Wer eine Photovoltaikanlage, einen Batteriespeicher und vielleicht zusätzlich eine Wärmepumpe besitzt, kennt das Problem: Jedes Gerät hat seine eigene App, seine eigenen Messwerte und häufig auch seine eigene Steuerung.
Die PV-Anlage weiß nichts von der Waschmaschine. Der Batteriespeicher weiß möglicherweise nichts von der Wärmepumpe. Und der Geschirrspüler startet genau dann, wenn gerade kaum Solarstrom produziert wird.
Genau hier wird Home Assistant als Energiemanagement-System interessant.
Home Assistant kann Daten unterschiedlicher Hersteller zusammenführen und daraus Automationen erstellen. Voraussetzung ist, dass sich die jeweiligen Geräte oder Messwerte in Home Assistant integrieren lassen. Das Energy Dashboard kann unter anderem Netzbezug, Netzeinspeisung, Solarerzeugung, Batteriespeicher und einzelne Verbraucher darstellen.
Was ist Home Assistant?
Home Assistant ist eine Smart-Home-Plattform, die auf einem eigenen System zu Hause betrieben werden kann.
Eine häufig verwendete Lösung ist beispielsweise ein Raspberry Pi mit Home Assistant OS.
Der große Vorteil liegt aber nicht allein darin, Lampen ein- und auszuschalten. Home Assistant kann Daten aus verschiedenen Systemen zusammenführen, zum Beispiel aus:
- Photovoltaikanlagen
- Wechselrichtern
- Stromzählern
- Batteriespeichern
- Wärmepumpen
- Wallboxen
- intelligenten Steckdosen
- Waschmaschinen
- Geschirrspülern
- Heizungen
- Wetterdiensten
- dynamischen Stromtarifen
Dadurch kann aus einem normalen Smart Home nach und nach ein eigenes Energiemanagement entstehen.
Unser Praxisaufbau
Auf SmartHausEnergie soll das Thema nicht nur theoretisch behandelt werden.
Unser eigenes System besteht unter anderem aus:
- rund 9 kWp Photovoltaik
- Zendure SolarFlow 2400 AC
- rund 11,5 kWh Batteriespeicher
- NIBE Wärmepumpe
- Home Assistant
- mehreren Strommessungen
- intelligenten Steckdosen
- Waschmaschine und Geschirrspüler
- weiteren Smart-Home-Geräten
Das Ziel ist nicht, möglichst viele Geräte miteinander zu verbinden.
Das Ziel ist vielmehr: Solarstrom möglichst intelligent selbst zu nutzen.
Dafür werden Verbraucher priorisiert und nur dann automatisch gestartet, wenn die jeweiligen Bedingungen erfüllt sind.
Genau diese Anlage werden wir auf dieser Website Schritt für Schritt dokumentieren.
Keine theoretische Musteranlage, sondern ein reales Haus mit echten Messwerten, echten Problemen und echten Lösungen.
Was kann Home Assistant beim Energiemanagement anzeigen?
Home Assistant besitzt ein eigenes Energy Dashboard.
Darin lassen sich unter anderem Netzbezug, Netzeinspeisung, Solarerzeugung, Batteriespeicher und einzelne Verbraucher darstellen. Auch Batterien können hinsichtlich Lade- und Entladeenergie integriert werden.
Ein vereinfachtes Beispiel könnte so aussehen:
- PV-Produktion: 5.800 Watt
- Hausverbrauch: 1.700 Watt
- Batterieladung: 2.000 Watt
- Netzeinspeisung: 2.100 Watt
Solche Werte bilden anschließend die Grundlage für Automationen.
Denn interessant wird Home Assistant erst dann richtig, wenn das System nicht nur Daten anzeigt, sondern auf diese Daten reagiert.
PV-Überschuss automatisch nutzen
Angenommen, die PV-Anlage erzeugt aktuell 6.000 Watt.
Das Haus benötigt aber nur 1.500 Watt.
Es stehen also ungefähr 4.500 Watt Überschuss zur Verfügung.
Je nach Anlagenkonfiguration wird dieser Strom in den Batteriespeicher geladen oder ins öffentliche Netz eingespeist.
Home Assistant kann diesen Zustand erkennen.
Eine Automation könnte beispielsweise festlegen:
Wenn mindestens 2.500 Watt PV-Überschuss für fünf Minuten vorhanden sind, darf die vorbereitete Waschmaschine gestartet werden.
Damit wird die Waschmaschine möglichst dann betrieben, wenn ausreichend eigener Solarstrom vorhanden ist.
Nach demselben Prinzip lassen sich viele weitere Verbraucher steuern.
