Artikel #6: IoT_Layer oder wenn sich Waschmaschine und Trockner um den Strom streiten

In diesem ganzen Smarthome Thema fand ich einen Aspekt in den letzten Wochen am spannensten: Was passiert, wenn man über Shelly Plugs (3500W max. Leistung) die Waschmaschine, Trockner und Spülmaschine als wirklich interessante IoT-Geräte an ein System anschließt (openWB) und vorgibt: Lass die Geräte nur laufen, wenn genügend Strom vom Dach (Photovoltaik-Anlage) verfügbar ist. Ganz einfach, die Geräte streiten sich miteinander, wer als erstes laufen darf, das Logfile sieht nett aus – bin ich ein Nerd wenn ich das witzig finde? Vielleicht, mir egal 

Spaß beiseite – das coole an der Idee und wie ich finde endlich ein wirklich guter use-case ist, die Eigennutzungsquote der PV-Energie vom Dach kann ordentlich erhöht werden, die Abhängigkeiten zur Ladung des Autos (andere Artikel) kann konfiguriert werden und man bekommt über die Shelly Zwischenstecker auch „dumme“ Waschmaschinen dazu hier mitzuspielen ohne viel Geld für neue Geräte ausgeben zu müssen.

 

Zweiter Aspekt in der IoT Diskussion die mal wirklich Sinn macht ist das Laden des Autos gemäß des aktuellen SOC (Ladestandes) des Fahrzeugs, was in der openWB über die offene API des Herstellers ausgelesen werden kann. Heißt:

• Welches Auto bekommt mit welcher Prio wieviel Strom und wann, bis zu welchem Akkustand soll das Auto in der Nacht in jedem Fall geladen werden etc.
• Beim GLC300e geht das einigermaßen, wenn unser Mercedes Server mal verfügbar ist (öfter nicht der Fall),
• leider haben die Entwickler der Smart EQ API diese nicht freigegeben somit wird das leider nicht funktionieren, was ich persönlich ziemlich peinlich finde. Andere Hersteller sind hier um Lichtjahr voraus.

Artikel #5: UX_Layer oder wer schön sein will muss leiden

Diese ganze Technik ist keinen CENT wert, wenn man es nacher nicht aktiv nutzen bzw. natürlich auch hübsch ansehen kann. Dafür ist der UX_Layer. In meinem Fall einmal die zentrale Steuerung von ALLEM über Homekit im Apple Ecosystem und zum anderen natürlich das schöne famcy Dashboard an der Wohnzimmerwand mit einem über Dauerstrom gespeistem Android Tablet (14 Zoll – gibt’s bei Amazon).

Homekit: Homey bietet eine sehr stabile Schnittstelle zu Homekit – und plötzlich spricht auch der billigste Aqara Xiaomi Aktor oder Sensor mit den Apple Geräten, klappt also wunderbar. Für ein paar spezielle Geräte (LIVISI) ist dann zusätzlich die Anbindung über openHAB notwendig gewesen – werdet Ihr aber vermutlich nicht brauchen.

HABPanel: Für die Wohnzimmerwand kann die bereits in openHAB integrierte Dashboard-Software HABPanel auf schnellste Weise ein ganz tolles Ergebnis erzielen. Viele Widgets sind per Drag&Drop konfigurierbar, die Konfiguration im Hintergrund direkt in openHAB ist etwas gewöhnungsbedürftig, sollte aber auch kein riesen Problem darstellen.

Wohnzimmer-Tablet: Im Wohnzimmer habe ich auf dem Tablet zusätzlich einen Bewegungsmelder-App installiert und über root-Rechte eine Bildschirmaktivierung: Der Screen geht somit an sobald Bewegung registriert wird, nach X Sekunden geht er dann wieder aus.

Weil ich gefragt wurde, folgendes 14 Zoll Tablet hängt bei mir im Wohnzimmer mit einer normalen VESA Halterung an der Wand, gut & günstig:

https://www.amazon.de/Xoro-MegaPAD-1404-V4-schwarz/dp/B07S7FTMCD/

 

Das Dashboard, dass nun über HABPanel drauf läuft sieht nun folgendermaßen aus:

Artikel #4: Backend_Layer oder wer redet hier mit wem?

