Inleiding
Bij de recente optimalisatie van het energieverbruik in de woning van Nico, is een belangrijke stap gezet in de richting van slimme, duurzame energieaansturing. Dankzij de plaatsing van een bChain SmartMeter en enkele SmartRelay modules die een warmtepomp en warmtepompboiler aansturen, is er nu een perfect samenspel tussen zonneproductie, batterijopslag en warmwaterproductie. Hieronder lichten we de realisatie toe en de impact ervan op het energieverbruik en capaciteitstarief.
SmartRelay modules, LG Therma V, Atlantic Explorer
Sanitair warm water
Digitale meter uitlezen
De installatie startte met de plaatsing van een SmartMeter. Deze meter monitort continu de energieproductie en het verbruik, en vormt de kern van de bChain-sturingen.
De screenshot toont dat er midden op de dag al ongeveer 4,7 kW werd teruggeleverd (B2) – een indicatie dat de thuisbatterij reeds volledig opgeladen was. Sinds de installatie van de digitale meter zijn het netverbruik (A1 en A2) en de maandpiek (C2) opmerkelijk laag gebleven. Dankzij een efficiënte batterijwerking bleef het verbruik binnen de eigen productiecapaciteit, wat redelijk normaal is voor de tijd van het jaar.
Gezien de digitale meter op het gelijkvloers staat en de aan te sturen toestellen op de zolderverdieping, wordt de SmartMeter hier enkel gebruikt als databron. De gegevens uit de digitale meter worden op het lokaal netwerk gepubliceerd en de SmartRelay modules pikken die op.
Warmtepompboiler aansluiten
Om sanitair warm water te produceren, werd de woning uitgerust met een Atlantic Explorer V4 warmtepompboiler, model HPWH-HG4E-C-200. Deze is voorzien van een contact met 2 klemmen – B1 en B2 – die een ingangssignaal van 230 V verwacht in geval van overproductie. Op die manier wordt het toestel gestimuleerd om warm water te maken tot een doeltemperatuur van 62 °C.
De slimme module van bChain heeft een ingebouwd relais en kan zo een stuursignaal activeren. Bij deze toepassing schakelt het droogcontact de klem A1 met B2, die respectievelijk werden aangesloten op de COM en NO klem van de SmartRelay. De A2 en B1 klemmen werden intern met elkaar doorverbonden.
Elektrische aansluiting Atlantic Explorer V4 – bChain SmartRelay V2
Configuratie
Voordat de PV-mode gebruikt kan worden, moet deze eerst geactiveerd worden via het installateursmenu. Toegang hiertoe wordt verkregen door de MENU-knop ingedrukt te houden en de draaiknop een halve slag naar rechts te draaien.
Rechtsboven verschijnt dan het installateur-icoontje, waarna in het menu verder genavigeerd kan worden naar de instellingen. Vervolgens is hier de optie terug te vinden die toelaat om met een fotovoltaïsche installatie te koppelen.
Installateursmenu
De screenshot werd genomen rond hetzelfde tijdstip en toont dat de warmtepompboiler op dat moment bekrachtigd wordt – Relay (O1) = ON.
Dat reflecteert zich ook in de Power Rate (S3) – deze berekent in huidige toestand hoeveel “reserve” vermogen er is alvorens het ingebouwd relais zal uitschakelen, ook ongeveer 4,7 kW.
Dat klopt met wat is ingesteld: Threshold OFF = -0,010 kWh. Met een interval van 6 min (1/10 u) vertaalt zich dat in een marge van -100 W. Het relais blijft dus bekrachtigd zolang de PV-installatie minstens 100 W injecteert. Voor een overproductie-toepassing met een thuisbatterij is het belangrijk om de Threshold OFF negatief te kiezen, anders gaat de warmtepompboiler niet naar normaal bedrijf terugkeren zolang de thuisbatterij kan blijven compenseren – want die tracht altijd nul op de meter te houden.
De delta tussen ON en OFF is 500 W, gemiddeld over 6 min gemeten. De handleiding geeft 450 W aan als (minimale) ontkoppelingsdrempel – er werd hier dus al een kleine marge genomen. Die zou ook nog ruimer gekozen kunnen worden – de technische specificaties geven aan dat het vermogen van de extra elektrische warmtetoevoer (backup weerstand) 1800 W is. Alleszins wordt er onder de 2,5 kW piek gebleven, inclusief het (maximaal 700 W) vermogen van de warmtepomp zelf meegerekend.
Ook van de SmartTariff Mode wordt gebruik gemaakt en staat ingesteld om de warmtepompboiler minstens 3 u per dag te bekrachtigen. Dat gebeurt dan tijdens de 3 goedkoopste uren van de Day-Ahead market (EPEX Spot BE). Op het moment van de screenshot is die ook actief: de huidige prijs (T2) is lager dan de drempelprijs (T4). Ook de prijs van het volgende uur (T3) ligt er nog onder.
