technisches Grundsetup

Auf dem Dach des Hauses befindet sich eine PV-Anlage mit Fronius Wechselrichtern und einem Akku. Für die Heimautomatisierung läuft HomeAssistant auf einem Raspberry Pi 5*. Der Antminer S19 J Pro ist über einen SONOFF POW320D Elite Smart Schalter* an das Stromnetz angeschlossen und per Wlan mit dem Heimnetzwerk verbunden. Der Antminer selbst wurde mit dem Braiins OS bespielt, welches seinerseits die notwendigen Schnittstellen bereitstellt um den Miner steuern zu können.

Durch dieses Setup lässt sich das gesamte System recht einfach und effektiv steuern, vom Ein- oder Ausschalten bei PV-Strom bis zur automatisierten Regelung der nutzbaren Energie des Miners. Alles was dafür notwendig ist, sind ein paar Konfigurationen in HomeAssistant.

Bitcoin Miner automatisiert regeln – die Grundkonfiguration

Bevor wir uns in die Automatisierung stürzen benötigen wir ein paar kleine Grundkonfigurationen. Als erstes kümmern wir uns um die Darstellung der Stromflüsse indem wir den Wechselrichter an HomeAssistant anbinden. Je nach Wechselrichter existieren unterschiedliche Bindings welche konfiguriert werden können. Wichtig ist, dass wir nach der Einrichtung Sensoren für die folgenden Werte vorliegen haben:

• aktuelle PV-Gesamtleistung (Was bringt die PV-Anlage gerade)
• aktueller Netzbezug (was beziehe ich gerade)
• aktuelle Netzeinspeisung (was speise ich gerade ein)
• aktuelle Ladeleistung (was lade ich gerade in den Akku)
• aktuelle Endladeleistung (was ziehe ich gerade aus dem Akku)

Auf dem Screenshot ist zu sehen, wie diese Werte in meinem Dashboard in der Energieübersicht dargestellt werden. Auf Basis dieser Sensoren lässt sich nun der Bitcoin Miner automatisiert regeln. Schauen wir uns das nun mal an.

Antminer mit PV Überschuss über Homeassistant steuern

Um den Antminer in Homeassistant anzubinden benötigen wir ein HACS Plugin namens „Miner„. Ist dieses Plugin installiert lässt sich der Miner über die entsprechende Integration hinzufügen. Das Gerät liefert direkt alle notwendigen Komponenten um die Steuerung des Miners durchzuführen. Ich habe mir ein eigenes kleines Dashboard gebaut, über welches ich die wichtigsten Informationen einsehen, die Automatisierung deaktivieren und die Steuerung manuell vornehmen kann. Selbiges ist auf der rechten Seite zu sehen.

Um die Steuerung nun zu automatisieren habe ich 4 Regeln eingeführt. 2 Schalten den Miner Ein und Aus (er muss ja nachts nicht laufen), 2 weitere sorgen für die dynamische Anpassung der Limits (Erhöhung und Reduzierung).

Automatisierte Leistungserhöhung bei PV-Überschuss

Die Leistungserhöhung ist relativ einfach umgesetzt und basiert im Kern auf dem Wert der aktuellen Netzeinspeisung. Strom, welcher ins Netz eingespeist wird, soll genutzt werden um Bitcoins zu minen.

Hierbei ist die folgende Automatisierung umgesetzt:

Automatisierte Leistungsreduzierung bei fehlender PV-Energie

Die Reduzierung der für den Miner genutzte Leistung ist etwas komplexer als die Erhöhung da die Berechnung etwas abstrakter ist. Meine Berechnung stützt sich hierbei nicht alleine auf die ins Netz eingespeiste Energie sondern bezieht auch die aktuelle Akku Ladung / Entladung ein um diesen nicht unnötig zu belasten / leer zu saugen. Inzwischen ist die Steuerung jedoch „rund“ und läuft seit mehreren Wochen automatisiert.

Folgende Automatisierung ist zur Leistungsreduzierung umgesetzt:

Bitcoin Miner automatisiert regeln – warum so selten?

Die hier gezeigten Automatisierungsregeln reagieren relativ „langsam“ und haben lange Pufferzeiten (5 bis 10 Minuten) bevor eine Regelung durchgeführt wird. So reagieren diese nicht auf jede Wolke oder jedes Einschalten der Kaffee-Maschine. Der Akku puffert kurzzeitig einige Watt, um kurzfristige Engpässe auszugleichen, und bleibt dabei weitgehend unbelastet.

Fehlt die Pufferzeit, greift Home Assistant deutlich öfter ein und unterbricht das Mining unnötig – so verschenken wir wertvolle Laufzeit. Bei einer Neuregelung benötigt der Miner ca. 1 bis 2 Minuten bis er wieder brauchbar arbeitet, diese Ausfälle gilt es zu vermeiden.

Das hier angezeigte Diagram stellt einen üblichen Tagesverlauf mit überschaubarer PV-Energie dar. An diesem Tag (im August 2025) lagen viele Wolken vor und es regnete. Der Ertrag blieb insgesamt sehr gut – auch wenn Home Assistant den Miner in einigen Phasen drosselte, um keinen Netz- oder Akkustrom zu verbrauchen.

Bitcoin Mining mit PV-Überschuss – wie macht ihr das?

Ich zeige euch hier, wie ich meinen Bitcoin Miner automatisiert über Homeassistant regle um den PV Überschuss möglichst perfekt für das Mining zu nutzen. Nun würde mich interessieren, wie macht Ihr das? Nutzt Du schon Deinen PV-Überschuss zum Bitcoin-Mining oder denkst Du nur darüber nach? Hast Du hier auch eine Automatisierung umgesetzt, falls ja wie? Vielleicht kann ich ja selbst daraus lernen und meine Automatisierung weiter optimieren? Los erzählt es mir in den Kommentaren

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Bitcoin Mining Pool Vergleich: Was sind die wichtigsten Unterschiede?

Mining-Pools verwenden verschiedene Methoden, um die Belohnung unter den Minern aufzuteilen. Das klingt erstmal trivial, hat aber massive Auswirkungen auf deine Einnahmen. Ähnlich wie bei meinen Tests zur Effizienz des Antminer S19j Pro gibt es hier nicht „den einen“ besten Bitcoin Mining Pool für alle.

PPS vs PPLNS: Der entscheidende Unterschied

PPS (Pay Per Share) – Der Sichere Das ist die einfachste Methode: Du bekommst für jede eingereichte Share eine feste Belohnung, egal ob der Pool einen Block findet oder nicht. Der Pool trägt das Risiko von Schwankungen. Dafür sind die Auszahlungen niedriger, aber konstant.

PPLNS (Pay Per Last N Shares) – Der Risikoreiche Hier wird’s interessant: Du bekommst nur etwas, wenn der Pool einen Block findet. Die Belohnung wird dann basierend auf deinen letzten N Shares berechnet. Das kann richtig lukrativ sein, aber auch komplett ins Leere laufen.

FPPS (Full Pay Per Share) – Der Optimale Eine Weiterentwicklung von PPS, die sowohl Block-Rewards als auch Transaktionsgebühren berücksichtigt. Höhere Auszahlungen als Standard-PPS, aber der Pool trägt weiterhin das Risiko.

Bitcoin Mining Pool Test: Meine Erfahrungen mit 4 verschiedenen Pools

Basierend auf meinen Tests mit dem Antminer S19j Pro habe ich vier verschiedene Pools intensiv getestet. Dabei habe ich akribisch protokolliert, wie viel Energie ich für 0,00001 BTC bei jedem Pool benötige:

Bitcoin Mining Pool Energieeffizienz-Ranking (kWh für 0,00001 BTC):

1. Braiins Pool: 12,8 kWh Testsieger
2. NiceHash: 13,32 kWh
3. F2Pool: 13,61 kWh
4. CloverPool: Test abgebrochen (Auszahlungsgrenze zu hoch)

Das sind deutliche Unterschiede! Der Braiins Pool ist um 6% effizienter als F2Pool – bei meinem täglichen Verbrauch macht das richtig was aus.

Braiins Pool – Der Transparenz-Champion

• Methode: Hauptsächlich FPPS und Score-basierte Methoden
• Gebühren: 0% für FPPS bei Nutzung von Braiins OS
• Energieeffizienz: 12,8 kWh für 0,00001 BTC (Testsieger!)
• Mein Eindruck: Extrem transparent, perfekt für Tüftler wie mich

Braiins Pool punktet durch absolute Transparenz. Du siehst genau, was passiert und warum. Da ich bereits das Braiins OS nutze (wegen der fantastischen API-Integration für mein Home Assistant Setup), bekomme ich automatisch die 0% Gebühren für FPPS. Das ist ein klarer Vorteil gegenüber anderen Pools!

