte, und ich ersann eine Lösung für meinen Mikrocontroller DBBridge, der ja sowieso die ganze Zeit an der Bluetti hängt und jede Minute die aktuellen Daten bekommt. Da kann er ja auch den DC-Ausgang bei Bedarf ein- und wieder ausschalten.
Meine Eigenentwicklung zur Hauseinspeisung
Blieb noch die Frage, welche Strategie ich zum Ein- und Ausschalten verwenden konnte. Da DBBridge die Uhrzeit kennt, war das eine erste Möglichkeit: einfach zu bestimmten Zeiten ein- und wieder ausschalten. Nimmt man die Differenz und multipliziert sie mit den am Mikrowechselrichter eingestellten Watt, kann man auch ziemlich genau die einzuspeisende Energiemenge bestimmen. Andererseits weiß ich nie genau, wie viel Strom ich in meinem Arbeitszimmer am Tag verbrauche. Würde ich die Zeitsteuerung verwenden, könnte es sein, dass ich an einem Tag noch viel Energie zum Einspeisen zur Verfügung hätte und an einem anderen die Bluetti nach dem Einspeisen komplett leer wäre.
Daher dachte ich mir noch andere Verfahren aus. Ausgehend von meinem individuellen Profil, bei dem es darum geht, mit der Bluetti mein Arbeitszimmer zu versorgen, beginnt mein Tag mit einem teilweise geleerten Akku. Sobald die Sonne scheint, soll dieser erst einmal aufgeladen werden. Ist er nahezu aufgeladen und kommen richtig viel Watt vom Solarpanel, kann der DC-Ausgang eingeschaltet und somit Strom ins Haus eingespeist werden. Sinkt die Eingangsleistung wieder, wird der DC-Ausgang wieder ausgeschaltet, da es meine oberste Priorität ist, über den Tag am PC zu arbeiten und dafür genügend Energie zu haben.
Da bei mir wegen eines riesigen Nussbaums schon weit vor Sonnenuntergang mit viel weniger Sonnenenergie zu rechnen ist, ist es wichtig, im Akku genügend Reserven zu haben. Schalte ich den Computer aus oder geht der Computer von selbst in den Ruhezustand, sinkt der aktuelle Stromverbrauch abrupt ab. Kommt er dabei unter einen bestimmten Mindestwert und ist im Akku noch genügend Energie, schaltet DBBridge den DC-Ausgang wieder ein. Mit diesem Verfahren kann DBBridge dynamisch den Einspeisevorgang so steuern, dass ich immer genügend Energie habe und der Akku trotzdem optimal eingesetzt wird.
Insgesamt implementierte ich schließlich vier Verfahren:
Feed when surplus:
Bei Feed when surplus wird in Abhängigkeit vom hereinkommenden und gerade verwendeten Strom der DC-Ausgang automatisch ein- oder ausgeschaltet. Wenn die Bluetti auf eine bestimmte, einstellbare Kapazität in Prozent geladen ist und der über den DC-Eingang hereinkommende Strom (idealerweise von angeschlossenen Solarpanels) den gerade über den AC Ausgang verbrauchten Strom um einen bestimmten einstellbaren Wert (powerdiff) in Watt übersteigt, wird der DC-Ausgang eingeschaltet, andernfalls wird er ausgeschaltet.
Feed when surplus or low consumption :
Hier wird das Gleiche wie in Feed when surplus gemacht, aber zusätzlich noch geprüft, ob am AC-Ausgang weniger als ein bestimmter einstellbarer Wert (detectdiff) an Watt verbraucht wird. Ist das der Fall, wird der DC-Ausgang aktiviert. Der Sinn ist es, am Tag den Akku aufzuladen und genügend Energie zum Arbeiten bereitzustellen und die eventuelle Restkapazität automatisch über Nacht ins Hausnetz einzuspeisen, also wenn der Bedarf unter detectdiff Watt sinkt.
Time control:
Bei Time control wird der DC-Ausgang innerhalb des angegebenen Zeitbereichs eingeschaltet. Das ist vor allem für die Nachteinspeisung gedacht. Sie können zum Beispiel einen Zeitbereich von 20 bis 6 Uhr eintragen und DBBridge schaltet in diesem Zeitraum den DC Ausgang ein. Hängt jetzt ein Mikrowechselrichter oder Grid tie inverter am DC-Ausgang, der so eingestellt ist, dass er 100 Watt ins Hausnetz einspeist, so ist bis zum nächsten Morgen 1 kWh eingespeist, und wenn diese Energie vorher aus Solarpanels in die Bluetti gewandert ist, so ist diese Menge tatsächlich gespart.
