Saule · Pašpatēriņš · KNX loģika · EV lādētājs · Nulles injekcija · 10 min lasīšanai

PV pašpatēriņa KNX loģika: pārpalikuma aprēķins un vairāku slodžu prioritātes vadība

Lai maksimizētu pašpatēriņa attiecību, nepieciešama KNX loģika, kas nepārtraukti uzrauga saules ģenerāciju un tīkla importu/eksportu, un aktivizē elastīgās slodzes prioritārā secībā, kad ir pieejams pārpalikums. Šī rokasgrāmata aptver pilnu ieviešanu — no ievades GA izkārtojuma un pārpalikuma aprēķina līdz slodžu prioritāšu tabulām, histerēzei, dinamiskai EV strāvas kontrolei un nulles injekcijas kontrolei, lai izvairītos no sodiem par elektroenerģijas nodošanu tīklā.

Pašpatēriņa mērķis un ievades prasības

Pašpatēriņa attiecība (SCR) ir tā PV ģenerācijas daļa, kas tiek patērēta tieši objektā, nevis nodota tīklā. Augstāks SCR nozīmē zemākus elektrības rēķinus, ja nodošanas tarifs ir zemāks par mazumtirdzniecības importa tarifu — kas ir raksturīgi lielākajai daļai Eiropas valstu kopš 2022. gada. KNX pašpatēriņa loģika uzlabo SCR, automātiski aktivizējot vadāmās slodzes, kad ir pieejama liekā saules enerģija.

Efektīvai KNX pašpatēriņa loģikai ir nepieciešami divi ievades signāli. PV ģenerācijas jauda no invertora caur Modbus uz KNX nav obligāta — tīkla jaudas rādījums no viedā skaitītāja ir pietiekams pats par sevi, jo tas tieši parāda importa/eksporta bilanci. Tīkla jaudas izmantošana kā primārais ievades signāls ļauj izvairīties no kalibrēšanas kļūdām, ko rada invertora pašpatēriņš.

Ievades GA izkārtojums pašpatēriņa loģikai

GA '6/0/1': PV Generation Power (W)
  Source: inverter Modbus → KNX Modbus gateway
  DPT: 9.001 (2-byte float, kW) or 13.010 (4-byte, W)
  Update: every 10 seconds
  Note: optional — grid power GA is sufficient for control

GA '6/0/2': Grid Power (W), signed
  Source: Eastron SDM630 Modbus, or SOCOMEC Countis E14,
          or inverter internal meter via Modbus
  DPT: 9.001 (kW, signed: positive = import, negative = export)
  Update: every 10 seconds
  This is the PRIMARY control input

Surplus calculation:
  When GA '6/0/2' < 0: abs(value) = export power = surplus
  When GA '6/0/2' > 0: building is importing = no surplus

Smart meter options:
  Eastron SDM630: Modbus TCP via RS485 converter
    Register 53 (total import/export W, float32, FC4)
  SOCOMEC Countis E14: Modbus TCP port 502
    Register 0x0034 (active power signed, int32)
  Huawei SUN2000 internal meter: register 32261 (grid power)

Slodžu prioritāšu tabula un aktivizācijas sliekšņi

Vadāmās slodzes tiek aktivizētas prioritārā secībā, palielinoties pārpalikumam. Zemāk redzamā prioritāšu tabula atspoguļo tipisku dzīvojamo māju instalāciju ar ūdens sildītāju, EV lādētāju un akumulatoru. Pielāgojiet sliekšņus atbilstoši savu slodžu izmēriem un vēlamajai aktivizācijas secībai.

Prioritāte	Slodze	Aktivizācijas slieksnis	KNX darbība
1 (zemākā)	Ūdens sildītāja sildelements 3 kW	1500 W pārpalikums 120 s	GA '6/1/1' = ON (relay)
2	EV lādētāja strāvas palielināšana	250 W papildus uz katru 1 A virs 6 A bāzes	GA '6/1/2' = current value (A)
3	Akumulatora piespiedu uzlāde	Jebkurš pārpalikums pēc P1+P2 piesātinājuma	GA '6/1/3' = ON (Modbus write)
4 (augstākā)	Trauku mazgājamā vai veļas mašīna	2000 W pārpalikums 300 s	GA '6/1/4' = ON (smart socket)

Prioritāte 1 aktivizējas pirmā ar zemāko pārpalikuma slieksni — 3 kW ūdens sildītāja sildelements lieliski absorbē slodzi. EV uzlāde ar minimālo 6 A (1,38 kW vienfāzes) prasa vismaz 1,5 kW pārpalikumu, lai sāktu, pēc tam strāva palielinās, pieaugot pārpalikumam. Piespiedu akumulatora uzlāde kalpo atlikušā pārpalikuma absorbēšanai pēc citu slodžu piesātinājuma.