Deze instelling zorgt ervoor dat – naar de herfst toe – er niet gewacht wordt met bekrachtigen totdat de thuisbatterij volledig is opgeladen en de zonnepanelen beginnen terug te leveren. Of als de thuisbatterij op een gegeven moment niet meer vol geraakt, wordt de warm water productie wel nog gestimuleerd op de juiste momenten. In de winter kan het bekrachtigen (dus het goedkoopste tijdstip van de dag) ook wel eens tussen 01-07 u liggen. Dat is allemaal wenselijk gedrag – ook zonder effectief een dynamisch energiecontract afgesloten te hebben.
Actieve PV-mode
Tijdens het bekrachtigen zal het PV-mode icoontje rechtsboven op het display zichtbaar zijn. De warmtepomp zal in werking treden (zichtbaar aan het icoontje linksboven) om warm water te maken tot een doeltemperatuur van 62 °C. Als die temperatuur bereikt wordt, treedt het toestel in “rust”, maar zal wel het water op deze temperatuur gehouden worden zolang het signaal actief blijft. Van zodra er niet meer bekrachtigd wordt, zal het water traag afgekoeld geraken tot de temperatuur van het “normale” bedrijf – in dit geval 55 °C.
Vloerverwarming & verkoeling
Warmtepomp aansluiten
Voor de regeling van het binnenklimaat, werd de woning uitgerust met vloerverwarming. De installatie bestaat uit een LG Therma V 5 Series split lucht/water warmtepomp, met binnenunit HN091MR.NK5 (fabrieksmodel ZHNW09606A1) en buitenunit HU071MR.U44 (fabrieksmodel ZHUW076A0).
De warmtepomp is SG Ready, wat wil zeggen dat deze aangestuurd kan worden door middel van 2 contacten – en voor dit type binnenunit, ook weer met digitale ingangssignalen van 230 V. De kracht van bChain is dat het modulair is opgebouwd, ieder contact wordt verbonden met een aparte slimme module. Elk met een verschillende configuratie, die zo een specifieke functie vervult.
Een eerste module moet overconsumptie tegengaan door het energieverbruik tijdig te blokkeren en zal hiervoor het ES1 contact gaan schakelen. De Normally Closed (NC) klem van het relais werd aangesloten op de Line klem van ES1 (L_ES1), dus uitschakelen betekent net dat het ES1 contact bekrachtigd wordt.
Een tweede module moet het energieverbruik aanmoedigen bij overproductie en zal hiervoor het ES2 contact gaan schakelen. De Normally Open (NO) klem van het relais werd aangesloten op de Line klem van ES2 (L_ES2), dus inschakelen betekent ook dat het ES2 contact bekrachtigd wordt.
De Neutral klemmen van ES1 en ES2 werden intern doorverbonden met de Neutral (N) van de warmtepomp. De COM (Common) klemmen van de bChain modules werden doorgelust met de Line (L) van de warmtepomp.
Elektrische aansluiting LG Therma V 5 Series – bChain SmartRelay V2
Modules configureren
Overconsumptie
De thresholds van de SmartEnergy Mode zijn positief en zo ingesteld dat ze een gemiddeld vermogen van 2,5 kW reflecteren, gemeten over een kwartier. Het relais zal dus pas uitschakelen van zodra dat er meer afname geregistreerd wordt binnen deze volledige tijdspanne.
Ook de SmartTariff Mode wordt gebruikt en staat ingesteld om actief te blijven tijdens de lokale daluren die specifiek voor de regio gelden. Deze worden uitgelezen via de P1-telegrammen van de digitale meter, waarvan het actueel geldende tarief door de SmartMeter wordt weergegeven (D1).
Deze Time-of-Use (ToU) instelling werd maar recent toegevoegd als nieuwe functionaliteit en zorgt ervoor dat de warmtepomp nooit geblokkeerd zal worden tijdens de daluren. Maar nog belangrijker, dat deze ook niet ongewenst in super-boost mode (boost+) verzeild kan raken tijdens die periode – hierover later meer.
Als er zich tijdens de daluren toch overconsumptie voordoet, wordt dat opgevangen door de PeakShaving Mode die ook actief is. Deze gebruikt de kwartierwaardes (C1) die de SmartMeter uitleest en zal het relais geforceerd uitschakelen als de ingestelde waarde overschreden wordt (onmiddellijk, ongeacht het interval of andere actieve mode).
Overproductie
De thresholds van de SmartEnergy Mode zijn negatief zodat er geschakeld wordt bij injectie. De delta tussen de twee reflecteert een gemiddeld vermogen van 900 W als ontkoppelingsdrempel, gemeten over 12 min (1/5 u). De warmtepomp heeft in feite een veel hoger elektrisch vermogen, maar het is ook niet altijd interessant om te wachten totdat het volledig nominaal vermogen beschikbaar is als injectie. Zeker niet met een thuisbatterij die kan bijspringen.
De 5 Series kan ook koelen, daarom is het interessant om de SmartTariff Mode in de zomer in te stellen op Time-of-Use (ToU) tussen 11-17 u. Dat is doorgaans de warmste periode van de dag, maar ook de goedkoopste met veel productie van hernieuwbare energiebronnen.