Time control and surplus:
Hier werden Feed when surplus und Time control kombiniert: einschalten ab einem einstellbaren Ladezustand und nur, wenn genügend Solarleistung hereinkommt, und zusätzlich in einem einstellbaren Zeitbereich.
Einige Tage verwendete ich Feed when surplus or low consumption und erreichte dabei im Mai und Juni meist einen Ertrag von über 7,5 kWh - und der Rekord waren 8,22 kWh am 24. Mai 2023. Dabei brachte ich die EP500 Pro aber an ihre Grenzen (bis auf 20 Prozent entladen), was ich zugunsten einer längeren Haltbarkeit nicht gern tue. Daher verwende ich jetzt meistens Feed when surplus und komme so täglich auf Werte zwischen 5 und 6 kWh. Dabei komme ich im täglichen Gebrauch selten unter 65 Prozent Kapazität und bilde mir ein, dass der Akku so länger hält.
Dass ich überhaupt so tief entladen konnte, obwohl mein DBBridge ja die Reservierte Kapazität steuert, liegt daran, dass ich die EP500 Pro in dieser Zeit nicht mit dem Hausnetz verbunden hatte. Daher kommt die Einstellung auch nicht zum Tragen und der Akku wird einfach weiter entladen.
Alle Verfahren schalten ab, wenn die weiter oben erklärte Reservierte Kapazität erreicht ist. Da diese bei einer optimalen Verwendung von DBBridge durch das aktuelle Wetter und die Jahreszeit gesteuert wird, ist für mich ein perfektes Gleichgewicht zwischen Geldsparen und Notfallversorgung erreicht. Wird die Wettervorhersage nicht verwendet, bleibt immerhin noch die Jahreszeitsteuerung, und wenn diese auch nicht aktiv ist, so gibt es noch die Einstellung Minimale Kapazität, bei der auf jeden Fall abgeschaltet wird.
Aufgetretene Probleme mit der Power Station
Im Betrieb sind ein paar - nicht unbedingt unerwartete - Probleme aufgetreten, von denen einige leicht zu lösen waren, andere weniger und wiederum andere sich irgendwie von selbst erledigten.
Schnee
An ein paar wenigen Tagen im Winter waren die Solarpanels am Morgen mit Schnee bedeckt. Wer hätte das erwartet? Dieses kleine Problem habe ich mit einem Poolabzieher gelöst.
Verschmutzung
Meine Panels liegen nahezu waagrecht, aber doch mit einer kleinen Neigung in eine diagonale Richtung. Regnet es mit mittlerer Stärke oder nieselt es, sammelt sich auf den Panels irgendwann in einer der Ecken Schmutz an. Auch dieser lässt sich mit dem Poolabzieher teilweise beseitigen. Wenn er aber schon fester angetrocknet ist, entferne ich ihn mit einem ganz normalen Putzlappen mit etwas Geschirrspülmittel.
Winterabschaltung
Kurz nach Veröffentlichung des Artikels bei Golem.de schrieb mir ein Leser von einer potenziellen Gefahr für meine Anlage. Ich hatte nicht bedacht, dass sich im Winter die Leerlaufspannung meiner Solarpanels aufgrund des sogenannten Temperaturkoeffizienten stark erhöhen und dies möglicherweise zu viel für den Solareingang meiner EP500 Pro werden könnte. Dort darf die Spannung nicht höher als 150 Volt werden.
Durch die Reihenschaltung (String) meiner Module beträgt die Leerlaufspannung von Voc: 23,3 V mal 6 = 139,8 V. Das passt noch. Durch einen Temperaturkoeffizienten von ca. -0,3 (ProzentK), ausgehend von +25 °C kann es zum Beispiel bei einer angenommenen Temperatur von -15 °C zu einer Differenz von 40 x 0,3 gleich +12 Prozent kommen.
Das wäre dann eine Spannung von 139,8 V x 1,12 = 156,58 Volt. Es sind sogar noch höhere Werte möglich, wenn der Temperaturkoeffizient noch höher ist.
