# Multi-Inverter & Hybrid-Speicher Kopplung mit Home Assistant **Kategorie:** Projekt / Tutorial **Themen:** `Home Assistant` `Photovoltaik` `Modbus TCP` `Shelly` `Automation` `Systemintegration` Zwei herstellerfremde Speichersysteme – Ampere.StoragePro E3 (Dach) und Hoymiles HMS-1600-4T mit 3x HiBattery 1920 AC – werden durch einen softwaredefinierten Smart Meter auf Basis von Home Assistant zu einem einzigen Gebäude-Energiemanagement (BEMS) gekoppelt. Die Lösung überwindet die RS485-Bus-Exklusivität des Chint DTSU666 und die Hoymiles-Firmware-Sperre *„Zähleraddition des Mehrphasensystems anormal“* – ohne zusätzliche Zähler-Hardware und mit 100 % dynamischer Überschussladung. > **Ziel dieses Projekts:** Beseitigung der Hersteller-Inkompatibilitäten und Kommunikationsgrenzen zwischen > einer bestehenden Dachanlage (Ampere.StoragePro E3, Chint DTSU666) und einem Balkonkraftwerk-Speichersystem > (Hoymiles HMS-1600-4T + 3x HiBattery 1920 AC) durch einen lokalen Home-Assistant-Server als vermittelnder, > virtueller Smart Meter. Ergebnis: dynamische Überschussladung am Tag, aktive Einspeisung in der Nacht, > Tiefentladeschutz und manuelle Zwangsladung – zu 0 € Zusatzhardware für Messtechnik. --- ## 1. Ausgangslage & Problemstellung Im Gebäude existieren zwei getrennte, herstellerinkompatible Photovoltaiksysteme: - **Dachanlage (Ampere.StoragePro E3 / FoxESS-Plattform):** Hybrid-Wechselrichter mit fest verdrahtetem Chint DTSU666 Smart Meter über einen exklusiven RS485-Bus. - **Balkon-/Zusatzsystem (Hoymiles HMS-1600-4T mit 3x HiBattery 1920 AC, 5,76 kWh):** aufgeteilt in Station „Turm“ (2x Akku, Phase A) und Station „Speicher 3“ (1x Akku, Phase B). Der Chint DTSU666 kommuniziert über Modbus RTU (9600 Baud, 8N1) im Master-Slave-Prinzip. Die Dachanlage beansprucht den RS485-Bus exklusiv als Master – ein paralleler Zugriff der Hoymiles-Hardware ist physikalisch unzulässig (Bus-Kollision). > **Wichtig:** Hoymiles blockiert Mehrphasen-Konfigurationen ohne eigenen Smart Meter. Sobald mehr als zwei > HiBattery-Einheiten erkannt werden, erzwingt die S-Miles-Firmware eine Phasenaufteilung (Phase A: 2x Turm, > Phase B: 1x Einzelspeicher) und meldet ohne zugeordneten Zähler den Fehler *„Zähleraddition des > Mehrphasensystems anormal“*. Beide Speicher liefen daher nur starr nach Uhrzeit. --- ## 2. Lösungsarchitektur (BEMS) Ein lokaler **Dell Wyse 5060 Thin Client** (AMD GX-424CC, x86_64) mit **Home Assistant OS** als Bare-Metal-Installation übernimmt die Rolle eines *softwaredefinierten Smart Meters*. Er liest die Netzübergabedaten der Dachanlage transparent über die Modbus-TCP-Bridge des Wechselrichters aus, errechnet daraus den echten physikalischen PV-Überschuss und steuert die Ladeleistung von Speicher 3 über eine Shelly-Aktorik. Zusätzliche Messtechnik entfällt – **0 € Zusatzhardware**. | Komponente | Ausprägung | | :--- | :--- | | Plattform | Dell Wyse 5060 Thin Client | | CPU | AMD Steppe Eagle GX-424CC (Quad-Core 2,4 GHz, x86_64) | | RAM | 4–8 GB DDR3L SO-DIMM | | Speicher | M.2 SATA SSD / eMMC | | Netzwerk | Gigabit Ethernet (RJ45), feste IP via DHCP-Reservierung | ### Bare-Metal-Installation (HAOS Generic x86_64) 1. **BIOS/UEFI:** `UEFI`, `Secure Boot: Disabled`, `AC Power Recovery: Power On`, SATA Mode `AHCI`. 