Solar - Pylontech Akku (C-Serie) über Konsole aufwecken

Inzwischen hat mich auch das Solarfieber gepackt. In loser Folge werde ich hier meine Anlage beschreiben und Einzelaspekte herauspicken.

Wohin mit dem Überschuss?

Mein "Guerilla-Kraftwerk" erzeugt theoretisch 1760Wp. Aufgrund der suboptimalen Ausrichtung nach WNW waren es im vergangenen Sommer lediglich ca. 1300W Maximalleistung. Die Module liegen mit 12° recht flach, was die schlechte Ausrichtung etwas kompensiert.

Immerhin habe ich im ersten halben Jahr 710kW Strom erzeugt. Standort ist Norditalien.

Wenn die Schwimmbadpumpe nicht an ist, entsteht ein ganz ordentlicher Überschuss, den ich für 0 ct/kWh den Elektrizitätswerken schenke. Begrenzt auf die in Italien erlaubten 800W.

Also wohin also mit dem Überschuss? Zum Experimentieren - man willl ja nicht gleich in die Vollen gehen - habe ich mir für knapp 600€ einen Pylontech US2000C Akku mit einer Nennkapazität von 2,4kWh und 48V besorgt, um eine AC Ladelösung zu konstruieren. Anders als bei DC Laden wird der Ladestrom nicht direkt aus den Modulen über einen Laderegler in die Batterie gepumpt, sondern der bereits in Wechselstrom (AC) umgewandelte Überschuss zurück in Gleichstrom umgewandelt und dann in die Batterie gespeist anstatt ins Netz. Das mehrfache Umwandeln ist energetisch nicht optimal aber bei einem "Balkonkraftwerk" sehr viel einfacher zu realisieren. Ebenso bei der Nachrüstung - es muss an den existierenden Komponenten nichts geändert werden. Außerdem können die Batterien an einem beliebigen Ort im Haus oder der Wohnung untergebracht werden. Steckdose reicht.

Anfang 2024, also im Winter passiert zwar in punkto Überschuss wenig, aber zum Basteln und Programmieren reicht's. Inspiriert hat mich ein YouTube Beitrag von Offys Werkstatt.

Geladen wird der Akku mit einem Meanwell NBP-750 Netzteil, gesteuert über einen Trucki2Meanwell Gateway Stick.

Entladen wird der Akku, d.h. ins Hausnetz eingespeist wird mit einem übrig gebliebenen - zur Batterieeinspeisung zweckentfremdeten - Hoymiles HM-600 Wechselrichter, dessen Daten über eine openDTU ausgelesen und mit einer selbst entwickelten Node-Red Logik steuerungstechnisch verarbeitet werden.

 

 

 

 

 

 

Den gesamten ziemlich eklektischen Setup werde ich in verschiedenen Beiträgen noch beleuchten.

Pylontech US2000C

Auf das Selberbasteln eines Akkupacks hatte ich wenig Lust, zumal die Ersparnis nicht besonders groß gewesen wäre.

Vorteile des Pylontech Teils sind die Erweiterbarkeit, ein vernünftiges Batterie Management System mit Soft Start - schont den Wechselrichter - und die Möglichkeit den Akkuzustand über eine einfache, kleine Logik auszulesen und zu manipulieren.

Noch ein Hinweis: Die hier beschriebene Lösung geht wahrscheinlich nur mit den Pylontech "C" Modellen wie US2000C etc., da diese den Aufweck-Kontakt im 8 poligen RJ45 Console Port des Gerätes haben.
Die älteren Modelle ohne "C", also US2000, US3000, US2000B etc. haben einen vierpoligen RJ10/RJ11 Console Port. Lt. Handbuch gibt es dort keinen Aufweck-Kontakt.

Pylontech Battery Monitoring via WiFi

Ireneusz Zielinski hat schon vor einiger Zeit ein Projekt auf Github bereit gestellt, mit dem sich der Akku über WiFi monitoren lässt. Es besteht im Wesentlichen aus einem ESP8266 Microcontroller (Wemos D1 Mini), einem Max3232 Transceiver, zwei Kondensatoren, einem umgemodelten Netzwerk Kabel und einem USB Netzteil. Fertig! Alle wesentlichen Infos finden sich auf Github. Kostenpunkt 25 - 35€.

Damit lässt sich der Akkustatus interaktiv über eine schlichte Weboberfläche auslesen und auch in Grenzen manipulieren - für die Integration in IoT Geschichten gibt es optional MQTT oder eine kleine API die auf Wunsch die Statusinfo auch  als JSON ausspuckt. Beides lässt sich hervorragend in Node-Red, Home Assistant oder andere IoT Plattformen integrieren.