Der Leser schrieb, dass dies meine EP500 Pro zerstören könne und schon bestimmte Geräte von Bluetti unbrauchbar gemacht habe. Er empfahl mir, pro String ein Solarpanel herauszunehmen, um auf der sicheren Seite zu sein. Ich konsultierte daraufhin meine Anleitung und fand dort die Fehlermeldungen 51 und 52, die bei einer am Solareingang auftretenden Überspannung ausgelöst werden. Daher entschied ich mich, meine sechs Panels erst einmal weiter zu verwenden.
Der Leser wusste aber, was er sagte, und es kam tatsächlich irgendwann im Winter vor, dass ich auf einmal trotz Sonne keine Eingangsleistung mehr hatte. Bei einer Untersuchung des Problems zeigte sich, dass die Bluetti tatsächlich aufgrund von Überspannung den Eingang abgeschaltet hatte. Das kam in der Folge zwar selten, aber doch gelegentlich vor, so dass ich in einer Phase des erhöhten Auftretens ein Panel pro String herausnahm und erst bei etwas wärmeren Temperaturen wieder einsetzte.
Irgendwann, ich kann das leider nicht genau verifizieren, schaltet die Bluetti dann den DC-Eingang wieder ein. Das kann aber augenscheinlich sehr lange dauern und in dieser Zeit wird natürlich der Akku nicht geladen. Ich habe deshalb ausprobiert, ob ich den DC-Eingang wieder manuell aktivieren kann. Vorher prüfe ich, ob die anliegende Eingangsspannung deutlich unter 150 Volt ist, und falls ja, habe ich die MC4-Anschlüsse für einige Sekunden getrennt und dann wieder eingesteckt. Das hat meistens geklappt.
Plötzlich schwankender Kapazitätsverlauf
Meine Bluetti hatte Anfang des Jahres einmal ein Problem mit einer krass schwankenden Kapazität. Die Unterschiede betrugen von einer Minute auf die andere bis zu 15 Prozent. Ich glaube, ich merkte es am Ein- und Ausschalten des Lüfters, der immer angeht, wenn die Bluetti einen hohen Strom aus dem Hausnetz zieht. Im Log war eindeutig zu sehen, dass die Kapazität immer schlagartig herunterging, wenn gerade mit knapp 7 Ampere geladen wurde. Dies führte zu einem Abschalten des Ladevorgangs, woraufhin sich die Kapazität wieder schlagartig erhöhte.
Recherchen im Internet zeigten, dass die Kapazitätsangabe bei Bluetti, aber wohl auch bei einigen anderen Herstellern, tatsächlich manchmal nicht zur tatsächlichen vorhandenen Kapazität passende Werte zeigt. Es wird dann empfohlen, die Geräte einmal komplett zu entladen und anschließend wieder aufzuladen, um sie so wieder neu zu eichen. Interessanterweise steht davon aber nichts in der Anleitung. Ich habe es nicht gemacht, sondern einfach wieder aufgeladen und blieb anschließend von dem Phänomen verschont.
Plötzliches Abschalten des AC-Ausgangs
Vermutlich aufgrund der ungenauen Kapazitätsanzeige ist es zweimal passiert, dass die EP500 Pro unvermittelt den AC-Ausgang abschaltete. Das ist überhaupt nicht lustig, wenn man gerade am Computer Programme codiert oder einen Text schreibt. Solche Erlebnisse machen es schwer, dem Gerät zu vertrauen.
Man möchte die angezeigte Kapazität ja auch gerne ausnutzen, und das ist nicht möglich, wenn das Ende unvorhersehbar ist. Wenn ich ab einer angezeigten Kapazität von 20 Prozent damit rechnen muss, dass die Bluetti sich plötzlich abschaltet, kann ich nicht in Ruhe darauf warten, dass diese 20 Prozent erreicht sind, sondern muss, um sicherzugehen, schon bei 30 Prozent Restkapazität Strom aus dem Hausnetz zuführen. Und auch die tatsächlich verwendbare Energiemenge wird dadurch eingeschränkt! Ich hoffe einmal zugunsten des Herstellers, dass trotzdem die ganze im Akku gespeicherte Energie verwendet wird und nur die Ermittlung und Anzeige der Kapazität falsch ist. Aber die Bluetti verspielt damit die Möglichkeit, ein in jeder Hinsicht zuverlässiger und vollständig einschätzbarer Begleiter zu sein.
