Der Fronius-Wechselrichter kann über die integrierte Modbus-Schnittstelle ausgelesen und gesteuert werden. So kann zum Beispiel das Laden oder Entladen erzwungen werden, oder eine Lade bzw. Entladebegrenzung eingestellt werden. Warum? Um noch mehr aus der Anlage heraus zu holen.

Normalerweise funktioniert die automatische Eigenverbrauchs-Optimierung von Fronius für nahezu alle Alltagssituationen.

Ein Grund, warum ich dennoch in das Ladeverhalten eingreifen wollte, war die Tatsache, dass meine PV-Module zu Spitzenzeiten mehr Leistung liefern, als der Wechselrichter AC-seitig verarbeiten kann. Auch wenn die maximale DC-Leistung des Gen24 10.0 Plus mit 15kW angegeben ist, ist bei insgesamt 11kW dennoch Schluss.

Als Voraussetzung für das Steuern der PV-Anlage muss Modbus am Wechselrichter aktiviert werden, siehe: Fronius: Daten & Einstellungen übers Netzwerk (Modbus)

Für die Steuerung des Ladeverhaltens habe ich in einem Home-Assistant Lovelance-Dashboard Buttons zusammengestellt für folgende Betriebsmodus:

• Erzwungenes Laden: "Force charging"
• Erzwungenes Entladen: "Force discharge"  und
• Ladeleistung auf einen definierten Wert limitieren: "Charge-limit" und "charging_power"

Der Knopf "Reset charging" setzt etwaige Einstellungen wieder auf Standard zurück:

Auf dieser Basis kann die Batterie natürlich auch über eine Automation gesteuert werden, zum Beispiel anhand der PV-Vorhersage für den jeweiligen Tag.

Voraussetzung Modbus-Setup

Damit sich Home Assistant auf die Modbus-Schnittstelle verbindet, habe ich folgende Zeilen in der configuration.yaml hinzugefügt.

modbus:
  - type: tcp
    # Put your Gen24 IP address here
    host: 192.168.1.137
    port: 502
    name: gen24
    sensors:
      - name: reading_battery_settings
        slave: 1
        count: 24
        address: 40345
        scan_interval: 5
        data_type: custom
        structure: ">10H2h4H8h"

Der Sensor "sensor.reading_battery_settings" liest alle relevanten Modbus-Register ein und dient als Basis für die später erwähnten Template-Sensoren:

Aus dem Sensor "reading_battery_settings", können die einzelnen Werte über ein value_template extrahiert werden:

Quelle / Inspiriert von: github.com/bigramonk/byd_charging und forum.iobroker.net/topic/65205/modbus-fronius-gen24

In das Ladeverhalten eingreifen: BYD Charging ändern

Das Ändern der Einstellungen erfolgt über Modbus-Register. 

Relevante Modbus-Register für das Steuern des Ladeverhaltens

Für das Steuern des Akkus sind im Wesentlichen diese 4 Register relevant:

{% set storCTL_mod= states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[3] | int%}
{{ "in" if storCTL_mod == 1 else
"out" if storCTL_mod == 2 else
"in and out" if storCTL_mod == 3 
else "auto"  }}

{{ states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[5]|int / 100 }}

{{ states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[10]|int / 100 }}

{{ states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[11]|int / 100 }}

Damit die Register in HA einzeln angezeigt werden können, habe ich für jeden der Register im Menü "Einstellungen", "Helfer" jeweils einen Template-Sensor erstellt: "BYD.StorCTL_Mod", "BYD.MinRsvPct", "BYD.OutWRte", "BYD.InWRte". Der Inhalt für den Template-Sensor kann aus der vorigen Tabelle entnommen werden.