Diese Geschichte entwickeln wir jetzt weiter:

Console Monitoring Schaltung mit D1 Mini und MAX3232 Transceiver Breakout Board im Schaltkasten verklebt.

Nachteil: Der Wechselrichter zieht immer Strom

Leider zieht der Hoymiles Wechselrichter im Standby (also wenn er gerade nicht wechselt und richtet) ca. 1,8W pro Stunde aus dem Akku. Der State of Charge (SoC) verliert daher täglich ca. 1,5%. Das ist irgendwie blöd.

Ich könnte natürlich den Wechselrichter DC seitig mit einem Leistungsrelais komplett von der Batterie tennen. Da immerhin 12A Stromstärke zu schalten sind und größeren Hardware Aufwand erfordert, habe ich davon Abstand genommen. Die Wechselrichter-schonende  "Soft Start" Funktion, welche die Spannung beim Hochfahren nicht schlagartig sondern langsam ansteigen lässt, fällt beim Schalten über Relais natürlich flach. Man kann das zwar wieder über kaskadiert geschaltete Vorwiderstände lösen aber so türmt sich Aufwand über Aufwand.

Einfacher und billiger (<5€) geht es mit Bordmitteln über die oben beschriebene Monitoring Konsole: Der Akku hat nämlich eine Shutdown Funktion, die über die Konsole ausgelöst werden kann. Zum Beispiel so:

Nur, sobald der Akku im Standby ist, kann ich ihn nicht so einfach über die Konsole aufwecken, weil die ja auch abgeschaltet ist.

Aufwecken über Pin 4 und 5

In der Betriebsanleitung des Akkus steht aber sinngemäß: Legt man an Pin 4 (Plus) und Pin 5 (Minus) des Console Ports für ≥0,5 Sekunden ein Signal von 5-12 Volt und 5-15 mA an, wird der Akku wieder aufgeweckt.

Das können wir mit dem sowieso schon vorhandenen D1 Mini und etwas Hardware recht einfach realisieren.

Hardware Erweiterung mit Tochterplatine

Wenn ihr die Console Platine schon gebaut und - so wie ich - fest montiert (verklebt) habt, dann habt ihr den D1 Mini hoffentlich auf Stiftsockelleisten montiert. Dann können wir eine Piggyback- oder Tochterplatine für die Wakeup Schaltung bauen und dazwischen stecken. Die neue Platine hat für den D1 Stiftsockelleisten mit längeren Beinchen (Stacking Header) damit man sie auf die Console Platine aufstecken kann. Der D1 Mini obendrauf und fertig.

Tochterplatine mit Steckplatz für D1 Mini
Kein Meisterwerk der Lötkunst aber es funktioniert!
Mit gestecktem D1 Mini

Falls der D1 Mini fest verlötet ist, müsst ihr eben an die 5V, GND und D5 Pins Drähte löten und die Platine anderweitig unterbringen oder alles neu bauen.

Schaltplan zum Nachrüsten

Nachdem wir den Sketch angepasst haben (siehe weiter unten) können wir einen http Request an den Microcontroller schicken (z.B. http://192.168.178.69/wakeup). Damit wird der Pin D5 für ein paar Sekunden auf High gesetzt. Die 3.3V reichen aber nicht, das Signal direkt einzuspeisen. Auch die max. 12mA Leistung der GPIO Pins ist eher grenzwertig. Deshalb wird das Ganze mit der 5V Versorgungsspannung gelöst, die über den MOSFET als Schalter und den 220 Ohm Vorwiderstand an den Pylontech Akku weitergeleitet wird.
Geht Pin D5 auf High, schaltet der MOSFET durch und der Strom fließt wie gewünscht. Natürlich müsst ihr dazu beim zweckentfremdeten Netzwerkkabel zum Console Port noch zwei Leitungen (zu Pin 4 und 5) freilegen und anschließen.

Der Pulldown Widerstand R1 ist wichtig, damit der MOSFET sauber sperrt. Der Widerstand R2 dient dazu, den Strom zu Pin4 bzw. Pin5 in den definierten Grenzen zu halten.

Auch hier führen wieder viele Wege nach Rom: Anstatt des MOSFET könnte man auch einen Transistor, ein Relais oder einen Optokoppler verwenden. Ich habe das hergenommen, was ich in meiner Bastelkiste gefunden habe.

Stückliste

  • Den D1 Mini haben wir ja schon.
  • 1 Logic Level n-Kanal MOSFET z.B. IRLZ44N oder alternativ und evtl. besser IRF3708 (derzeit schlecht verfügbar) oder einen anderen Logic Level n-Kanal MOSFET
  • 1 Pulldown Widerstand mit 47k Ohm
  • 1 Vorwiderstand mit 220 Ohm oder 320 Ohm
  • Dazu 1 Paar Stacking Header - ist im D1 Pack enthalten, wenn ihr das noch nicht weggeworfen habt 😉
  • 1 lötbare 2er Schraubklemme
  • kleines Stück Punkt-/Streifenraster Platine - am besten mit 3er Punktreihen - z.B. Rademacher 790

Software Erweiterung

Hier nun der Arduino Sketch. Die von mir eingefügten Erweiterungen sind gelb hervorgehoben.