F2Pool – Der Flexible

• Methode: PPS+ (entspricht FPPS) und PPLNS
• Gebühren: 2,5-4% je nach Methode
• Energieeffizienz: 13,61 kWh für 0,00001 BTC
• Mein Eindruck: Solide Wahl für verschiedene Strategien

F2Pool bietet die Flexibilität, zwischen verschiedenen Methoden zu wechseln. Das ist praktisch, wenn du experimentieren willst. Die Gebühren sind fair, aber die Effizienz ist am schlechtesten im Test.

CloverPool – Der Ausfall

• Methode: Hauptsächlich PPLNS
• Gebühren: 1-2%
• Energieeffizienz: Nicht getestet (zu hohe Auszahlungsgrenze)
• Mein Eindruck: Unpraktikabel für kleine Miner

CloverPool habe ich nach kurzer Zeit wieder rausgeworfen. Die Mindestauszahlungsgrenze war so hoch, dass es Wochen gedauert hätte, bis zur ersten Auszahlung zu kommen. Für Hobby-Miner wie mich völlig unpraktikabel.

NiceHash – Der Marktplatz

• Methode: Marktbasierte Hashpower-Vermietung
• Gebühren: 2% für interne Wallets
• Energieeffizienz: 13,32 kWh für 0,00001 BTC
• Mein Eindruck: Interessant, aber nicht optimal für konstante Erträge

NiceHash liegt bei der Effizienz im Mittelfeld. Die marktbasierte Vergütung schwankt stark, was für PV-Überschuss-Mining problematisch sein kann.

Wann solltest du deinen Mining Pool wechseln?

Problem Nr. 1: Häufige Leistungsänderungen beim PV-Überschuss-Mining

Wie ich in meinem Test zur PV-Überschuss-Nutzung festgestellt habe, muss mein Miner häufig die Leistung anpassen. Das hat dramatische Auswirkungen auf die Pool-Wahl:

Bei PPLNS-Pools wird jeder Neustart zum Problem. Du verlierst potentiell den Anspruch auf Blöcke, die kurz nach dem Neustart gefunden werden. Das kann richtig wehtun.

Bei PPS/FPPS-Pools ist das kein Problem. Jede Share wird einzeln bezahlt, Neustarts sind irrelevant.

Problem Nr. 2: Bitcoin Mining Pool Gebühren summieren sich

Ein oft übersehenes Problem: Die Gebührenunterschiede zwischen den Pools summieren sich erheblich. Jetzt kann man zwar sagen, dass solch geringe Gebühren kaum einen Unterschied machen aber bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit ist jeder Prozentpunkt entscheidend. Am Ende können die Gebühren einen spürbaren Unterschied machen und müssen in die Betrachtung mit einbezogen werden.

Problem Nr. 3: Mindestauszahlungsgrenzen

Viele Pools haben hohe Mindestauszahlungsgrenzen. Mit meinen Erträgen dauert es bei manchen Pools Wochen bis zur ersten Auszahlung. Das bindet Kapital und ist frustrierend.

Welcher Mining Pool ist der beste? Meine Empfehlungen 2025

Bester Bitcoin Mining Pool für PV-Überschuss-Mining

Empfehlung: Braiins Pool mit FPPS

Warum: Häufige Leistungsänderungen und Neustarts sind bei PPS-Methoden unproblematisch. Da ich sowieso das Braiins OS nutze (wegen der perfekten API-Integration), bekomme ich automatisch die 0% Gebühren für FPPS. Das ist ein unschlagbarer Vorteil – andere Pools verlangen 2-4% Gebühren für vergleichbare Leistungen.

Für Experimentierfreudige und Anfänger

Empfehlung: F2Pool (mit Vorsicht bei NiceHash)

Warum: F2Pool bietet Flexibilität beim Wechsel zwischen Methoden. NiceHash ist interessant für Tests, aber die schlechtere Effizienz und schwankende Vergütung machen es weniger attraktiv.

Die Realität: Zahlen lügen nicht

Genau wie bei meinen Tests zur Effizienz-Optimierung zeigen konkrete Messwerte die Wahrheit. Die 6% bessere Energieeffizienz von Braiins Pool gegenüber F2Pool mag klein klingen, aber das summiert sich erheblich.

Warum Energieeffizienz beim PV-Überschuss-Mining wichtig ist: Auch wenn der Solarstrom „kostenlos“ ist, bedeutet bessere Effizienz höhere Bitcoin-Erträge bei gleichem Stromverbrauch. Mit Braiins Pool bekommst du für dieselben 10 kWh PV-Überschuss einfach mehr Bitcoin als mit F2Pool – 6% mehr, um genau zu sein.

Zusätzlicher Vorteil: Die 0% Gebühren bei Braiins Pool (dank Braiins OS) statt 2-4% bei anderen Pools. Das ist bares Geld, das bei dir bleibt.

Es hängt trotzdem von deinen Umständen ab:

• Schwankende PV-Leistung: Braiins Pool ist klar überlegen
• Konstante Mining-Zeiten: Braiins Pool bleibt beste Wahl
• Wenig Erfahrung: Braiins Pool für Transparenz und Planbarkeit
• Kleine Erträge: Hohe Auszahlungsgrenzen sind ein K.O.-Kriterium

Mein aktueller Setup

Nach wochenlangen Tests läuft mein Antminer S19j Pro aktuell auf Braiins Pool mit FPPS. Die Kombination aus 0% Gebühren (dank Braiins OS), Transparenz und der Unempfindlichkeit gegenüber meinen häufigen Leistungsanpassungen hat mich überzeugt.

Ein wichtiger Punkt: Die 0% Gebühren bei Braiins Pool gelten nur für Nutzer des Braiins OS. Da ich das OS sowieso wegen der hervorragenden API-Integration nutze, ist das ein perfektes Match. Andere Pools verlangen 2-4% Gebühren – das summiert sich über die Zeit erheblich.

Die Automatisierung über Home Assistant läuft inzwischen stabil, und ich passe die Leistung nur noch alle paar Stunden an – nicht mehr minütlich wie am Anfang. Das hat die Erträge spürbar verbessert.

Fazit: Der beste Bitcoin Mining Pool 2025

Die Wahl des richtigen Pools und der passenden Berechnungsmethode ist genauso wichtig wie die Hardware-Optimierung. Mein Bitcoin Mining Pool Test 2025 zeigt klar: Braiins Pool ist der Gewinner – sowohl bei der Energieeffizienz als auch bei den Gebühren.

Warum Braiins Pool der beste Bitcoin Mining Pool ist:

• 6% bessere Energieeffizienz als F2Pool
• 0% Gebühren bei Nutzung des Braiins OS
• Unempfindlich gegenüber häufigen Leistungsanpassungen

Wer seine Mining-Leistung häufig anpasst (wie ich beim PV-Überschuss-Mining), sollte definitiv zu PPS/FPPS-Pools greifen. Konstante Miner können mit PPLNS langfristig mehr verdienen, aber nur bei stabiler Hardware.

Mein Tipp: Teste verschiedene Pools über mehrere Wochen. Die Unterschiede werden erst über längere Zeiträume sichtbar. Und scheue dich nicht, deinen Mining Pool zu wechseln, wenn die Zahlen nicht stimmen.

Wie sind deine Erfahrungen mit verschiedenen Mining-Pools? Nutzt du auch PV-Überschuss zum Mining oder läuft dein Miner konstant? Ich bin gespannt auf deine Erfahrungen und freue mich über einen Austausch in den Kommentaren!

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Bitcoin Mining mit PV-Überschuss – Warum eigentlich?

Das Anfang 2025 verabschiedete Solarspitzengesetz hat krasse Folgen für neu installierte PV-Anlagen. Auch unsere PV-Anlage fällt unter dieses Gesetz da diese nach dem Stichtag installiert und in Betrieb genommen wurde. Im Kern trifft uns das Thema der Anpassung der Einspeisevergütung hier am härtesten. Zum einen ist die Einspeisevergütung rapide gesunden, zum einen erhalte ich selbige nicht mehr immer. Sobald der Strompreis an der Strompreisbörse negativ ist, erhalte ich für meinen PV-Überschuss keine Einspeisevergütung. Ganz grob kann man sagen, dass das im Mai / Juni fast jeden Tag für ein paar Stunden (teilweise 6 Stunden am Stück) zugetroffen hat.

Der Strom selbst ist aber ja da, wäre doch schade ihn zu verschenken und nicht sinnvoll zu nutzen. Also stellt sich die Frage, wie kann ich die vorliegende Energie nutzen und in etwas „Sinnvolles“ verwandeln.