KNX ETS6 loģikas realizācija ar MDT Logic Controller

MDT Logic Controller SCN-LCRM.01 izpilda EibScript loģiku tieši KNX ierīcē bez atsevišķa datora vai servera. Vienkāršākām instalācijām alternatīva ir Enertex EibPC, kas palaiž EibScript speciālā Linux ierīcē. Abi atbalsta aritmētiku ar KNX GA vērtībām, taimerus un nosacītu grupas telegrammu sūtīšanu.

MDT Logic Controller EibScript — pašpatēriņa loģika

// EibScript runs on MDT SCN-LCRM.01
// GA '6/0/2' = grid power (kW, signed float, DPT 9.001)
// Negative = export (surplus available)

ON CHANGE OF GA("6/0/2"):
  grid_kw = READ GA("6/0/2")
  surplus_w = grid_kw * -1000  // convert to positive W if exporting

  // Priority 1: water heater (3 kW, threshold 1.5 kW surplus)
  IF surplus_w > 1500 AND TIMER_ELAPSED("wh_timer", 120) THEN
    SEND GA("6/1/1") = TRUE     // water heater relay ON
    TIMER_RESET("wh_timer")
  ELSE IF surplus_w < 1000 AND TIMER_ELAPSED("wh_off", 60) THEN
    SEND GA("6/1/1") = FALSE    // deactivate with hysteresis
    TIMER_RESET("wh_off")
  END IF

  // Priority 2: EV charger current
  IF surplus_w > 1500 THEN
    ev_amps = MAX(6, MIN(32, surplus_w / 230))  // single-phase
    SEND GA("6/1/2") = ev_amps  // DPT 5.010 unsigned byte (amps)
  ELSE IF surplus_w < 1000 THEN
    SEND GA("6/1/2") = 0        // stop EV charger

Trīsfāzu EV lādētāja strāvas aprēķins

// Three-phase EV charger (e.g. Alfen Eve, ABB Terra AC)
// Three-phase power: P = V * I * sqrt(3) ≈ I * 690W per amp

ev_amps_3ph = MAX(6, MIN(32, surplus_w / 690))
SEND GA("6/1/2") = ev_amps_3ph

// GA '6/1/2' → KNX Modbus gateway write:
//   Alfen Eve register 316: max charge current (A, uint16)
//   EVBox Elvi register 111: current limit (A, uint16)
//   Weinzierl 5010 write task: GA '6/1/2' triggers Modbus FC6
// Update every 30 seconds — smooth out cloud-induced fluctuations

// Single-phase minimum: 6A = 1.38 kW
// Three-phase minimum: 6A = 4.14 kW (higher surplus required)

Histerēze, lai novērstu releja čivināšanu

Bez histerēzes KNX relejs, kas kontrolē ūdens sildītāju vai EV uzlādi, var ieslēgties un izslēgties ik pēc dažām minūtēm, kad mākoņi izraisa saules ģenerācijas svārstības ap aktivizācijas slieksni. Tas samazina releja kalpošanas laiku un rada dzirdamus klikšķus sadales panelī. Divu sliekšņu histerēze atrisina šo problēmu.

Histerēzes realizācija — aktivizācijas un deaktivizācijas sliekšņi

Two-threshold hysteresis example (water heater):
  Activate threshold:   surplus > 1500W for 120 seconds
  Deactivate threshold: surplus < 1000W for 60 seconds

This means:
  - Load only activates if surplus stays above 1500W for 2 minutes
  - Load only deactivates if surplus drops below 1000W for 60s
  - 500W hysteresis band prevents rapid cycling

EibScript timer-based implementation:
  // On each GA '6/0/2' update:
  IF surplus_w > 1500 THEN
    TIMER_START("wh_on_timer", 120)  // 120s countdown
  ELSE
    TIMER_RESET("wh_on_timer")       // reset if drops below threshold
  END IF

  IF TIMER_FIRED("wh_on_timer") THEN
    SEND GA("6/1/1") = TRUE
  END IF

  // Mirror logic for deactivation with 1000W threshold and 60s timer

Real-world effect: a passing cloud lasting 90 seconds
  does not cycle the water heater relay
  Solar must be consistently low for 60s before deactivation

Nulles eksporta kontrole tīklā

Dažās valstīs — tostarp Spānijā (kopš 2019. gada Karaļa dekrēta 244/2019 grozījumiem) un dažās Itālijas DSO zonās — eksports tīklā no dzīvojamām mājām tiek sodīts, ierobežots līdz nullei vai prasa atsevišķu atļauju. KNX nulles eksporta loģika nekavējoties samazina elastīgo slodžu jaudu, kad tiek konstatēts eksports, saglabājot gandrīz nulles injekciju, neizšķērdējot saražoto enerģiju.

