Energieampel
PV - Überschuss
Visualisiert
15.01.2024
22.01.2024
Information
Wir haben auf unserem Haus eine Photovoltaikanlage installiert. Da einige Komponenten wie Waschmaschine, Geschirrspüler oder Trockner nicht über das Smart Home System gesteuert werden können, kam ich auf die Idee eine Energieampel zu bauen. Diese visualisiert mittels 2 LED Streifen den aktuellen Verbrauch des Hauses und in Relation dazu die Produktion der Photovoltaikanlage. Durch dieses Prinzip ist es möglich auf einen Blick zu erkennen wie viel Überschuss die PV Anlage produziert. So kann schnell und einfach entschieden werden, ob die Waschmaschine eingeschaltet werden soll oder ob noch genügend Strom vorhanden ist, um andere Verbraucher im Haus einzuschalten.
~ 70 Hours
Planung
Visualisierung
Da ich dem Nutzer später mitteilen muss, wie viel die PV-Anlage produziert und wie viel das Haus gerade verbraucht, habe ich mich nach mehreren Optionen für die LED-Streifen-Lösung entschieden. Jeder Streifen besteht aus 20 LEDs, die in einem Abstand von 1,5 cm zu einer weißen, 3D-gedruckten Diffusorplatte angeordnet sind. So entsteht durch die Streuung des Lichts ein fließender Übergang zwischen den einzelnen LEDs.
Sonstiges
Aufgrund der Statistik unseres Smart Home habe ich beschlossen, die Energieampel auf maximal 5000W zu beschränken, d.h. jeder Streifen von 0 bis 5000W spiegelt den aktuellen Verbrauch bzw. die Produktion wider. Eine LED entspricht also 250 Watt. Das entspricht dem Stromverbrauch eines modernen Gefrierschranks. Eine Waschmaschine mit durchschnittlich 2000 Watt würde 8 LEDs benötigen. Im letzten Jahr haben wir einmal für 30 Minuten über 5000 Watt verbraucht.
Entwicklung
Hardware
Da unser Loxone Smart Home System eine API Schnittstelle hat, die über WI-FI funktioniert, habe ich mich für einen ESP32 Mikrocontroller entschieden, da dieser WI-FI on board hat und über alle nötigen Pins verfügt, um die LEDs anzusteuern. Der LED Striefen besteht aus WS2812B Chips, diese ermöglichen eine schnelle Ansteuerung im vollen RGB Spektrum. Die Energieampel wird über einen Standard USB-C Stecker mit Strom versorgt und benötigt im Betrieb ca. 1-2W. Das Gehäuse und die Diffusorplatten habe ich mit meinem 3D Drucker gedruckt.
Software
Das ESP32 wurde in C++ programmiert. Wie im Bild oben zu sehen, habe ich mich für die OOP entschieden. Um das System und unser WI-FI Netzwerk so wenig wie möglich zu belasten, verfügt der ESP32 über einen Webserver, der über die IP-Adresse angesprochen werden kann. Sobald unser Smart Home eine Änderung in der Produktion oder im Verbrauch feststellt, wird ein Webbefehl an diesen Server gesendet.
Fertigstellung
Kleinigkeiten
Um die Energieampel stabil aufstellen zu können, habe ich Gummi-Füße am Boden angebracht. Die Diffusorplatte streute das Licht beim ersten Druck mit einer Dicke von 1 mm nicht zu stark. Deshalb habe ich mich entschieden, sie auf 2 mm zu vergrößern. Nun gibt es einen nahtlosen Übergang. Die Gesamtkosten betragen 12€.
Erweierungen
Da die Energieampel bei uns im Wohnzimmer in Betrieb ist, stellt dies bei uns kein großes Problem dar. Eine mögliche Erweiterung wäre jedoch, die Helligkeit der LEDs je nach Uhrzeit oder Helligkeit im Raum zu regeln.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Projekt ein Erfolg war, die Energiampel ist bei uns täglich im Einsatz und hat bis heute keine Fehler gezeigt.