Waschmaschine mit PV-Strom betreiben
Die Waschmaschine ist ein gutes Beispiel, weil sie nicht zu einer bestimmten Minute gestartet werden muss.
Man bereitet sie morgens vor.
Home Assistant wartet anschließend auf ausreichenden Solarüberschuss.
Sobald die zuvor definierten Bedingungen erfüllt sind, wird die Maschine freigegeben beziehungsweise eingeschaltet.
Damit lassen sich mehrere Ziele miteinander verbinden:
- höherer Eigenverbrauch
- möglichst wenig unnötiger Netzbezug
- bessere Nutzung des eigenen Solarstroms
- flexibler Betrieb von Haushaltsgeräten
Wichtig ist allerdings, dass die Waschmaschine einen automatischen Wiederanlauf unterstützt oder auf eine andere Weise zuverlässig gestartet werden kann.
Nicht jedes Gerät eignet sich dafür.
Mögliche spätere Affiliate-Produkte: strommessende Smart-Plugs, Shelly-Geräte, Zigbee-Steckdosen, Home-Assistant-Hardware.
Geschirrspüler mit Prioritäten steuern
Beim Geschirrspüler funktioniert das Prinzip ähnlich.
Man räumt ihn morgens ein und gibt ihn für das Energiemanagement frei.
Home Assistant entscheidet anschließend, wann genügend Überschuss vorhanden ist.
Dabei lassen sich sogar Prioritäten definieren.
- Priorität 1: Warmwasser beziehungsweise Wärmepumpe
- Priorität 2: Waschmaschine
- Priorität 3: Geschirrspüler
Dadurch starten nicht mehrere große Verbraucher gleichzeitig.
Genau hier beginnt der Unterschied zwischen einer einfachen Smart-Home-Automation und einem echten Energiemanagement.
Wärmepumpe und PV-Überschuss
Besonders interessant wird das Thema bei einer Wärmepumpe.
Sie gehört häufig zu den größten elektrischen Verbrauchern eines Hauses.
Deshalb lohnt es sich, ihren Betrieb möglichst gut mit der PV-Erzeugung abzustimmen.
Eine mögliche Strategie lautet:
Wenn ausreichend Solarüberschuss vorhanden ist, wird beispielsweise die Warmwasserbereitung bevorzugt.
Damit wird elektrische Solarenergie indirekt als Wärme gespeichert.
Das Warmwasser wird dadurch zu einer weiteren Form von Energiespeicher.
Wichtig ist jedoch, dass eine Wärmepumpe nicht einfach ständig hart ein- und ausgeschaltet wird.
Idealerweise erfolgt die Steuerung über vom Hersteller vorgesehene Schnittstellen, Betriebsmodi oder Sollwerte.
Batteriespeicher integrieren
Besonders leistungsfähig wird Home Assistant in Kombination mit einem Batteriespeicher.
Home Assistant kann Lade- und Entladeenergie eines Speichers erfassen. Je nach Hersteller und vorhandener Integration stehen zusätzlich weitere Werte und Steuerungsmöglichkeiten zur Verfügung.
Damit können Automationen beispielsweise berücksichtigen:
- aktuellen Ladezustand
- PV-Prognose
- aktuellen Solarüberschuss
- Hausverbrauch
- Netzbezug
- Strompreis
Eine mögliche Regel wäre:
Bei hoher PV-Prognose den Speicher morgens nicht vollständig laden, damit mittags genügend Kapazität für Solarüberschuss vorhanden ist.
Oder im Winter:
Bei sehr günstigem Strompreis den Speicher aus dem Netz laden und die Energie später während teurer Stunden verwenden.
Ob das technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt vom Speicher, Tarif, Wirkungsgrad und den jeweiligen Strompreisen ab.
Dynamische Stromtarife
Dynamische Stromtarife eröffnen eine weitere Möglichkeit.
Dabei verändert sich der Strompreis im Tagesverlauf.
Home Assistant kann Verbrauch nach unterschiedlichen Tarifstufen erfassen. Die Utility-Meter-Integration kann dabei verschiedene Tarife getrennt zählen; welcher Tarif gerade aktiv ist, lässt sich beispielsweise per Automation umschalten.
In Verbindung mit einem dynamischen Tarif könnte ein Energiemanagement beispielsweise entscheiden:
- Strom günstig: Batterie laden
- Strom teuer: Batterie entladen
- Viel PV erwartet: Speicherplatz für Solarenergie freihalten
- Wenig PV erwartet: Batterie eventuell vorher günstig laden
Damit wird aus einer einfachen PV-Steuerung ein deutlich umfassenderes HEMS.
Wie wird der Stromverbrauch gemessen?