Mangels Elektro-Auto, Wärmepumpe oder sonstigen Energiefressern wird also eine alternative Nutzungsmöglichkeit gesucht. Da kommt mir das Thema ‚Bitcoin Mining‚ gerade recht. Es schreit nach einem Selbstexperiment.

Selbstexperiment: die Grundidee

Die Idee ist recht einfach erklärt. Die Fronius Wechselrichter sind bereits im internen Netzwerk verfügbar und können über die bereitgestellten APIs ausgelesen werden. Somit liegen im Grund alle notwendigen Daten für die Berechnung des aktuellen PV-Überschusses vor. Diese Werte sollen über die Heimautomatisierung (basierend auf Homeassistent) ausgelesen und genutzt werden um den für den Miner verfügbaren Strom zu berechnen. Dieser Wert soll nun an den Miner übergeben werden, so dass nur „nicht benötigte Energie“ zum Minen genutzt wird.

Antminer S19j Pro mit Braiins OS als Basis

Nach einiger Recherche habe ich mich für ein nicht mehr ganz aktuelles Modell, den Antminer S19j Pro entschieden. Dieser ist mit einer Rate von 104 TH/s relativ performant und in der Anschaffung noch bezahlbar (rund 700 Euro hat er mich gekostet). Das neueste Modell kostet gebraucht mehr als das 5-fache und hat „nur“ die 2,5-fache Leistung. Für einen ersten Versuch dann doch übertrieben.

Das Braiins OS verfügt über APIs über welche sich der Antminer relativ gut konfigurieren lässt. Egal ob Geschwindigkeit der Lüfter oder eben auch die maximal zu nutzende Leistung, alles ist über Endpunkte verfügbar. Das passende Homeassistent-Plugin (hass-miner) bietet dazu die perfekte Integration und lässt keine Wünsche offen.

Mein Wunsch den Antminer bei Nichtgebrauch vollständig vom Netz zu trennen war leider etwas herausfordernder. Eine schaltbare Steckdose zu finden welche > 3 kW schalten kann ist gar nicht so einfach zu finden. Also habe ich mich für den SONOFF POW320D Elite Smart Schalter mit Leistungsmesser* entschieden, welcher ebenfalls über Homeassistant gesteuert werden kann.

Auswahl des richtigen Mining-Pools

Klar, man kann auf die Idee kommen alleine zu Minen und darauf hoffen, dass man irgendwann das notwendige Glück hat und einen gesamten Bitcoin auf seinem Wallet zu finden. Die Wahrscheinlichkeit hierfür ist jedoch relativ klein. Daher habe ich mich dazu entschieden mich einem Mining-Pool anzuschliessen.

Die Auswahl des passenden Pools ist hierbei gar nicht so einfach denn die Pools arbeiten nach unterschiedlichen Konzepten. Ich selbst habe mir 5 Pools sowie ein System zum Verkauf der Hashpower (NiceHash) im Detail angeschaut (Antpool, Braiins Pool, F2Pool und CloverPool (ehemals BTC.com)*). Bei meinen ersten Tests lag der CloverPool*. Die Pools selbst unterscheiden sich im Kern Berechnungsmethode der Ausschüttung. Dazu sollte man noch beachten, dass je nach Pool Mindestauszahlungsgrenzen definiert sind welche eine Auszahlung teilweise recht weit in die Ferne schieben.

Mein Antminer läuft nun erstmal je Pool ein paar Tage / Wochen. Hierbei werde ich prüfen wie sich die täglichen Erträge in Relation zu der investierten Energie entwickeln…

Bitcoin Mining mit PV-Überschuss – Lohnt es sich jetzt oder nicht?

Leider kann ich noch keine wirklich zufriedenstellende Antwort auf diese Frage geben, dazu läuft der Test noch nicht lange genug und ist von vielen Faktoren abhängig. Was ich jedoch inzwischen gelernt habe ist:

Vom aktuellen Bauchgefühl würde ich sagen, dass das Bitcoin Mining mit PV-Überschuss sich nur in sehr wenigen Fällen wirklich rechnet. Mein Antminer läuft munter weiter und ich versuche mein Glück. Natürlich werde ich sämtliche Zahlen, sofern diese nach einem längeren Test denn vorliegen, analysieren und das Ergebnis veröffentlichen.

Sobald ich eine sinnvolle und für mich als gute Automatisierung gefunden habe (wann wird welche Regelung durchgeführt) werde ich diese natürlich ebenfalls veröffentlichen

Wie sind Deine Erfahrungen zum Thema Bitcoin Mining mit PV-Überschuss. Bist Du auch am „Schürfen“, denkst Du drüber nach oder hast Du schon damit aufgehört? Ich bin sehr auf Deine Gedanken gespannt und freue mich auf einen Austausch.

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Kleine Änderungen am Setup zum Jahresstart

Nachdem die Anlage in der ersten Version 2023 installiert wurde entschied ich mich im April 2024 die Anlage um 2 weitere Module zu erweitern. Platz auf der Garage ist genügend vorhanden, der Wechselrichter verfügt über die notwendigen Eingänge und ist gemäß der aktuellen Vorgaben in seiner Einspeiseleistung begrenzt. Also verfügt die Anlage aktuell über 4 Module mit je ca. 400 Watt welche unterschiedlich ausgerichtet sind. 2 Module zeigen komplett nach Süden, eines nach Osten und eines nach Westen. So kann ich vermutlich nicht die maximale Ausbeute in der Leistung erzielen, habe jedoch durch die wandernde Sonneneinstrahlung den ganzen Tag eine Einstrahlung was in meinem Fall lukrativer als die Spitzenleistung ist.

Ertrag der Balkonsolaranlage 2024 – Zahlen bitte

Wie auch im vergangenen Jahr beginnen wir erstmal mit den nackten Zahlen:

Das Balkonkraftwerk hat also in Summe 1.198,28 kWh produziert was einem monatliche Durchschnitt von 99,86 kWh entspricht. Hierbei gab ich 218,17 kWh an den Netzbetreiber zurück da ich diesen selbst im Haus nicht nutzen konnte.

Kombiniert komme ich über das Jahr 2024 auf eine Eigennutzungsquote von 86,75% und konnte 25,52% des gesamten Strombedarfes meines Hauses über das Balkonkraftwerk erzeugen.

Schaut man sich die Eigennutzungsquote einmal über das Jahr verteilt an so ist das zu erwartende Muster zu Erkennen. In den Monaten in welchen wenig Sonne scheint ist die Eigennutzung bei ca. 100%, geht im Sommer dann aber bis auf 73% runter.

persönliche Bewertung der Zahlen

Durch die installierte Balkonsolaranlage konnte ich im gesamten Jahr 2024 1.198,28 kWh produzieren und generierte somit 25,52% meines gesamten Strombedarfes. Dafür dass viele der Meinung sind ein Balkonkraftwerk würde nichts bringen empfinde ich es schon als sehr gut 1/4 des gesamten Strombedarfes darüber zu generieren. Ich bin erstmal zufrieden.

Rein finanziell lohnt sich das Balkonkraftwerk noch nicht denn die Investitionskosten übersteigen den bisher eingesparten Betrag noch deutlich. Das ist, aus meiner Sicht, aber ja nur eine Momentaufnahme denn die Investitionen sind getätigt und nun gilt es den Ertrag einzusammeln.

Beim Schreiben interessiert mich nun doch der Kassensturz – also schaue ich mal kurz rein

Bisher habe ich 833,99 EUR in das Balkonkraftwerk investiert, der bisherige Ertrag beträgt 366,22 EUR. Damit liege ich noch mit 467,77 EUR im Minus. Setze ich den Ertrag aus 2024 mal für die Zukunft an wäre das Balkonkraftwerk also irgendwann Mitte 2026 finanziert und ich wäre in der „Gewinnzone“. Fühlt sich gut an …

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Disclaimer: Nur eine theoretische Lösung

Alles was hier beschrieben ist, ist eine rein theoretische Darstellung der technischen Möglichkeiten. Auch ich habe selbiges natürlich nur theoretisch in einer Laborumgebung verprobt und würde diese niemals produktiv einsetzen. Auch weise ich ganz klar darauf hin, dass die eigene Anwendung (sofern dies jemand plant) auf eigenes Risiko erfolgt.

Worum geht es beim Thema Nulleinspeisung eigentlich?