In functie van energiecontract en comfortwensen, kan er in de winter voor gekozen worden om de Time-of-Use (ToU) tussen 01-07 u in te stellen. ’s Nachts kan het dan buiten erg koud worden. Het is dan aangenaam om ’s morgens een (extra) warm huis te hebben en de energieprijzen zijn tijdens die daluren ook niet zo hoog. Of zelfs heel goedkoop, want er zijn nu energieleveranciers die contracten met super-daluren aanbieden.
In feite spelen ze daarmee in op het nieuwe tariefsysteem dat vanaf volgend jaar in Wallonië wordt ingevoerd. Daar kan er dus nog extra bespaard worden dankzij voordeligere netkosten tijdens vastgelegde periodes. Voor Vlaanderen werd er reeds een studie uitgevoerd rond tijdsafhankelijke nettarieven, maar het is afwachten wat de uitkomst zal worden voor de toekomst.
In de tussenseizoenen kan de SmartTariff Mode eventueel uitgeschakeld worden als het voor te veel verkoeling of verwarming zorgt.
Ook hier wordt de PeakShaving Mode gebruikt, dit om het boosten geforceerd te stoppen van zodra er overconsumptie is – dus ook tijdens een actieve ToU periode. Voor deze peak shaving is er gekozen voor een dynamische limiet, namelijk 75 % van de huidige maandpiek (C2) die door de SmartMeter werd geregistreerd.
Dit heeft 2 voordelen. In de zomer zal afname strikter vermeden worden, gezien de PV-installatie (en thuisbatterij) doorgaans voldoende kunnen leveren om zelfvoorzienend te zijn. In de winter is het wellicht niet mogelijk om volledig zelfvoorzienend te zijn en is het aanvaardbaar dat de limiet wat uitloopt. Bijkomend kan zo een al gemaakte maandpiek blijven benut worden voor de rest van de maand. Risico is wel dat er bij veel verbruik van andere – niet slim aangestuurde – toestellen, de maandpiek telkens gaat opschuiven.
Warmtepomp instellen
Eerst en vooral dient er ingesteld te worden dat de contacten met digitaal ingangssignaal gebruikt moeten worden voor de aansturing. In het menu gaat dat via Installer – Connectivity – Energy state – ESS use type – Signal mode.
Deze installateursinstellingen kunnen ontgrendeld worden door in het menu op het tandwiel (settings) te gaan staan en het pijltje naar boven in te drukken. De toegangscode die ingegeven moet worden komt overeen met de vier cijfers van de firmwareversie die onderaan in beeld staan.
Met 2 digitale ingangssignalen kunnen 4 toestanden onderscheiden worden. De toestand voor normaal bedrijf en voor de geblokkeerde mode zijn vast bepaald, deze zijn respectievelijk ES2 en ES1. Voor de overige 2 toestanden is het interessant om configureerbare Energy States te gaan gebruiken, dat zijn de ES5-ES8. Dat is nieuw ten opzichte van de 4 Series, daar kan in het Smart Grid (SG) menu alleen maar gekozen worden uit een beperkte voorselectie van vastgelegde waardes om de 2 toestanden te configureren. De 5 Series heeft daarom nog de Energy States ES3-ES4 met vaste waardes om backwards compatible te zijn.
ESS mode met digitale ingangssignalen
In het Energy state definition menu kunnen de waardes van ES6 en ES5 aanpast worden, die respectievelijk voor de boost en de super-boost gebruikt zullen gaan worden. Het cijfer dat ingegeven wordt, is de verhoging of verlaging ten opzichte van de doeltemperatuur. Om het energieverbruik te bevorderen is die dus voor het verwarmen positief en voor het verkoelen negatief. De parameter Domestic Hot Water (DHW) wordt telkens op 0 gezet omdat de warmtepomp niet wordt gebruikt om sanitair warm water te produceren.
Vervolgens moeten de 2 toestanden nog toegewezen worden aan het correcte ingangssigaal. Dat wordt gedaan met de Digital input assignment instelling.
Configureerbare Energy States
Tot zover de configuratie van de warmtepomp. Als alles correct werd ingesteld, dan wordt de actuele toestand weergegeven op het display van de warmtepomp.
Met de configuratie die gedaan werd, is het enkel mogelijk om handmatig de super-boost mode (boost+) te activeren. Dit door de drukknop van de slimme modules te bedienen of door het relais via de web interface te schakelen. Tijdelijk, want de toestand zal zich automatisch herstellen (tenzij alle slimme modi uitgeschakeld worden natuurlijk).
Overzicht van alle toestanden
Met deze om te vermelden zeer tevreden te zijn van de bChain service en alles werkt idd naar behoren.
Is een heel goed en degelijk systeem met vele mogelijkheden zoals nu ook werken met dynamische prijzen op je aangestuurde toestellen zonder een extra meerprijs of extra abonnement.
Mvg,