Sollte die in Foren gefundene Behauptung stimmen, dass die Bluettis regelmäßig vollständig entleert und anschließend wieder aufgeladen werden müssen, damit die angezeigte Kapazität stimmt, so sollte das im Handbuch erwähnt werden - und auch das genaue Procedere dazu. Was aber natürlich den Komfort im Umgang mit den Bluettis etwas schmälern würde.
Fazit nach einem Jahr mit der Bluetti EP500 Pro
Durch den Ukrainekrieg hat sich der Strompreis im letzten Jahr erhöht. Die im ersten Teil des Artikels aufgestellten Vermutungen, dass sich die Anlage dadurch noch mehr rentiert als seinerzeit berechnet, hat sich leider erst einmal bestätigt. Andererseits ist der Strompreis kurz darauf wieder etwas gesunken, da die Bundesregierung die Strompreisbremse(öffnet im neuen Fenster) eingeführt hat. Sieht man auf meiner Webseite die dort bis jetzt angezeigte Ersparnis von etwa 600 Euro und rechnet das auf ein Jahr um (800 Euro), so dauert es ungefähr neun Jahre, bis die Anlage sich amortisiert hat. Das ist nahe am Szenario 2 vom ersten Artikel - falls die EP500 Pro so lang hält.
Die Beschäftigung mit der Anlage hat bei mir jedenfalls jede Menge positiver Vibes ausgelöst. 2022 hat sie bei mir ein paar spannende Entwicklungen angestoßen. Praktisch habe ich interessante Hardware entwickelt, theoretisch verstehe ich die Möglichkeiten besser.
Außerdem hat sie bewiesen, dass ich damit einen Großteil meines Stromverbrauchs decken kann; ich denke sogar, dass die im Verlauf der neun Sommermonate täglich erzeugte Strommenge von durchschnittlich 5 kWh für manche Menschen mehr als genug für den Alltag wären. Von Bekannten weiß ich, dass sie zu zweit mit durchschnittlich 2 kWh täglich auskommen.
Unabhängiger von großen Energieversorgern
Das Beste aber ist das Gefühl, unabhängig von großen Energieversorgern zu werden, die möglicherweise auf Braunkohle oder Atomenergie setzen. Leider kann ich mit meiner Lösung noch nicht das Problem des zum Heizen notwendigen Energiebedarfs lösen. Doch mit elektrisch betriebenen Wärmepumpen oder Klimaanlagen und einem entsprechend vergrößerten Solarpanel-Park auf meinem Dach ließe sich vielleicht auch das in den Griff bekommen - bis auf wenige Monate im Winter.
Für mich ist deutlich geworden, dass wir einen Großteil unserer täglich benötigten Energie mit Solarenergie decken könnten. Nur im Winter wäre etwas zusätzliche Energie nötig.
Davon abgesehen, was die eingesetzten Geräte bei der Anschaffung für einen CO 2 -Abdruck hinterließen, habe ich auch das Gefühl, mit der Anlage einen winzigen positiven Beitrag zur Vermeidung einer globalen Klimakatastrophe zu leisten. Dass eine solche Einzelmaßnahme ohne Abstimmung mit den Ländern dieser Erde wahrscheinlich nicht viel nützt, ist traurig. Hoffnung machen mir aber Ideen, die Theresa Hannig in ihrem Roman Pantopia(öffnet im neuen Fenster) aufzeigt.
Durch die intensive Beschäftigung mit dem Thema habe ich einen neuen Weg kennengelernt, der bei gleicher oder erhöhter Leistung realisierbar wäre - möglicherweise mit der Hälfte des von mir im ersten Teil genannten finanziellen Aufwands. Sollten sich Sponsoren finden, steht einem dritten Teil im nächsten Jahr nichts entgegen!
Wer an DBBridge interessiert ist, findet Informationen auf dieser Website(öffnet im neuen Fenster) .
Thomas Ell interessiert sich für Fotografie, 3D-Drucker, Roboter, technische Gadgets und Technik allgemein. Er kann mit Delphi, Lazarus, ArduinoIDE, Visual Studio und Eclipse in Object Pascal, C++, VB.NET, Java, Javascript und Maschinensprache programmieren. Er hat ein Blog, Steinlaus.de(öffnet im neuen Fenster) .