Meinen Feierabend habe ich damit verbracht, die schönen bunten Schaubilder zu malen, sonst versteh das Setup wirklich kein Mensch mehr. Kurz und knapp:

1. Homey: Den Smarthome HUB hatte ich vor einiger Zeit angeschafft aufgrund seiner guten Kompatibilität zu Homekit und der Möglichkeit per Javascript eigene Flows zu schreiben. Ausserdem sieht er cool aus. Alle meine Geräte im Smarthome sind eigentlich mit dem Homey verbunden. Über die MQTT Hub Funktion, kann dieser die Werte (Temperaturen, Aktoren Stati) an den MQTT Broker der openWB schicken, ohne viel Setup – sehr geschickt
2. LIVISI: Oder früher RWE Smarthome bzw. Innogy war früher mal eins der besten und best verschlüsselsten Smarthome Systeme mit dem größten Potential. Leider wurde die Weiterentwicklung und Öffnung des Systems nicht weitergetrieben und so habe ich anno 2010 aufs falsche Pferd gesetzt. Da im Haus allerdings viele Unterputz-Aktoren (Rolläden etc.) noch verbaut sind, habe ich einen Weg gefunden diese an openHAB anzuschließen. Somit auch über Umwege über Homekit steuerbar. Auch mein Heizungs Smartmeter läuft noch über LIVISI daher eine Anbindung nötig
3. openWB: Die openWB stellt in diesem Teil des Setups eigentlich nur den MQTT Broker zur Verfügung, über den die anderen Geräte / Zentralen sich bedienen bzw. diesen bespielen
4. openHAB: In diesem Fall die zentrale Schnittstelle als MQTT Client um die Infos von openWB, Homey und LIVISI zu bündeln (und später als zentrale Ressource an das Dashboard im Wohnzimmer weiterzugeben). Die Konfiguration auf einem Raspberry PI funktioniert mit ein paar Klicks (Image und Anleitung vorhanden) und ist super einfach – auch ohne Programmierkenntnisse

Artikel #3: Physical_Layer oder wie openWB meine Wallboxen rumscheucht

Jetzt nutze ich ganz geschickt die Mittagspause um wie beschrieben den "Physical_Layer" (so hab ichs jetzt einfach mal genannt) etwas näher zu beschreiben, sprich wie nutze ich die Software openWB aktuell und was für Hardware habe ich installiert um dies möglich zu machen. Und ja, viele dieser Installationen durfte der Elektriker übernehmen - sonst wird's mit der Garantie und Versicherung etwas schwierig - ein Hexenwerk ist es aber wirklich nicht.

Genug der Vorrede. Das Ziel meines ganzen Projekts ist es ja, meine 2 Autos nur mit Sonnenstrom vom Dach zu laden, natürlich dann auch nur, wenn die Sonne scheint ;-) Was dazu zumindest in meinem Setup nötig war seht Ihr auf der Grafik, im Einzelnen:

 

• Standalone Version der openWB Software (auf einem Raspberry) um die Ladungslogik zu managen, hier läuft auch ein MQTT Broker für andere Geräte
• PV Kit zur Messung des erzeugten PV-Stroms, da mein Wechselrichter kein Kommunikationsprotokoll besitzt
• EVU Kit um die verbrauchte und eingespeiste Strommenge zu messen
• Sowohl im Zählerkasten als auch in der Unterverteilung in der Garage zusätzliche Sicherungen, ein paar Kabel, ein 5x16mm Kabel in die Garage...
• 2x Go-e Charger 11kw homefix, wie beschrieben von der KFW subventioniert - und übrigens bereits 2 Wochen nach Rechnungseingang seitens KFW erstattet

  

Nach der Installation aller Komponenten im Haus, war es ein Leichtes, die openWB in Betrieb zu nehmen. Einfach anschalten. Verbindung mit den EVU und PV-Kit stellt die openWB selbstständig her, die Verbindung zu den Go-e Chargern muss über die Angabe der jeweiligen IP-Adresse gemacht werden, das wars, also bis dahin wirklich sehr sehr einfach.

 

Was ist nun der riesen Vorteil? In der Konfiguration lässt sich nun unter "PV-Laden" einstellen, bei wieviel Energie vom Dach die openWB die Wallboxen "freischalten" soll.

• Der Ladevorgang startet dann automatisch und wird bei unterschreiten der gewünschten Schwelle auch nach x-Sekunden wieder gestoppt.
• Ein 1-phasiges Ladekabel reicht mir in dem Fall, da meine PV-Anlage ohnehin nur 4500W max. produziert
• Dies bedeutet es wird nur noch Sonne vom Dach in das Auto gepumpt :-)
• Wenn mehr Energie verfügbar ist, regelt die openWB die Ladeleistung beginnend bei 6A stufenweise in 1A-Schritten entsprechend weiter hoch. Bei 2000W vom Dach wird 2000W geladen, bei 3500W vom Dach wird 3500W ins Auto geladen.
• Man kann die Autos nun ein und ausstecken wie man möchte, wenn genug Strom da ist, wird reingeladen
• Natürlich gibt es auch "Sofortlade" Funktionen und viele andere

 