Ein Balkonkraftwerk zuhause ist durch den Wechselrichtiger in der Höhe der Einspeisung limitiert. Unabhängig davon wie Leistungsstark die angeschlossenen Solarpanele sind lässt der Wechselrichter nur eine gewisse Leistung ins Hausnetz einfließen. Stand April 2024 sind maximal 600 Watt Balkonkraftwerke erlaubt. Wenn man den Medien glauben darf, sind bald 800 Watt erlaubt. Energie, welche nicht im eigenen Haus verbraucht wird, wird ohne Rückvergütung ins allgemeine Stromnetz eingespeist.

Warum nun eine dynamische Limitierung?

Im Grund ist es ganz einfach. Wenn die Sonne so richtig schön scheint generieren meine 4 Module deutlich mehr als die erlaubten 600 oder 800 Watt. Mir persönlich ist es erstmal egal, ob ich Energie ins allgemeine Stromnetz einspeise, nur möchte ich mein Heimnetz nicht unnötig belasten.

Schön wäre es aber doch, dass der gesamte zur Verfügung stehende Strom genutzt werden könnte, wenn er gebraucht wird, oder? Schalte ich z.B. einen Verbrauche wie einen Fön ein so möchte ich gerne, dass die Limitierung temporär gesenkt und mehr Strom zur Verfügung gestellt wird. Schalte ich den Fön wieder aus soll die Limitierung wieder greifen.

Im dargestellten Screenshot steht die blaue Linie für den aktuellen Bezug vom Netzbetreiber (über die Shelly Pro 3 EM* gemessen). Die grüne Linie steht für die Energie, welche vom Wechselrichter in das Haus eingespeist wird.

Wir sehen, dass der Wechselrichter ständig ca. 600 Watt einspeist wovon ca. 100 – 150 Watt an den Netzbetreiber fliesen. Plötzlich steigt der Stromverbrauch und vom Netzbetreiber werden knapp 2.000 Watt bezogen. Das Script bemerkt dies und entfernt die Drosselung des Wechselrichters welcher nun ca. 1.100 Watt einspeist und den Netzbezug deutlich reduziert. Als der Stromverbrauch wieder sinkt aktiviert das Script die Drosselung des Wechselrichters wieder und wir sind wieder bei den 600 Watt.

Code steht in Github bereit

Mein Script ist ein Fork der Nulleinspeisung von Selbstbau-PV.de und steht öffentlich in Github bereit.

Die Veränderungen zum Ursprungscode sind relativ überschaubar, für das oben beschriebene Setup jedoch zwingend notwendig. Folgende Bereiche wurden angepasst:

Noch einmal: Wer möchte, kann sich das Script gerne ansehen oder auch weiter entwickeln. Pullrequestes sind jederzeit gerne gesehen. Sämtlicher Code dient lediglich zur Veranschaulichung und Demonstration, von einem produktiven Einsatz wird abgeraten.

Balkonkraftwerk Einspeisung dynamisch limitieren – wie ist Deine Meinung?

Natürlich würde mich Deine Meinung zum Thema Balkonkraftwerk Einspeisung dynamisch limitieren interessieren. Wie handhabst Du das ganze, arbeitest Du ggf. sogar mit einem Akku in deinem Balkonkraftwerk? Ich freue mich auf Deine Rückmeldung.

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Was war passiert?

Wie viele Geschichten zuhause begann auch diese irgendwo zwischen Toilette und erstem Kaffee. Ich schaute auf mein Handy und überflog mein openHab Dashboard. Etwas erstaunt war ich als ich auf die Zahl des aktuellen Stromverbrauches schaute – über 6 kWh vor 7 Uhr morgens – das ist sehr sehr ungewöhnlich. Im Normalfall liegen wir hier unter 2 kWh, wie kommt es zu einer Abweichung von 4 kWh zu dieser frühen Zeit?

Ich schaute mit den Tagesverlauf als Graph an und sah eine recht klare und gerade Linie welche seit Tagesbeginn nach oben ging. Schnell mal einen anderen Tag angesehen – hier sieht das deutlich entspannter aus. Da stimmt doch was nicht …

Ursachenforschung und Fehlerlokalisierung

Zugegeben, ich bin hier vielleicht ein wenig Strange, aber ich wollte die Ursache direkt finden. Also ging ich mit dem Handy in den Hand die einzelnen Unterverteilungen durch und schaltete Sicherung für Sicherung ab. Als ich den unteren Schuppen vom Netz nahm sank der Strombezug direkt ab, sobald die Sicherung wieder eingeschaltet wurde stieg der Stromverbrauch direkt wieder extrem an.

Ich hatte direkt eine Vorahnung, denn die letzten Tage war es durchgehend weit unter 0 Grad dann kam gestern Regen dazu. Im Schuppen selbst steht eine Tauchpumpe, welche mittels Schwimmerschalter zur Dachentwässerung genutzt wird. Das Wasser wird über einen Schlauch weg gepumpt. Die Vermutung lag also nah: Hier ist was eingefroren und die Pumpe läuft in Dauerschleife.

Also ab in den Schuppen und an das Fass, in welchem die Pumpe sitzt. Die Tauchpumpe läuft und das Fass ist spürbar warm. Na immerhin war die Pumpe bislang Wassergekühlt und scheint noch zu funktionieren. Pumpe vom Strom trennen und schon ist das Problem (zumindest das des hohen Stromverbrauches) erstmal gelöst.

SmartHome Daten richtig interpretieren

Auch wenn ich zugegeben muss dass dieser Fall eher Zufall war. Ich habe manuell auf das Dashboard gesehen und bin über die Abweichung gefallen. Dennoch ohne die Datensammlung und die entsprechende Visualisierung hätte ich weder gewusst was ein normaler Stromverbrauch ist, noch hätte ich die Möglichkeit gehabt diese Abweichung zu erkennen.

Es genügt also nicht eine Heimautomatisierung aufzubauen, die gesammelten Daten müssen sinnvoll aggregiert und ausgewertet werden.

Ich für meinen Teil bin auf jeden Fall erstmal zufrieden und konnte Nachweisen dass das SmartHome mehr als nur eine Spielerei ist
Im hier beschriebenen Fall haben mir die Daten nicht nur beim Stromsparen geholfen sondern vermutlich auch schlimmeres verhindert. Wer weiß wie lange die arme Tauchpumpe noch durchgehalten hätte…

Smarthome Daten automatisiert analysieren

Aktuell arbeite ich daran die gesammelten Daten der einzelnen Sensoren (z.B. Verbrauchswerte von Strom, Gas und Wasser) automatisiert auswerten zu lassen. Das Ziel dieser Übung ist es, starke Abweichungen automatisch zu erkennen und mich per Warnung auf selbige hinweisen zu können. Ich bin gespannt ob mich dieses Experiment zum gewünschten Ziel führt und werde darüber berichten.

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Ertragsübersicht – hier die nackten Werte

Fangen wir zuerst einmal mit der nackten Wahrheit, den genauen Werten in der Übersicht an:

In der Summe hat das Balkonkraftwerk in den 147 Tagen in welches in Betrieb war (seit dem 6. August) 262,52 kWh produziert. Hiervon konnte ich 239,06 kWh in meinem Haushalt selbst nutzen und „verschenkte“ 23,46 kWh welche ich ins Netz zurück gab.

Kombiniert komme ich über den gesamten Zeitraum auf eine Eigennutzungsquote von 94,14 %

meine persönliche Bewertung der Zahlen

Als ich die Solaranlage auf der Garage installierte war ich mir nicht sicher was ich genau davon erwarten soll. Eigentlich war es eher ein Versuch um zu schauen ob überhaupt etwas dabei rüber kommt. Vondaher bin ich selbst erstmal zufrieden, ohne Ausrichtung der Anlage 262 kWh erzeugt zu haben ist doch erstmal gut.

Auf der anderen Seite interessierte mich die Eigennutzungsquote um herauszufinden in wie weit sich ein Akku lohnen kann. Natürlich ist der Auswertungszeitraum etwas trügerisch denn von den sonnigen Monaten hatte ich nicht sonderlich viele. Dennoch ist eine Eigennutzungsquote von 94,14% definitiv besser als vermutet. Mit 4,69 kWh „verschenktem“ Strom würde sich aus aktueller Sicht ein Akku für ein solch kleines Balkonkraftwerk wohl niemals rechnen. Mal sehen wie das Ende 2024 aussieht wenn die Anlage einmal ein Jahr durchgelaufen ist.

Sehr zufrieden bin ich mit der Integration der Shelly-Komponenten in meine openHab Installation. Die Auswertung der Daten läuft sehr rund und gibt mir immer einen aktuellen Überblick darüber was die Solaranlage so leistet.

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openHab Zeitsteuerung über den Google Kalender?

