Kontroluj energię w domu

Funkcje

odczyt produkcji z falownika, zużycia domu i stanu magazynu energii w jednym miejscu
automatyczne uruchamianie odbiorników przy nadwyżce: pralka, zmywarka, grzałka CWU, ładowarka samochodu
ładowanie auta wyłącznie nadwyżką z PV lub w taniej taryfie
pomiar zużycia na poziomie pojedynczych obwodów - co realnie generuje rachunek
dostosowanie zużycia energii do dynamicznych taryf
odłączenie zasilania w przypadku niebezpieczeństwa pożaru
raporty miesięczne i roczne

Magazynem energii (oprócz magazynu energii oczywiście), może zostać robot koszący, zmywarka czy pralka gotowa na start, bojler C.W.U. czy samochód.

Zarządzanie zużyciem energii w Smart Home

1. Pomiar

Poziom pomiaru	Sprzęt	Uwagi
Cały dom	Licznik z portem optycznym (czytnik IR), SCT-013 (CT, czyli Current Transformer, przekładnik prądowy) + ATM90E32 w ESPHome	Grid power i bilans
Obwody	Liczniki DIN (Zamel/Supla MEW-01, Eastron SDM przez Modbus)	Pomiar per obwód (piec, klima, gniazda)
Urządzenia	Sonoff POW R3 (Tasmota/ESPHome), PZEM-004T	Pomiar pojedynczych odbiorników
Produkcja PV (fotowoltaika)	Integracja falownika (Modbus/API)	Potrzebna do obliczenia nadwyżek

2. Panel energii w Home Assistant

Wygodny podgląd na aktualne warunki, przewidywane zużycie i produkcję oraz dane historyczne.

3. Strategie oszczędzania

Taryfa G12 (dwustrefowa): możliwość przesunięcia uruchomienia bojlera, pralki i ładowania EV na strefę tanią.
Ceny dynamiczne: RCE (Rynkowa Cena Energii, PSE) jako wyznacznik, włączaj duże odbiorniki przy niskiej cenie.
Nadwyżki PV: skierowanie ich do bojlera, pompy ciepła lub ładowarki EV (Electric Vehicle, pojazd elektryczny).
Standby: wyłączanie TV/komputerów/AV po nocy lub braku obecności (kiedy pomiar mocy jest mniejszy niż próg, np. 5 W).
Ogrzewanie: obniżanie temperatury przy braku obecności, wyłączanie przy otwartym oknie, sterowanie nasłonecznieniem przez otwarcie rolet.
Zrzucanie obciążenia: w momencie gdy moc jest większa niż limit umowny wyłączenie mniej ważnych odbiorników.

PID i SSR w praktyce

Problem

Grzałka (np. 2 kW) jest odbiornikiem włącz/wyłącz. Nadwyżka z PV zmienia się cały czas (np. 300 W, potem 1400 W). Bojler na grzałkę jest w stanie odebrać 0 lub 2000 W, więc część energii będzie kierowana do sieci albo z niej pobierana.

Rozwiązanie

SSR (Solid State Relay, przekaźnik półprzewodnikowy) przełącza bez zużycia mechanicznego, więc można go włączać/wyłączać co kilka sekund.
Slow PWM (Pulse Width Modulation, modulacja szerokości impulsu): w określonym oknie np. 30 s grzałka pracuje przez część czasu. Wypełnienie 50% to średnio 1000 W.
PID liczy to wypełnienie automatycznie, tak żeby bilans mocy względem sieci wynosił około 0 W.

PID: 3 człony

Człon	Co robi	Efekt
P (Proportional, proporcjonalny)	Reaguje na bieżący błąd	Eksport 1000 W powoduje duże wypełnienie
I (Integral, całkujący)	Sumuje błąd w czasie	Usuwa stałe uchylenie, np. eksport 100 W, którego P nie skoryguje
D (Derivative, różniczkujący)	Reaguje na tempo zmian	Tłumi przeregulowania. Przy szumie z licznika zwykle zostawia się `0`

Grzałka nie ma płynnej regulacji mocy. Zawsze pracuje na pełne 2000 W, ale tylko przez część czasu, więc średnia moc się zgadza:

Nadwyżka PV	Wypełnienie	W oknie 10 s	Średnia moc grzałki
500 W	25%	2,5 s włączona / 7,5 s wyłączona	500 W
1400 W	70%	7 s włączona / 3 s wyłączona	1400 W
2500 W	100%	cały czas uruchomiona	2000 W (500 W idzie do sieci)
0 W	0%	Wyłączona	0 W

Wartości nie muszą się zgadzać w danej chwili. Liczy się średnia z okna czasu, bezwładność wody wygładza wykres.

Czy wszystkie urządzenia wymagają takiego podejścia?

Nie, np. ładowarki samochodów elektrycznych mają wbudowaną płynną regulację prądu ładowania, wystarczy ją zintegrować ze Smart Home.