⚡ Stufenlos regelbarer 9 kW Heizstab für PV-Überschuss

Beschreibung

Um Holzpeletts, unsere primärenergie für die Heizung, und dadurch CO2 einzusparen haben wir eine Möglichkeit gesucht "überschüssigen" Strom aus der Photovoltaikanlage in Heizwärme umzuwandeln.

Eine Wärmepumpe war nicht finanzierbar, eine Heizstab-Steuerung wie die von MyPV war leider nicht lieferbar. Daher mussten wir selbst tätig werden.

Hydraulik

In den 1500l Pufferspeicher unserer Heizungsanlage kann aufgrund zweier Wärmetauscher (Solarthermie und Brauchwasser) kein Heizstab verbaut werden. Daher haben wir den 9 kW Heizstab in einem externen Gehäuse verbaut und unten und oben am Pufferspeicher angeschlossen. Das warme Wasser steigt den Gesetzen der Thermodynamik folgend auf und so ist keine Pumpe nötig.

Elektrischer Anschluss

Um den dreiphasigen 400V Heizstab regeln zu können haben wir den Sternpunkt rausgeführt um die Phasen einzeln schalten zu können.

2 Phasen werden über Leistungsschütze geschaltet, die dritte Phase über einen Thyristorsteller stufenlos geregelt. Somit sind 0-9 kW stufenlos regelbar.

Schaltungsaufbau

folgt

Steuerung

Unsere Hausautomatisierung liefert die zur Verfügung stehende elektrische Leistung als Datenpunkt in ioBroker.

Die eigentliche Heizstabsteuerung besteht aus einem Raspberry Pi mit einer weiteren ioBroker-Instanz als Slave. Ein dort laufendes Node-RED Script schaltet über Relais die Leistungsschütze der Phasen sowie die Leistung des Thyristorstellers über PWM.

Neben softwarseitiger Regelung anhand der Temperaturen des Pufferspeichers verfügt der Heizstab über einen STB (Sicherheitstemperaturbegrenzer) der bei 90°C abschalten würde, sollte die Regelungslogik versagen.