OpenHab ist aus meiner Sicht ein echt einfaches System zur Heimautomatisierung. Wenn es allerdings um das Thema Zeitsteuerung geht ist hier wirklich Nachholbedarf. Es existiert keine einfache Möglichkeit um flexibel Geräte zu unterschiedlichen Zeiten mit eigenen Befehlen zu versorgen.

Durch den Einsatz des iCalendar Bindings und ein paar Zeilen Code ist es mir gelungen die Steuerung der Heizung über den Kalender umzusetzen.

Das Screenshot hier zeigt, wie der aktuelle Wochenplan aussieht. Im Gegensatz zu so manch andere Lösung die man im Internet so findet habe ich mich dafür entschieden nur Statusänderungen im Kalender zu hinterlegen und auf diese Events per Script zu reagieren.

Jeder Kalendereintrag steht also für eine gewünschte Änderung der Temperatur am Thermostat. Somit können flexibel alle Räume zu unterschiedlichen Zeiten nach meinen Wünschen gesteuert werden.

eigenen Kalender anlegen

Im ersten Schritt habe ich in meinem bestehenden Kalender einen neuen Kalender nur für die Steuerung meiner Heizung angelegt. Immerhin möchte ich die Einträge zur Steuerung nicht in meinem normalen Kalender sehen und getrennt verwalten. Dies funktioniert recht einfach über diesen Link.

Wir geben dem Kalender einen Namen, die gewünschte Zeitzone und speichern diesen. Für die Einbindung in das Binding benötigen wird nur die iCal Adresse. Hierfür gibt es im unteren Bereich eine „Privatadresse im iCal-Format“ welche über das entsprechende Kopieren-Icon in die Zwischenablage kopiert werden kann.

iCalendar Binding installieren und Kalender verbinden

Nachdem wir das iCalendar Binding in openHab installiert haben legen wir ein neues Item vom Typ „Kalender“ an. Dieses Binding dient den späteren Filtern als Gateway und stellt die Verbindung zwischen openHab und dem Kalender her.

Ins Feld ‚URL‘ tragen wir die URL ein, welche wir uns im vorherigen Schritt kopiert haben. Der Aktualisierungsintervall kann ruhig etwas länger sein, in meinem Fall sind es 30 Minuten. Dies bedeutet so viel wie dass das Plugin alle 30 Minuten nach neuen Terminen im Kalender schaut und diese herunterlädt.

Nach dem Speichern ist das Plugin auch schon fertig konfiguriert und die Kalendereinträge werden heruntergeladen.

Schön, doch was nun? Wir haben nun einen Google Kalender in welchen wir Termine einstellen können. Dazu ein Binding welches dafür sorgt, dass diese Termine nach openHab geladen werden. Damit nun die einzelnen Räume gesteuert werden müssen benötigen wir noch ein wenig Konfiguration für jeden einzelnen Raum …

openHab iCalendar Filter verwenden um Räume zu steuern

Um die Heizungssteuerung mit openHab umzusetzen habe ich mir im ersten Schritt Überlegt, wie ich meine Kalendereinträge gestalten möchte. Um es möglichst einfach zu halten habe ich mich dazu entschieden, je Verändungsevent einen Kalendereintrag zu erstellen. Wenn ich also z.B. im Büro die Heizung morgens um 6:30 Uhr auf 21 Grad stellen möchte und am Nachmittag um 17 Uhr wieder auf 17 Grad dann benötige ich hierfür 2 Kalendereinträge. Ich nutze hierbei den Titel des Kalendereintrages und hinterlege hier den Raum sowie die gewünschte Temperatur. Ein Eintrag mit dem Titel ‚Büro: 21‘ sorgt dafür, dass das Thermostat im Büro auf 21 Grad, ein Titel ‚Büro: 17‘ dass das Büro auf 17 Grad geändert wird.

Um die Kalendereinträge des eines Raumes in openHab verfügbar zu haben, habe ich mir je Raum ein Item vom Typ icalendar:eventfilter angelegt.

Der Filter selbst nutzt als Bridge das zuvor angelegte Item vom Typ „Kalender“. Die Anzahl Kalendereinträge habe ich mit 1 und den Aktualisierungsinterval mit 15 Minuten definiert. Der Filter selbst wurde als Textbasierter Filter auf Basis des Betreff / Title angelegt. Der Suchausdruck entspricht in meinem Fall dem Raumname, hier also ‚Büro‘ als Text.

Diese Konfiguration sorgt dafür, dass im neu angelegten Item 3 Channels angelegt werden. Diese Channels beinhalten die Daten des nächsten Kalendereintrages mit den Werte Startzeit, Endezeit und Titel.

Diese Channels lege ich mir als Points in meinem Model in den jeweiligen Raum. Das ist zwar nicht zwingend notwendig, erleichtert mir aber die Übersicht und die mögliche Fehlersuche.

Wichtig: An dieser Stelle unbedingt auf die Namensnotation achten. Das Script erwartet den Prefix ‚Calendar_Events__‘ gefolgt vom Raumname mit dem Suffix ‚_Titel‘ und ‚_Start‘.

Dieses Vorgehen muss nun für jeden Raum den ich steuern möchte dupliziert werden. Sprich für jeden Raum benötige ich einen eventfilter und die entsprechenden Points im Model damit das nachfolgende Script funktioniert.

Heizungssteuerung mit openHab – das Script

Nachdem die Vorarbeiten nun erledigt sind benötigt es noch ein kleines Script (Rule) welches die Werte der jeweiligen Räume abruft und die Änderungen an den Thermostaten durchführt. Ich habe mich hierbei für einen cronjob entschieden welcher jede Minute läuft und die Werte überprüft:

import java.time.format.DateTimeFormatter
import org.openhab.core.model.script.ScriptServiceUtil

rule "Heizungssteuerung - cron"
	when
		Time cron "5 * * * * ?"
	then
		val roomList = newArrayList('Buro', 'Wohnzimmer', 'Bad_EG', 'Kinderzimmer', 'Schlafzimmer', 'Kueche')
			
		roomList.forEach[ itemName |
			if (itemName != "") {
				var itemToManage = "Heizung__" + itemName + "_Set_Temperature"
				
				var calValue = "Calendar_Events__" + itemName + "_Titel"
				var calStart = "Calendar_Events__" + itemName + "_Start"
				
				var newValue = ScriptServiceUtil.getItemRegistry.getItem(calValue).getState.toString
				
				if (newValue != "UNDEF") {
					newValue = newValue.substring(newValue.indexOf(" ")).trim
					
					var currentValue = ScriptServiceUtil.getItemRegistry.getItem(itemToManage).getState.toString
					currentValue = currentValue.substring(0, currentValue.indexOf(" "))

					var currentStart = ScriptServiceUtil.getItemRegistry.getItem(calStart).getStateAs(DateTimeType).zonedDateTime.withZoneSameInstant((new DateTimeType).zonedDateTime.getZone).format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm"))

					if (currentStart.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm")) == now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd'T'HH:mm"))) {
						logInfo("Heizungssteuerung", "neue Temperatur " + itemToManage + "= " + newValue)
						sendCommand(itemToManage, newValue)
					} 
				}
			}			
		]
end

Das Script läuft alle 5 Minuten. Hierbei durchläuft es in einer Schleife alle definierten Räume und prüft, ob eine neue Temperatur eingestellt werden soll. Wichtig ist hierbei die bereits erwähnte Namensnotation der Items. Im ersten Schritt wird geprüft, ob ein neuer Wert eingestellt werden soll. Falls dies der Fall ist prüfen wir ob die aktuelle Uhrzeit der gewünschten Uhrzeit entspricht. Falls auch dieses Kriterium zutrifft setzen wir den entsprechenden Wert am Heizkörperthermostat über den sendCommand Befehl.

Zeisteuerung in openHab mit dem Google Calendar – Fazit

Anfangs dreht ich mich ein wenig im Kreis bis ich die Funktionen der einzelnen Bindings im Detail verstanden hatte und mich langsam dem gewünschten Ziel näherte. Inzwischen läuft die Heizungssteuerung mit openHab über die Homematic IP Komponenten sehr verlässlich. Durch die Planung über meinen Kalender kann ich quasi nebenbei die Zeitpläne von überall aus bearbeiten und bin sehr flexibel geworden.