Die Funktionsweise lässt sich direkt im Übersichtsmenü der openWB am besten erklären, siehe Pfeile.  Screenshot von gestern aus der Mittagspause - da gab es glücklicherweise etwas Sonne, sonst könnt ich es nicht zeigen in dem Grau da draussen. Also: Wenn viel Sonne da ist, geht die Ladeleistung hoch, wenn es einen Knick in der Sonnenkurve gibt, knickt auch die Ladeleistung ein. So far so good - Laden mit Sonnenstrom - Bäm! :-)

 

Artikel #2: Mein aktuelles Smarthome Setup (schematisch)

Ok wow, vielleicht interessiert das doch ein paar Leute. Recap: Das Ziel ist es, mein Auto (+ Waschmaschine, Trockner, Spülmaschine) komplett mit Strom vom Dach zu beladen und dies auch noch schön auf einem Dashboard darzustellen. Bevor ich zu meinem aktuellen Dashboard Projekt komme, möchte ich hier kurz mein aktuelles Setup zeigen, habe das gestern Abend noch kurz aufgemalt. Danach gehe ich gerne bei Interesse Stück für Stück soweit ich Abends Zeit habe auf die einzelnen Elemente ein. Auf der Grafik seht Ihr von rechts nach links, wie die Datenflüsse ca. laufen.

Herzstück für die PV gesteuerte Ladung ist die Software openWB. Was Ihr für welche Schritte benötigt, liste ich Euch separat noch auf in den Artikeln, hier findet Ihr auch noch detailliertere Darstellungen des Setups.

 

Artikel #3 Physical_Layer oder wie openWB meine Wallboxen rumscheucht

Artikel #4 Backend_Layer oder wer redet hier mit wem?

Artikel #5 UX_Layer (Dashboard) oder wer schön sein will muss leiden

Artikel #6: IoT_Layer oder wenn sich Waschmaschine und Trockner um den Strom streiten

Artikel #1 - Ziel: Meine Autos nur mit "Sonne" tanken + cooles Dashboard

 Bis hierher war es ein langer Weg durch den Smarthome Dschungel mit vielen Irrungen und Wirrungen und vor allem bis zu diesem Zeitpunkt keinem wirklich tollen Use-Case dahinter. Ich habe viel ausprobiert (Homey, Homee, Innogy, RWE Smarthome, HomeKit, Homematic, Philipps Hue Hub, Gardena, Fritzbox Smarthome, Ikea Tradfi, Osram Lightify, Xiaomi Aquara, Sonos, Fibaro System, openHAB, Homebridge, verschiedenste Apps... alles was Rang und Namen hat - ich hatte es vermutlich mal installiert über die Jahre).

Aber: Was ist der wirkliche Nutzen? Versteht mich nicht falsch, es ist eine tolle Spielerei und ich werde nicht müde meiner Frau mit neuen Ideen auf die Nerven zu gehen: Von Alexa zu Siri und zurück :-) Der aktuellste Clue ist der Briefkastensensor, wonach Sonos eine Aufnahme meiner Tochter in allen Räumen im Haus abspielt, dass wir Post bekommen haben. Es ist nett aber, Hand aufs Herz - vieles davon ist und bleibt Hobby und wenn ich den Rolladen im Sommer doch manuell runterfahren muss und dies nicht zur Mittagszeit oder per LUX-Intensity automatisch geschieht - so What, da geht die Welt nicht unter...

Und dann kam das Elektroauto und der Hybrid zu uns nach Hause :-) Ich hatte endlich wieder einen Grund aufzurüsten und mich neu zu belesen.

 

Die Anforderung vor ein paar Wochen war relativ schnell klar:

1. Ich möchte endlich meine kleine 6,5kwP Photovoltaikanlage auf dem Dach gefühlt sinnvoller einsetzen (bitte keinen Business-Case vorrechnen, der geht in 1000 Jahren nicht auf, das weiß ich selber) und die Eigennutzungsquote unserer erzeugten Energie erhöhen. Ähnlicher Anwendungfall wäre für die Zukunft, oder für diejenigen, die keine PV-Anlage haben, wenn der Strom günstig ist (Nachts, Awattar, Tibber (nicht Tinder)...) aufzuladen
2. Ich möchte, dass dies alles mit 2 angeschlossenen Wallboxen (Garage + Carport) automatisiert funktioniert ohne irgendwas tun zu müssen, einstecken und fertig - die Wallboxen darf gern die KFW bezahlen
3. Ich möchte ein super cooles Dashboard auf meinem 13-Zoll Tablet an der Wohnzimmerwand, das automatisch angeht wenn ich vorbeilaufe und auf dem ich alles was grade so passiert ablesen und ggf. steuern kann wenn nötig

 

Es läuft seit einer Woche :-) Wie ich das umgesetzt habe? Das verrate ich Euch im nächsten Artikel #2