Um mehrere Register in einem Ablauf zu ändern, habe ich Skripte für die einzelnen Aktionen angelegt:

Home Assistant Skripts 

Ladeeinstellungen auf Standard setzen

Folgende Register setzten das Ladeverhalten auf die Standardwerte:

Für das Setzen der Register bietet sich ein Skript an: "Einstellungen", "Automatisierungen & Szenen", "Skripte", "NEUES SKRIPT ERSTELLEN":

Inhalt:

alias: Reset charging
sequence:
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40348
      value: 0
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40355
      slave: 1
      value: 10000
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40350
      value: 500
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40356
      slave: 1
      value: 10000
      hub: gen24
mode: single
icon: mdi:home-battery

SoC (untere Ladegrenze) auf 30% stellen

Um etwas mehr Reservekapazität im Akku zu behalten, können die Standardwerte leicht angepasst werden, indem der Wert für MinRsvPct auf z.B. 3000 für 30% Ladereserve gesetzt wird. Der gesetzte Wert über Modbus konkurriert mit den Einstellungen in der Fronius Weboberfläche: Der höhere Wert gewinnt:

Folgende Register setzten das Ladeverhalten auf die Standardwerte mit 30% Ladereserve (SoC):

Für das Setzen der Register bietet sich ein Skript an: "Einstellungen", "Automatisierungen & Szenen", "Skripte", "NEUES SKRIPT ERSTELLEN":

Inhalt:

alias: Reset charging 30%
sequence:
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40348
      value: 0
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40355
      slave: 1
      value: 10000
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40350
      value: 3000
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40356
      slave: 1
      value: 10000
      hub: gen24
mode: single
icon: mdi:home-battery

Batterie vom Netz laden

Um die Batterie unabhängig vom aktuellen Stromverbrauch oder der aktuellen PV-Leistung zu laden, können die folgenden 3 Register wie folgt gesetzt werden. Damit die Ladeleistung über das Lovelance-Dashboard geändert werden kann, habe ich vorab einen Input-Helfer erstellt:

Eingebunden im Dashboard kann die Ladeleistung komfortabel in der Oberfläche angepasst werden:

Hier die notwendigen Register-Einstellungen für ein erzwungenes Laden:

alias: Force charging
sequence:
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40348
      value: 2
      hub: gen24
  - if:
      - condition: template
        value_template: >-
          {{ states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[6] |int(0) *
          10** states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[20]|int(0) <
          10 }}
    then:
      - service: modbus.write_register
        data:
          address: 40355
          slave: 1
          value: 55536
          hub: gen24
    else:
      - service: modbus.write_register
        data:
          address: 40355
          slave: 1
          hub: gen24
          value: >-
            {{ 65536 - (states('input_number.charging_power')|int(0) /
            states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[0]|int(1) *
            10000) | int }}
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40350
      value: 9900
      hub: gen24
mode: single
icon: mdi:battery-charging

Ladeleistung limitieren

Für das Limitieren der Ladeleistung auf den zuvor erstellten Helfer, können folgende Register über ein weiteres Script gesetzt werden:

alias: Charge-limit
sequence:
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40356
      slave: 1
      hub: gen24
      value: "  {{ (states('input_number.charging_power')|int(0) / states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[0]|int(1) * 10000) | int }}"
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40348
      value: 1
      hub: gen24
mode: single
icon: mdi:battery-charging

Batterie mit einer bestimmten Leistung entladen (erzwingen)

Hier die notwendigen Register-Einstellungen für ein erzwungenes Entladen:

alias: ForceDischarge
sequence:
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40356
      slave: 1
      hub: gen24
      value: >-
        {{ 65536 - (states('input_number.charging_power')|int(0) /
        states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[0]|int(1) * 10000)
        | int }}
  - service: modbus.write_register
    data:
      address: 40355
      slave: 1
      value: |-
        {{ (states('input_number.charging_power')|int(0) /
         states('sensor.reading_battery_settings').split(',')[0]|int(1) * 10000) | int
         }}
      hub: gen24
  - service: modbus.write_register
    data:
      slave: 1
      address: 40348
      value: 3
      hub: gen24
mode: single
icon: mdi:home-battery