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Die Idee

Das Balkonkraftwerk befindet sich auf meiner Flachdachgarage neben dem Haus. Das Haus und die Garage sind über ein ausreichend dimensioniertes Kabel miteinander verbunden worüber die Garage heute den Strom bezieht. In der Garage wurde eine neue Dose installiert an welche das Balkonkraftwerk angeschlossen ist. Die Dose selbst läuft über eine ‚Shelly Plus 1 PM*‘ (mit einer 1 gekennzeichnet) welche die Verbrauchsdaten misst. Am Hauptsicherungskasten im Haus ist eine ‚Shelly 3EM*‘ installiert (mit einer 2 gekennzeichnet) welche die Verbrauchsdaten aller 3 Phasen misst. Diese Verbrauchsdaten werden bereits per MQTT an openHab gesendet (die Konfiguration hierzu ist in ‚Shelly Verbrauchsdaten über MQTT an openHab senden‚ beschrieben).

Um nun Dinge wie die Eigenverbrauchsquote des Balkonkraftwerkes oder den Strombezug vom Netzbetreiber zu berechnen benötigen wir einige Messpunkte anhand derer wir die notwendigen Daten halbwegs genau berechnen können.

Verbrauchsmessung Balkonkraftwerk Messpunkte definieren

Die Shellys senden Events per MQTT sobald sich ein Wert verändert. Das heisst, dass wir bei jeder kleinen Änderung einen neuen Wert über den „neuen aktuellen Wert erhalten“. Merken wir uns nun den „altwert“, also den Wert der letzten Nachricht sowie den Zeitpunkt der neuen Nachricht so können wir den Verbrauch in einer Zeitspanne berechnen. Hierzu nehmen wir einfach den alten Wert und multiplizieren diesen mit der Zeit welche zwischen beiden eingegangenen Nachrichten liegt.

Das klingt erstmal etwas „komplex“, funktioniert in der Realität aber ausgezeichnet. Für die eigentliche Berechnung der aktuellen Werte benötige ich nun also 9 Items. Dazu möchte ich gerne noch eine Übersicht über die aktuellen Tageswerte haben welche in weiteren 6 Items abgelegt werden.

Number		stromUpdateTimeStamp   		"letztes Stromupdate [%d]"
Number		stromBezugAltwert			"Strombezug altwert [%d]"
Number 		stromBezugWert			 	"Strombezug Wert [%d]"
Number 		stromEinspeisungAltwert		"Stromeinspeisung Altwert [%d]"
Number 		stromEinspeisungWert			"Stromeinspeisung Wert [%d]"

Number		stromErzeugungAltwert			"Stromerzeugung Altwert[%d]"
Number		stromErzeugungWert			"Stromerzeugung Wert[%d]"
Number		stromErzeugerUpdateTimeStamp		"letzte Update Erzeugung [%d]"

Number		stromErzeugungKwhToday			"Stromerzeugung [%d] kWh"
Number		stromBezugKwhToday			"Strombezug [%d] kWh"
Number		stromEinspeisungKwhToday		"Stromeinspeisung [%d] kWh"
Number		stromVerbrauchKwhToday			"Stromverbrauch [%d] kWh"
Number		stromEigennutzungProzent		"Eigennutzung [%d]"
Number		stromEigennutzungKwhToday		"Eigennutzung [%d] kWh"

Auswertung der MQTT-Events des Stromzählers

Als erstes widme ich mich den Events des Hauptstromzählers. Auf Basis des aktuellen Wertes kann ich entscheiden, ob ich gerade Strom vom Betreiber beziehe oder ob ich Strom ins Netz einspeise (positiver Wert = ich beziehe etwas vom Betreiber). Nachfolgend mein Script:

rule "Stromzaehler Wert Change"
	when
		Item MQTTThing_aktueller_Stromverbrauch changed
	then
		var Number aktuellerWert = MQTTThing_aktueller_Stromverbrauch.state
		val Number letztesUpdateValue = stromUpdateTimeStamp.state;
		var ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();
		var Number vStromBezugAltwert = stromBezugAltwert.state;
		var Number vStromBezugWert = stromBezugWert.state;
		var Number vStromEinspeisungAltwert = stromEinspeisungAltwert.state;
		var Number vStromEinspeisungWert = stromEinspeisungWert.state;
		
		if (vStromBezugWert === NULL || vStromBezugAltwert === NULL) {
			vStromBezugWert = 0;
			vStromBezugAltwert = 0;
			vStromEinspeisungAltwert = 0;
			vStromEinspeisungWert = 0;
		}
		
		var ZonedDateTime letztesUpdate;
		if (letztesUpdateValue === NULL) {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.MIN, ZoneId.systemDefault());
		} else {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.ofInstant(java.time.Instant.ofEpochMilli(letztesUpdateValue.longValue), ZoneId.systemDefault());
		}

		var double zeitspanne = Double.valueOf(java.time.temporal.ChronoUnit.MILLIS.between(letztesUpdate, now)) / 1000;
		if (aktuellerWert > 0) {
			vStromBezugWert += vStromBezugAltwert * zeitspanne;
			stromBezugAltwert.postUpdate(aktuellerWert);
			stromEinspeisungAltwert.postUpdate(0);
		} else {
			aktuellerWert = aktuellerWert * -1;
			vStromEinspeisungWert += vStromEinspeisungAltwert * zeitspanne;
			stromBezugAltwert.postUpdate(0);
			stromEinspeisungAltwert.postUpdate(aktuellerWert);
		}
		
		stromBezugWert.postUpdate(vStromBezugWert)
		stromEinspeisungWert.postUpdate(vStromEinspeisungWert)
		stromUpdateTimeStamp.postUpdate(now.toInstant().toEpochMilli())
end

Ich berechne als erstes die Zeitspanne zwischen dem aktuellen und dem letzten Event. Anschließend prüfe ich, ob ich gerade Strom vom Betreiber beziehe oder ob mein Balkonkraftwerk Strom ins Netz einspeist. Entsprechend dieser Prüfung aktualisiere ich die jeweiligen Werte der Items, setze die Altwerte auf die aktuellen Werte und setze die Timestamp auf die aktuelle Zeit.

Auswertung der MQTT-Events des Balkonkraftwerks

Nachdem wir über den Stromzähler nun wissen ob wir gerade Strom einspeisen oder vom Netz beziehen fehlt uns noch die Information, wie viel Strom unser Balkonkraftwerk gerade erzeugt. Diesen Wert erhalten wir direkt von der Shelly an welche das Balkonkraftwerk angeschlossen ist. Auch hier erstmal mein Script:

rule "Stromerzeugung Wert Change"
    when
		Item MQTTThing_Balkonkraftwerk_Garage_Erzeugung changed
	then
		var Number aktuellerWert = MQTTThing_Balkonkraftwerk_Garage_Erzeugung.state
        	val Number letztesUpdateValue = stromErzeugerUpdateTimeStamp.state;
        	var ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();
		var Number vStromAltwert = stromErzeugungAltwert.state;
        	var Number vStromWert = stromErzeugungWert.state;	

			if (vStromWert === NULL || vStromAltwert === NULL) {
			vStromWert = 0;
			vStromAltwert = 0;
		}

        	var ZonedDateTime letztesUpdate;
        	if (letztesUpdateValue === NULL) {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.MIN, ZoneId.systemDefault());
		} else {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.ofInstant(java.time.Instant.ofEpochMilli(letztesUpdateValue.longValue), ZoneId.systemDefault());
		}

        	var double zeitspanne = Double.valueOf(java.time.temporal.ChronoUnit.MILLIS.between(letztesUpdate, now)) / 1000;
        	vStromWert += vStromAltwert * zeitspanne;
       
		stromErzeugungAltwert.postUpdate(aktuellerWert);
		stromErzeugungWert.postUpdate(vStromWert);
        	stromErzeugerUpdateTimeStamp.postUpdate(now.toInstant().toEpochMilli());
end

Wer das erste Script verstanden hat, für den ist dieses Script selbsterklärend. Wir nehmen den alten Wert des Balkonkraftwerkes und multiplizieren diesen mit der Zeit zwischen dem letzten und dem aktuellen Event. Nun aktualisieren wir noch die entsprechenden Items und schon haben wir die gewünschten Werte.

Berechnung der Tageswerte

Ein wenig mehr habe ich über die Berechnung der Tageswerte gegrübelt. Ich möchte gerne für jeden Kalendertag die Gesamtwerte verfügbar haben. Diese müssen täglich um 0 Uhr zurück gesetzt werden, so dass die Zählung für den neuen Tag wieder korrekt ist. Um es mit der Berechnung nicht zu übertreiben habe ich mich dazu entschieden diese nur alle 15 Minuten durchzuführen. Hierdurch kam es jedoch bei dem täglichen Reset zu einem Problem so dass ich hier eine 2te Prüfung einbaute und nicht nur beim Tageswechsel sondern auch dann wenn der Bezug > 2 KwH in der erste Stunde des Tages (also zwischen 0 und 1 Uhr) ist.