Damit Home Assistant gute Entscheidungen treffen kann, braucht das System zuverlässige Messwerte.
Besonders wichtig sind:
- aktuelle PV-Leistung
- aktueller Hausverbrauch
- Netzbezug
- Netzeinspeisung
- Batterieleistung
- Batterieladestand
Dafür können beispielsweise Energiezähler oder Messsysteme mit Stromwandlern eingesetzt werden.
Arbeiten im elektrischen Verteiler gehören dabei in fachkundige Hände.
Mögliche spätere Affiliate-Produkte: Shelly Pro 3EM, kompatible Smart Meter, Stromwandler, Raspberry Pi, Netzteil, Zigbee-Adapter.
Einzelne Geräte überwachen
Home Assistant kann zusätzlich den Energieverbrauch einzelner Geräte erfassen.
Dafür können beispielsweise intelligente Steckdosen mit Verbrauchsmessung eingesetzt werden.
Dadurch lässt sich später genau erkennen:
- Wie viel Strom verbraucht die Waschmaschine?
- Wie viel benötigt der Geschirrspüler?
- Wie hoch ist der Verbrauch der Wärmepumpe?
- Wie viel Energie benötigt der Kühlschrank?
Gerade bei einem größeren Haushalt entsteht dadurch ein sehr detailliertes Bild des tatsächlichen Energieverbrauchs.
Braucht man dafür Programmierkenntnisse?
Nicht zwingend.
Viele Geräte und Integrationen können inzwischen über die Oberfläche von Home Assistant eingerichtet werden.
Für komplexere Automationen ist YAML allerdings weiterhin sehr hilfreich.
Der Vorteil: Eine Automation lässt sich sehr genau an das eigene Haus anpassen.
Zum Beispiel:
Wenn PV-Überschuss größer als 2.500 Watt ist, Warmwasser nicht gerade Priorität hat und die Waschmaschine freigegeben wurde, darf sie starten.
Solche Regeln gehen weit über einfache Zeitschaltuhren hinaus.
Ist Home Assistant ein Ersatz für ein professionelles HEMS?
Nicht immer.
Home Assistant ist extrem flexibel, aber eine selbst erstellte Steuerung ist nicht automatisch dasselbe wie ein zertifiziertes Energiemanagement-System für Anforderungen des Netzbetreibers.
Gerade bei gesetzlichen Steuerungsfunktionen, Wallboxen oder Wärmepumpen können zusätzliche geeignete beziehungsweise zertifizierte Komponenten erforderlich sein.
Home Assistant eignet sich deshalb besonders gut als zentrale Daten-, Visualisierungs- und Automationsplattform.
Je nach Anlage kann es mit einem professionellen HEMS kombiniert werden.
Vorteile von Home Assistant als Energiemanagement
Der größte Vorteil ist die Offenheit.
Man ist nicht zwingend an einen einzigen Hersteller gebunden.
Das ist besonders interessant, wenn im Haus Wechselrichter, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Messgeräte von verschiedenen Herstellern vorhanden sind.
Hinzu kommt die Flexibilität.
Das System kann klein starten.
Beispielsweise nur mit: PV-Anlage + Stromzähler + Home Assistant.
Später können Batteriespeicher, Wärmepumpe, Wallbox und einzelne Haushaltsgeräte ergänzt werden.
Nachteile
Natürlich gibt es auch Nachteile.
Home Assistant benötigt Einrichtung und Pflege.
Nach Updates können sich Integrationen verändern.
Nicht jedes Gerät besitzt eine offene Schnittstelle.
Und nicht jede Automation sollte ohne Sicherheitsmechanismen direkt einen großen Verbraucher steuern.
Wer allerdings Spaß an Technik hat und bereit ist, sein System Schritt für Schritt aufzubauen, bekommt eine sehr flexible Plattform.
Fazit
Home Assistant kann deutlich mehr sein als eine Smart-Home-Zentrale.
Mit den richtigen Messwerten und Schnittstellen kann daraus ein leistungsfähiges Energiemanagement entstehen.
Photovoltaik, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Haushaltsgeräte können gemeinsam betrachtet und teilweise automatisch gesteuert werden.
Der entscheidende Vorteil liegt dabei nicht im einzelnen Gerät.
Er entsteht dadurch, dass die Systeme miteinander kommunizieren.
Genau das werden wir auf SmartHausEnergie Schritt für Schritt aufbauen.
Im nächsten Teil: PV-Überschuss in Home Assistant erkennen und für Automationen nutzen.
Dort zeigen wir, wie Netzleistung und PV-Überschuss sauber berechnet werden und wie daraus eine zuverlässige Startbedingung für Waschmaschine, Geschirrspüler oder Warmwasser entsteht.
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