Heizstab

Voraussetzungen

Zur Integration eines Heizstabs mit der »FEMS App Power-to-Heat« ist erforderlich:

FENECON Home 10 mit drei freien Relaiskontakten oder
FEMS Relaisboard 8-Kanal TCP mit drei freien Relaiskontakten (Hinweis: Nicht im Lieferumfang enthalten)
Dreiphasiger elektrischer Heizstab mit Neutralleiter, stufengeregelte Schaltung

Wenn ein Heizstab mit mehr als 2,3 kW Leistung pro Phase (> 10 A) betrieben werden soll, ist zusätzlich der Einsatz von Lastschützen erforderlich!

Einbindung

Die Einbindung eines elektrischen Heizstabes in das Energiemanagement ist die einfachste Form der Sektorkopplung von Elektrizität und Wärme. Wenn untertags das Speichersystem vollbeladen ist, muss der PV-Überschuss mit geringer Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Stattdessen ist es sinnvoller, den Eigenverbrauch zu erhöhen und den PV-Überschussstrom zur Beheizung/Kühlung des Wohngebäudes oder zur Warmwasseraufbereitung zu verwenden (z. B. für Warmwasser-Pufferspeicher, Pool-Heizung).

Die App ermöglicht die Integration eines Heizstabs dynamisch in vier Leistungsstufen.

Die Tabelle unten zeigt diese exemplarisch bei einem 6 kW Heizstab. Bei einem Heizstab mit anderem Leistungswert sind die Leistungsstufen entsprechend angepasst.

Tabelle 1. Leistungsstufen (Level) mit 6 kW Heizstab
Stufe	Funktion
Level 0	Heizstab ausgeschaltet
Level 1	Leistung 2000 W
Level 2	Leistung 4000 W
Level 3	Leistung 6000 W

Sobald die »FEMS App Power-to-Heat« zur Integration eines Heizstabes auf Ihrem System installiert wurde, sehen Sie dieses Widget in Ihrem Monitoring:

Abbildung 1. Heizstab Widget

Mit einem Klick auf das Widget öffnet sich die Detailansicht:

Abbildung 2. Heizstab Betriebsmodi

Hier haben Sie die Möglichkeit, zwischen drei Betriebsmodi zu wechseln:

Abbildung 3. Heizstab - Betriebsmodus "An"

Im Modus “An” schalten Sie den Heizstab manuell ein. Sie können auch hier das “Level” (siehe Tabelle oben) auswählen, mit dem der Heizstab betrieben werden soll.

Automatisch

Abbildung 4. Heizstab - Betriebsmodus "Automatisch"

Im Modus “Automatisch” aktiviert sich der Heizstab automatisch, sobald überschüssiger Strom in das Netz eingespeist wird.

Sie haben hier optional die Möglichkeit, eine “Minimale Beheizung zu garantieren”, um sicherzustellen, dass das Brauchwasser auch an Tagen mit wenig PV-Stromerzeugung ausreichend erhitzt wird. Wählen Sie dazu die “Endzeit”, bis zu der die minimale Laufzeit erfüllt sein muss, sowie die “Mindestlaufzeit” aus. Sie können außerdem angeben, mit welchem “Level” (siehe Tabelle oben) diese Mindestlaufzeit erreicht werden soll.

Funktion im Detail:

Bis zur Endzeit muss der Heizstab mit dem gewählten Level und Laufzeit aktiv sein, unabhängig davon, ob PV-Überschussstrom zur Verfügung steht, oder nicht
Beispiel: Es wurde eine Mindestlaufzeit von einer Stunde bis 17 Uhr ausgewählt. Aufgrund von Bewölkung steht kein PV-Überschuss zur Verfügung. Da aufgrund der Konfiguration, der Heizstab aber mindestens für eine Stunde aktiv sein soll, wird der Heizstab um 16 Uhr eingeschaltet, um eine Mindestlaufzeit von einer Stunde bis 17 Uhr zu garantieren.

Die Mindestlaufzeit hat keine limitierende Wirkung auf den Betrieb des Heizstabs, sofern ausreichend PV-Überschuss zur Verfügung steht. Hier ist letztlich die Temperaturregelung am Heizstab der limitierende Faktor.

Aus

Abbildung 5. Heizstab - Betriebsmodus "Aus"

Im Modus “Aus” wird der Heizstab dauerhaft abgeschaltet.

Darüber hinaus können Sie im Online-Monitoring in der historischen Ansicht (s. Heizstab - Historie (1)) die Einschaltzeiten des Heizstabs nachvollziehen:

Abbildung 6. Heizstab - Historie (1)

Abbildung 7. Heizstab - Historie (2)

Über die Einschaltzeiten kann der Stromverbrauch des Heizstabs theoretisch wie folgt berechnet werden:

Stromverbrauch = Einschaltdauer Level 1 (in Std.) * 2 kW + Einschaltdauer Level 2 (in Std.) * 4 kW + Einschaltdauer Level 3 (in Std.) * 6 kW

Berechnung für das Beispiel oben:
Einschaltdauer Level 1: 7.53 Std * 2 kW = 15,06 kWh
Einschaltdauer Level 2: 0.23 Std * 4 kW = 0,92 kWh
Einschaltdauer Level 3: 0 kWh
Stromverbrauch Heizstab: 15,06 kWh + 0,92 kWh = 15,98 kWh

In der Berechnung oben wird die App in Kombination mit einem 6 kW Heizstab verwendet. Bei einem Heizstab mit anderem Leistungswert sind die Leistungsstufen entsprechend angepasst.

Falls der Heizstab eine maximale Temperatur o. ä. hinterlegt hat, ist es möglich, dass keine Leistung bezogen wird, auch wenn der Relaiskontakt eingeschaltet ist. In diesem Fall wäre die direkte Umrechnung in kWh nicht korrekt. Im Online-Monitoring wird deshalb auf diese automatische Umrechnung verzichtet.

Übrigens: Das 8-Kanal TCP Relaisboard kann bis zu 10 A direkt schalten, sodass für einen dreiphasigen Heizstab mit 6 kW Leistung (= 3 x 2 kW) keine separaten Schütze für die Ansteuerung des Heizstabs benötigt werden. Sie könnten mit der »FEMS App Power-to-Heat« auch einen leistungsstärkeren Heizstab betreiben. In dem Fall muss in der Software die abweichende Leistung konfiguriert werden. Kontaktieren Sie dazu bitte unseren Service.

Anmerkung zur stufenweisen Schaltung des Heizstabes: Wir haben uns bewusst für einen “einfachen”, dreiphasigen Heizstab anstelle eines Heizstabs mit stufenloser Regelung entschieden. Diese Lösung ist insgesamt technisch einfacher und somit wenig fehleranfällig und günstiger. Der vermeintliche Nachteil der ungenaueren Steuerung wird in der Praxis durch den Softwarealgorithmus ausgeglichen.