Nulles eksports tīklā — KNX loģika

Grid zero mode: GA '6/2/0' = TRUE (enabled by time schedule
  or manually from touchpanel)

ON CHANGE OF GA("6/0/2") WHEN READ GA("6/2/0") = TRUE:
  grid_w = READ GA("6/0/2") * 1000  // convert kW to W

  IF grid_w < -100 THEN             // exporting > 100W
    // Step 1: reduce EV charger current by 1A
    ev_curr = READ GA("6/1/2")
    IF ev_curr > 6 THEN
      SEND GA("6/1/2") = ev_curr - 1
    ELSE IF ev_curr <= 6 THEN
      // Step 2: switch off water heater
      SEND GA("6/1/1") = FALSE
    END IF

  ELSE IF grid_w > 200 THEN         // importing — can increase
    // Re-enable water heater if surplus appeared
    SEND GA("6/1/1") = TRUE

    // Increase EV charger current
    ev_curr = READ GA("6/1/2")
    IF ev_curr < 32 THEN
      SEND GA("6/1/2") = ev_curr + 1
    END IF
  END IF

Response time: under 15 seconds (one Modbus poll cycle)
Suitable for compliance with zero-export regulations

Nodošanas ekspluatācijā testēšanas procedūra

Lai nodotu ekspluatācijā pašpatēriņa loģiku, nav jāgaida saulains laiks — var simulēt saules paneļu pārprodukciju. Invertora aktīvās jaudas ierobežojuma reģistrs ļauj programmatiski samazināt izvadi līdz nullei, radot kontrolētu testa vidi.

Pašpatēriņa loģikas nodošanas ekspluatācijā tests

Preparation:
  Disconnect EV charger and water heater from load circuit
  (or use test resistive loads that can tolerate cycling)

Simulate surplus — inverter active power limit:
  Fronius GEN24: Modbus write reg 40233 = 0 (limit to 0W)
    Activation: write reg 40236 = 1 (enable limit function)
  SolarEdge: app → Advanced → Active Power Limit (installer only)
  Huawei SUN2000: Modbus write reg 40119 = power limit %

With inverter output limited to 0W: building imports from grid
  Grid power GA '6/0/2' shows positive value (import)
  No surplus → loads should be OFF — verify GA '6/1/1' = OFF

Re-enable inverter output:
  Fronius: write reg 40233 = 100 (100% = no limit)
  Grid power GA '6/0/2' goes negative (export) = surplus

Verify load activation sequence:
  At 1500W surplus for 120s: GA '6/1/1' should go TRUE
  At 3000W surplus: GA '6/1/2' should show amps value
  ETS6 Group Monitor confirms GA changes in real time

Re-enable inverter fully when test complete:
  Write active power limit back to 100% or disable limit function

Pašpatēriņa koeficienta mērķis

A well-configured KNX self-consumption system with water heater, EV charger, and battery storage typically achieves 70-85% SCR for a family home in Central Europe. Without flexible load control, SCR is typically 30-40% — the same hardware but without the KNX logic layer. Log GA '6/0/1' and '6/0/2' to InfluxDB for monthly SCR calculation.

EibPC kā alternatīva MDT

Enertex EibPC izmanto to pašu EibScript valodu kā MDT Logic Controller, bet darbojas uz atsevišķas Linux ierīces ar tīkla savienojumu InfluxDB žurnālēšanai un tīmekļa paneļiem. Ieteicams objektos, kur nepieciešama žurnālēšana un vizualizācija kopā ar pašpatēriņa vadību. Atbalsta MQTT invertora datiem bez atsevišķa Modbus vārtejas.

Saistītie ceļveži

Saules invertoru protokoli un KNX

SunSpec Modbus reģistru karte: maiņstrāvas jauda, akumulatora SOC un enerģija dažādiem saules paneļu zīmoliem