Platine von Grund auf neu

Am besten wäre es natürlich, das alles zusammen mit der Console Monitoring Elektronik auf einer einzigen Lochraster-Platine aufzubauen. Hier der Komplett-Schaltplan für die Konsole und den Wakeup.

Fazit

Die oben beschrieben Lösung habe ich jetzt seit c. 4 Wochen im Echtbetrieb und muss sagen, es funktioniert einwandfrei!

Nach dem Aufwecken des Akkus sollte man darauf achten, dass der Einspeise Wechselrichter nicht ungewollt von selbst lostickert, da der Hoymiles HM600 dann meint, es würde gerade die Sonne aufgehen. Nach einer kurzen Zeit von ca. 15 Sekunden den WR auf "aus" stellen, wenn man gerade nicht einspeisen will. Zum Beispiel weil gerade der Akku lädt.

All das habe ich auch ganz brav auf Github dokumentiert, enstprechend einen Fork der Original Lösung von Ireneusz gezogen.

6 Gedanken zu „Solar - Pylontech Akku (C-Serie) über Konsole aufwecken

  1. Servus Christoph,

    toll wie Du den Pylontech wake up in den code eingepflegt hast, works like a charm.
    Planst Du den NR flow auch public zu machen, hätte großes Interesse.

    Danke

    G.

    1. Hallo und danke für dein Feedback.
      Bisher dachte ich, es wäre vielleicht zu trivial, dafür auch noch den NR Flow zu posten…
      Hole ich bei Gelegenheit nach.
      Im Prinzip brauchst du nur einen HTML Request node der die IP Adresse mit „ipadresse/wakeup“ anspricht.
      Momentan bin ich außer Landes, mit dem Handy kann ich keine Tutorials verfassen. Also noch etwas Geduld.
      VG
      Chris

      1. Hallo, ich meinte den oben angesprochenen NR Flow nämlich:

        "Entladen wird der Akku, d.h. ins Hausnetz eingespeist wird mit einem übrig gebliebenen – zur Batterieeinspeisung zweckentfremdeten – Hoymiles HM-600 Wechselrichter, dessen Daten über eine openDTU ausgelesen und mit einer selbst entwickelten Node-Red Logik steuerungstechnisch verarbeitet werden."

        der die Lade / Entlade Logik zu steuern scheint.
        Das Einspeisen mittels openDTU , Schlafenschicken und Aufwecken der Pylontech's funktioniert dank Deiner Schaltung bzw dem Code von Ireneusz aus NR ja schon perfekt. Ich verwende einen ähnlichen (HM800 statt 600) Setup auch mit Trucki Stick mit zwei Pylontech US2000C's - mich würde interessieren wie Du Deine Logik zur Laderegelung per T2MWG in NR implementiert hast.
        Danke schon mal 🙂

        1. Bitte noch ca. 10 Tage Geduld. Jetzt, wo ich weiß, dass jemand das liest, lohnt es sich, das zu beschreiben. 😉
          VG
          Chris

  2. Hallo,

    mein Name ist Hans Joachim Voigt und ich programmiere mit TwinCat3 - Software von Beckhoff / Verl. Ich versuche mit dieser Software Batteriedaten aus einer RS485 Schnittstelle eines US2000c Batteriemoduls auszulesen. Da ich keinerlei Unterstützung von PylonTech erhalte, bitte ich Sie um Unterstützung. Auch wenn Sie eine andere Programmiersprache hier anwenden, so sind Ihnen duch die notwendigen Befehle und Anweisungen bekannt, um diese Daten auszulesen. Ich weiß, dass ich die Schnittstelle öffnen muss, um auf die Daten zugreifen zu können, aber da fängt das Problem schon an. Ein Programmablaufplan würde mir schon sehr helfen, aus dem notwendige Aktionen hervorgehen. Über eine Antwort würde ich mich riesig freuen.

    1. Hallo und danke für Ihr Interesse,
      leider habe ich mich RS485 noch überhaupt nicht beschäftigt. Lt. Bedienunganleitung kann der Pylontech US2000C auch RS485. Im Netz gibt es einiges darüber. z.B. hier und hier. Vor allem das zweite Link ist ganz interessant, da es ein PDF Dokument mit Beschreibung des RS485 Protokolls i.V. mit dem Pylontech enthält.
      Mehr kann ich momentan leider nicht für Sie tun.
      MfG
      Christoph Krzikalla

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