Erneut, anbei erstmal mein Script:

rule "Stromerzeugung Tagswerte"
    when
		Time cron "0 */15 * * * *" // alle 15 Minuten genügt
	then
		// Check if next day
		val Number letztesUpdateValue = stromUpdateTimeStamp.state;
		var ZonedDateTime letztesUpdate;
		if (letztesUpdateValue === NULL) {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.MIN, ZoneId.systemDefault());
		} else {
			letztesUpdate = ZonedDateTime.ofInstant(java.time.Instant.ofEpochMilli(letztesUpdateValue.longValue), ZoneId.systemDefault());
		}
		
		var Number stromVerbrauchKwhTodayValue = stromVerbrauchKwhToday.state
		
		if ((((stromVerbrauchKwhTodayValue === NULL) || (stromVerbrauchKwhTodayValue > 2)) && (letztesUpdate.toLocalTime().getHour() == 0)) || letztesUpdate.toLocalDate().isBefore(LocalDate.now())) {
			logInfo("rules.stromerzeugung.tageswerte", "Tageswechsel  reset to 0");
			
			// Tageswechsel
			stromBezugAltwert.postUpdate(0);
			stromEinspeisungAltwert.postUpdate(0);
			stromBezugWert.postUpdate(0);
			stromEinspeisungWert.postUpdate(0);
		
			stromErzeugungAltwert.postUpdate(0);
			stromErzeugungWert.postUpdate(0);

			stromUpdateTimeStamp.postUpdate(ZonedDateTime.now().toInstant().toEpochMilli());
			stromErzeugerUpdateTimeStamp.postUpdate(ZonedDateTime.now().toInstant().toEpochMilli());
			
			stromVerbrauchKwhToday.postUpdate(0);
			stromErzeugungKwhToday.postUpdate(0);
			stromEinspeisungKwhToday.postUpdate(0);
			stromBezugKwhToday.postUpdate(0);			
			
			stromEigennutzungKwhToday.postUpdate(0);
			stromEigennutzungProzent.postUpdate(100);
		} else {
			var Number stromBezug = stromBezugWert.state
			var Number stromErzeugung = stromErzeugungWert.state;
			var Number stromEinspeisung = stromEinspeisungWert.state

			if (stromBezug === NULL || stromBezug == 0) {
				stromBezug = 0;
				stromErzeugung = 0;
				stromEinspeisung = 0;
			}
			stromVerbrauchKwhToday.postUpdate((stromBezug + stromErzeugung - stromEinspeisung) / 60 / 60 / 1000);
			stromErzeugungKwhToday.postUpdate((stromErzeugung) / 60 / 60 / 1000);
			stromEinspeisungKwhToday.postUpdate((stromEinspeisung) / 60 / 60 / 1000);
			stromBezugKwhToday.postUpdate((stromBezug) / 60 / 60 / 1000);
			stromEigennutzungKwhToday.postUpdate((stromErzeugung - stromEinspeisung) / 60 / 60 / 1000);
			
			if (stromEinspeisung == 0 || stromErzeugung == 0) {
				stromEigennutzungProzent.postUpdate(100);
			} else {
				stromEigennutzungProzent.postUpdate(100 - (stromEinspeisung / stromErzeugung * 100));
			}
		}
end

Eigentlich ist auch hier keine grosse Magie zu finden. Der Tagesverbrauch ergibt sich aus dem Bezug vom Stromanbieter + dem Eigenverbrauch. Der Eigenverbrauch selbst entspricht dem Wert der Erzeugung abzgl. dem Wert der Einspeisung. Diese Werte werden alle 15 Minuten berechnet und in den entsprechenden Items abgelegt.

Verbrauchsmessung Balkonkraftwerk Visualisierung

So nun haben wir also viele Items welche munter irgend welche Daten speichern und berechnen. Das ist für den ersten Schritt ja schonmal schön, besser wäre es aber doch wenn man diese nun auch noch sauber anzeigen könnte, oder? Zu diesem Zweck habe ich mir 2 neue Seiten angelegt:

aktuelle Werte des Balkonkraftwerkes

Als erstes möchte ich gerne auf einen Blick sehen, wie sich der Verbrauch in meinem Haus gerade jetzt darstellt. Zu diesem Zweck habe ich ein Dashboard erstellt, welches den aktuellen Strombezug, die aktuelle Erzeugung sowie die Tageswerte bis zum aktuellen Zeitpunkt darstellt:

Das dargestellte Beispiel ist von einem eher durchschnittlichen Tag mit einigen Wolken. Das Balkonkraftwerk hat bis 14 Uhr 2.22 kWh erzeugt wobei ich 89,32% dieser Erzeugung selbst genutzt habe. Daraus resultiert dass ich 0.24 kWh Strom „verschenkt“ habe. Selbiges ist auch in einigen Graphen dargestellt.

historische Analyse der Daten

Neben der Tagesaktuellen Liveansicht ist die historische Sicht auf die Erzeugungswerte des Balkonkraftwerkes natürlich mit die interessanteste Sicht. Auch hierzu habe ich mir ein kleines Dashboard gebaut welches mit auf einen Blick alle relevanten Werte eines Monates anzeigt.

Das angezeigte Dashboard zeigt hierbei eine Kombination aus 4 Werten an. Die Gesamte Tagesproduktion des Balkonkraftwerkes in blau, die eigengenutzte Energie in grün, die ins Netz eingespeiste Energie in Gelb und die vom Stromanbieter bezogene Energie in rot.

Die Werte des Eigenverbrauches und des Netzbezuges wurden hierbei gestapelt dargestellt um den gesamten Strombedarf eines Tages auf einen Blick zu sehen.

Ein weiteres schönes Feature des Diagramme ist, dass man einzelne Sichten per „Knopfdruck“ deaktivieren kann. Somit ist es möglich sich z.B. nur die durch das Balkonkraftwerk erzeugte Energie anzeigen zu lassen, oder aber eben die Werte der Einspeisung oder Eigennutzung. Zusätzlich lassen sich die Diagramme von Haus aus downloaden oder als Tabelle exportieren.

Hier einmal alle Diagramme für den August 2023 im Überblick. Hierbei bitte nicht wundern, die Auswertung beginnt in der Tat erst am 6. August …

Verbrauchsmessung Balkonkraftwerk – ich bin gespannt

Noch habe ich kein wirkliches Gefühl dafür, wie lange es dauern wird bis sich das angeschaffte Balkonkraftwerk amortisieren wird. Der August war nun wirklich kein sonderlich guter Monat, es hat viel Geregnet. Dazu waren wir ein paar Tage weg was die Eigennutzungsquote leicht nach unten trieb. Ich werde das nun weiter verfolgen und bin gespannt, wie sich das ganze über das nächste Jahr entwickelt. Immerhin konnte das Balkonkraftwerk im August schonmal 86 kWh erzeugen wovon ich 76 kWh selbst nutzen konnte. Die Eigennutzungsquote im August betrug somit 88,37%, für den Anfang schonmal gar nicht so übel …

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verwendete Komponenten für die Datenerfassung

Um sowohl den Bezug des Stromes vom Netzanbieter als auch die Erzeugung des selbigen durch das Balkonkraftwerk zu messen entschied ich mich für den Einbau 2er Komponenten.

Der Shelly Pro 3EM wurde direkt im Sicherungskasten verbaut. Dieser misst den Gesamtenergieverbrauch des gesamten Hauses über alle 3 Phasen. Dazu wurde direkt an der Anschlussdose das Balkonkraftwerkes ein Shelly Plus 1PM installiert welcher den Energieverbrauch des Balkonkraftwerkes erfasst.

Das schöne an den Shelly-Komponenten ist, dass diese über das MQTT Protokoll verfügen. Durch dieses sind die Komponenten in der Lage eine Nachricht zu senden, sobald sich ein Wert verändert. Diese Nachrichten können nun wieder in openHab eingesammelt und in ein entsprechendes Item übertragen werden. Wir sind also in der Lage die aktuellen Livedaten sowohl Strombezuges des gesamten Hauses als auch der Stromerzeugung des Balkonkraftwerks nach openHab zu transportieren.

Was ist MQTT eigentlich?

MQTT ist ein offenes Netzwerkprotokoll zur Übertragung von Nachrichten. Das Protokoll wurde für die Maschine zu Maschine Kommunikation und findet den Einsatz meist im Bereich IOT (Internet of Things). Hierbei senden Devices Informationen an einen Broker. Der Broker leitet diese an die entsprechenden Abonnenten weiter. Weitere Informationen zu MQTT selbst findet man am besten direkt auf MQTT.org.