Beispiele

Die folgenden Beispiele stammen aus der Fronius-Dokumentation: 42,0410,2649.pdf und wurden für die Verwendung mit den Register-Nummern ergänzt:

Nur Laden des Energiespeichers erlauben

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Entladeleistung auf 0% erreicht werden => resultiert in Fenster [-3300 W, 0 W]

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Nur Entladen des Energiespeichers erlauben

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Ladeleistung auf 0% erreicht werden => resultiert in Fenster [0 W, 3300 W]

Weder Laden noch Entladen erlauben 

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Ladeleistung auf 0% und Limitierung der maximalen Entladeleistung auf 0% erreicht werden => resultiert in Fenster [0 W, 0 W]

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Laden und Entladen mit maximal 50% der nominalen Leistung

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Ladeleistung auf 50% und Limitierung der maximalen Entladeleistung auf 50% erreicht werden => resultiert in Fenster [-1650 W, 1650 W]

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Laden im Bereich von 50% bis 75% der nominalen Leistung

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Ladeleistung auf 75% und Limitierung der maximalen Entladeleistung auf -50% erreicht werden => resultiert in Fenster [1650 W, 2475 W]

Der Batteriestatus in Fronius Solar.web wechselt zu „Erzwungene Nachladung“

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Entladen mit 50% der nominalen Leistung

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Ladeleistung auf -50% und Limitierung der maximalen Entladeleistung auf 50% erreicht werden => resultiert in Fenster [-1650 W, -1650 W] 44

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Laden mit 50% bis 100% der nominalen Leistung

Dieses Verhalten kann durch Limitierung der maximalen Entladeleistung auf -50% erreicht werden => resultiert in Fenster [1650 W, 3300 W]

Der Batteriestatus in Fronius Solar.web wechselt zu „Erzwungene Nachladung“ 

Quelle: 42,0410,2649.pdf

Einsatz in der Praxis: Home Assistant - Automatisierung

Um im Winter eine Restkapazität von 30 % im Akku zu behalten und damit im Notfall den PV-Point nutzen zu können und zudem möglichst keine Akkukapazität zu verschwenden, habe ich mir folgende Automatisierung überlegt: 

Die Automatisierung als YAML-Code:

alias: Batterie Management
description: ""
trigger:
  - platform: numeric_state
    entity_id:
      - sensor.byd_battery_box_premium_hv_ladezustand
    above: 99
    id: voll
  - platform: numeric_state
    entity_id:
      - sensor.byd_battery_box_premium_hv_ladezustand
    above: 30
    id: 30p
  - platform: time
    at: "03:00:00"
    id: Nacht
condition: []
action:
  - if:
      - condition: trigger
        id:
          - voll
    then:
      - service: script.reset_byd_charging
        metadata: {}
        data: {}
  - if:
      - condition: trigger
        id:
          - 30p
    then:
      - service: script.reset_charging_25
        data: {}
  - if:
      - condition: trigger
        id:
          - Nacht
      - condition: numeric_state
        entity_id: sensor.pv_remaining_today
        above: 20
    then:
      - service: script.reset_byd_charging
        metadata: {}
        data: {}
mode: single

Der Sensor für die PV-Vorhersage stammt dabei von der Integration Forecast.Solar.

Details zu den Automatisierungen, siehe: Home Assistant Automatisierung - Möglichkeiten & Basics

Quellen

• Inspiriert von: github.com/bigramonk/byd_charging
• Modbus Register: forum.iobroker.net/topic/65205/modbus-fronius-gen24
• Fronius-Dokumentation: www.fronius.com/~/downloads/Solar%20Energy/Operating%20Instructions/42,0410,2649.pdf

siehe auch

• Fronius Gen24 Inbetriebnahme: Anschluss > Setup > Anbindung
• Fronius: Daten & Einstellungen übers Netzwerk (Modbus)
• Alles zu Home Assistant: Inbetriebnahme + Integration + Betrieb