Einrichtung des MQTT-Brokers auf dem Raspberry PI

Die Einrichtung des MQTT-Brokers auf dem Raspberry-PI ist recht schnell und mit wenigen Befehlen erledigt. Zuerst aktualisieren wir einmal die Pakete auf dem PI, anschliessend installieren wir das Paket ‚mosquitto‚:

# Update durchführen
sudo apt update
sudo apt upgrade

# Mosquitto installieren
sudo apt install mosquitto

Der MQTT-Broker Mosquitto ist nun auf dem System installiert. Nun müssen wir noch einige kleine Konfigurationen vornehmen damit der Zugriff auf den Broker funktioniert. Ich habe mich dazu entschieden den Broker ohne Authentifzierung laufen zu lassen, das muss selbigem jedoch beigebracht werden.

# Konfigurationsdatei öffnen
sudo nano /etc/mosquitto/conf.d/local.conf

#Einfügen der folgenden Inhalte zur Datei
listener 1883
allow_anonymous true

Nun ist der Broker installiert und vorkonfiguriert. Der Zugriff erfolgt über den Port 1883 und es werden keine Benutzerdaten zur Authentifzierung benötigt. Wir können selbigen nun starten und dem System mitteilen, dass der Start des Services auch bei einem Reboot des Systemes automatisch wieder mitgestartet werden soll:

# mosquitto beim Systemstart automatisch starten lassen
sudo systemctl enable mosquitto

# starten des mosquitto brokers
sudo systemctl start mosquitto

MQTT in den Shelly Komponenten einrichten

Nachdem der MQTT-Broker nun läuft können die Shelly-Komponenten konfiguriert werden so dass diese bei jeder Änderung eine Message an den Broker senden. Dies funktioniert über die Oberfläche des Komponenten. Der Zugriff erfolgt entweder über die interne IP (ist im Router zu finden) oder die Shelly-Cloud. Meine Screenshots stammen aus der Shelly-Cloud, welche bei mir allerdings inzwischen deaktiviert wurde.

Schritt 1:
Die MQTT Konfiguration befindet sich im Settings-Bereich unter dem Punkt Network \ MQTT

Schritt 2:
MQTT selbst ist zu aktivieren. Damit openHab die Nachrichten auswerten kann sollte unbedingt die Optin ‚Generic status update over MQTT‘ aktiviert werden, ansonsten gibt es Probleme bei der Auswertung der Nachrichten.
Im Feld Host geben wir den Namen oder die IP unseres Rapsberry-PI zusammen mit dem konfigurierten Port 1883 an. Das FeldUsername und Passwort lassen wir einfach leer

Nachdem die Änderungen übernommen wurden senden die Shellys bereits Nachrichten an den MQTT Broker welche nun „nur noch“ ausgewertet werden müssen.

Nachrichteneingang mit dem MQTT-Explorer prüfen

Nachdem ich den Shellys den Versand der MQTT Nachrichten beigebracht habe entschied ich mich, erstmal zu prüfen ob die Nachrichten auch wirklich ankommen. Hierfür setze ich einen freien MQTT-Client Namens ‚MQTT-Explorer‚ ein. Nach dem Start des Tools hinterlege ich auch hier den Hostnamen des MQTT-Brokers und schon kann ich die eingehenden Nachrichten sehen.

Nachricht des Shelly Pro 3PM* aus dem Hauptverteiler. Markiert ist hierbei der Wert des aktuellen Netzbezuges.

Nachricht des Shelly Plus 1PM* des Balkonkraftwerkes. Markiert ist hier der aktuelle Wert des Stromes, welcher durch die Solarmodule erzeugt werden.

Die Kontrolle der Nachrichten gibt zum einen ein gutes Gefühl und stellt sicher, dass die Kommunikation sauber funktioniert. Des weiteren ist diese Kontrolle relevant um zu erfahren, welche Inhalte die MQTT-Nachricht hat. Wie zu sehen ist beinhaltet die Nachricht eine Vielzahl von Werten. Für meine Zwecke sind von beiden Nachricht jedoch nur 2 Werte relevant welche im nächsten Schritt in openHab integriert werden.

Einrichtung des MQTT-Clients in openHab

Etwas mehr als die Hälfte des Weges ist gemacht. Nun sollen die Nachrichten der Shellys noch in openHab ausgewertet werden. Hierzu benötigen wir als erstes einmal das MQTT-Binding in OpenHab. Nachdem selbiges installiert ist richten wir zuerst einmal einen MQTT-Client ein welcher die Verbindung zum MQTT-Broker herstellt. Als nächstes definieren wir ein MQTT-Topic (über ein Generic-MQTT-Thing) welches dazu dient, alle Nachrichten des MQTT-Brokers zu empfangen:

Schritt 1
Definition eines neues Items vom Typ ‚MQTT Broker‘ welches als Client fungiert. Im Feld Hostname tragen wir die IP-Adresse des installierten Mosquitto Servers ein. In meinem Fall läuft dieser auf dem gleichen PI wie auch openHab wodurch die Angabe von 127.0.0.1 völlig genügt. Weitere Angaben sind nicht notwendig (sofern der gleiche Port und der anonyme Zugriff wie hier beschrieben gewählt wurden)

Schritt 2
Nachdem das Thing für den MQTT-Client eingerichtet wurde definieren wir ein weiteres Item. Dieses ist vom Typ ‚Generic MQTT Thing‘ und nutzt als Bridge den im vorherigen Schritt angelegten Client.
Auch hier ist keine weitere Konfiguration notwendig.

Definition der benötigen Channels und Items in openHab

Nachdem beide Items angelegt sind sehen wir … nichts. Im Hintergrund passiert nun aber doch schon einiges, auch wenn wir es nicht sehen. Die Shellys senden bei jeder Änderung eine MQTT-Nachricht an den installierten Mosquitto-Broker. Das im Schritt 1 eingerichtet Item stellt die Verbindung zum Broker her. Das im Schritt 2 eingerichtet Topic nutzt den Client und empfängt alle Nachrichten. Diese werden noch nicht ausgewertet wodurch wir noch nichts sehen, also los.

Für meinen Anwendungsfall genügen mir 2 Werte. Zum einen möchte ich gerne wissen wie viel Strom ich gerade vom Netzbetreiber beziehe. Zum zweiten möchte ich wissen wie viel Strom mein Balkonkraftwerk generiert. Aus diesen beiden Werten lassen sich alle weiteren Werte berechnen (mehr dazu in einem anderen Beitrag).

Bevor die MQTT Nachrichten verarbeitet werden können wird ein weiteres Modul in openHab benötigt. Die eingehenden Nachrichten kommen im JSON-Format an. Damit dieses einfach verarbeitet werden kann installieren wir das ‚JsonPath Transformation‚ Plugin. Sobald dies geschehen ist können wir die benötigten Channels anlegen.

Als erstes benötigen wir 2 Channels auf dem eingerichteten MQTT-Topic. Diese Channels extrahieren die gewünschten Informationen aus den MQTT-Nachrichten und stellen diese für die weitere Verarbeitung bereit.

Nun können wir endlich die so lang ersehnten Items anlegen:

aktuelle Live Stromwerte in openHab

Ich muss zugeben, dass mich dieser Weg einiges an Zeit gekostet hat. Jetzt, wo ich weiß wie es funktioniert, ist es alles logisch. Zu Beginn jedoch sah ich den Wald vor lauter Bäumen nicht und musste ein wenig kämpfen bis ich alle losen Enden zusammen hatte. Jetzt bin ich endlich so weit dass die Shelly Verbrauchsdaten über MQTT an openHab gesendet und dort ausgewertet werden können.

Die obige Grafik zeigt den Verlauf eines Tages an wobei die blaue Linie dem Bezug vom Netz (also den eingekauften Strom) darstellt. Die grüne Linie zeigt an wie viel Strom das Balkonkraftwerk produziert hat.

Als nächstes werde ich mich der Berechnung der Tageswerte widmen. Das Ziel ist es eine genaue Übersicht darüber zu erhalten wie viel Strom ich vom Netzbetreiber beziehe, was mein Balkonkraftwerk an Strom generiert und wie der Wirkungsgrad des selbigen wirklich ist. Stichworte wie „Eigenverbrauchsquote“ oder auch die Amortisierungszeit sind hierbei Fragen die mich herumtreiben. Sobald ich hier etwas brauchbares zu vermelden habe werde ich diese Scripte natürlich ebenfalls veröffentlichen.

Der Beitrag Shelly Verbrauchsdaten über MQTT an openHab senden erschien zuerst auf Das ist die Welt von Thomas.