2. **Flashen:** Über ein Ubuntu-Live-System das HAOS-Raw-Image direkt auf die interne SSD schreiben. ```bash xz -dc haos_generic-x86-64-13.1.img.xz | sudo dd of=/dev/sda bs=4M status=progress conv=fsync ``` 3. **Erstinbetriebnahme:** `http://homeassistant.local:8123`, Administrator-Konto und Zeitzone setzen. 4. **Werkzeuge:** Add-on `Terminal & SSH` installieren, anschließend HACS einrichten: ```bash wget -O - https://get.hacs.xyz | bash - ``` --- ## 3. Dachanlagen-Integration (Modbus TCP) Der Ampere.StoragePro E3 basiert auf der industriellen FoxESS-Plattform. Der WLAN-Kommunikationsstick (ESP32-basiert, Hostname `espressif`) stellt die Netzübergabedaten des Chint-Zählers als Modbus-TCP-Server bereit. | Parameter | Wert | | :--- | :--- | | Protokoll | Modbus TCP | | Gateway / Hostname | `espressif` | | Port | `502` | | Slave-ID (Unit-ID) | `247` (Standard für FoxESS/Ampere E3) | | Polling-Intervall | 10–30 s (empfohlen 15 s) | ### Port-Verifikation ```bash python3 -c "import socket; s=socket.socket(); s.settimeout(2); print('PORT 502 OFFEN' if s.connect_ex(('IP_DES_ESPRESSIF_GERAETS', 502))==0 else 'NICHT ERREICHBAR')" ``` ### Integration via HACS 1. HACS → **⋮ → Benutzerdefinierte Repositories**. 2. Repository `dboeni/home-assistant-ampere-storage-pro-modbus` (alternativ `Sven0111/Ampere-StoragePro-E3`), Kategorie `Integration`. 3. Herunterladen, Core neu starten, dann **Einstellungen → Geräte & Dienste → Integration hinzufügen → Ampere.StoragePro** mit Host, Port 502 und Slave-ID 247. ### Sensor-Mapping & Vorzeichen-Konvention | Entität | Messgröße | Bedeutung | | :--- | :--- | :--- | | `sensor.ampere_storagepro_grid_power` | Wirkleistung Netzanschluss (W) | **Negativ (< 0):** Einspeisung/Überschuss · **Positiv (> 0):** Netzbezug | | `sensor.ampere_storagepro_pv_flow` | PV-Momentanleistung (W) | Aktuelle Gesamtleistung der Module | | `sensor.ampere_storagepro_battery_power` | Batterieleistung (W) | Lade-/Entladeleistung Dachspeicher | | `sensor.ampere_storagepro_battery_percent` | Akkustand (%) | Ladezustand Dachspeicher | | `sensor.ampere_storagepro_daily_pv_generation` | Tagesertrag (kWh) | PV-Erzeugung des laufenden Tages | | `sensor.ampere_storagepro_total_pv_generation` | Gesamtenergie (kWh) | Lebensdauer-Energiezähler | > **Systemintegrator-Hinweis:** `sensor.ampere_storagepro_grid_power` ist das Fundament der Regelung. > `-850 W` = 850 W Überschuss, `+350 W` = 350 W Netzbezug. Die Vorzeichen-Konvention muss vor Inbetriebnahme > der Automatisierung verifiziert werden. --- ## 4. Virtuelle Messtechnik & Mathematische Sensorik Der physische Smart Meter liefert einen bidirektionalen Wirkleistungswert P(grid). Für Regelung und Energie-Dashboard sind zwei Schritte nötig: Trennung in zwei positive Kanäle (Überschuss/Bezug) und zeitliche Integration zu kumulierten kWh. `E = (1 / 3600000) · ∫ P(t) dt [kWh]` ### Stufe 1 – Template-Sensoren (Jinja2) ```yaml # configuration.yaml template: - sensor: - name: "Aktueller PV Ueberschuss" unique_id: pv_surplus_watts unit_of_measurement: "W" device_class: power state_class: measurement state: > {% set grid = states('sensor.ampere_storagepro_grid_power') | float(0) %} {% if grid < 0 %} {{ (grid * -1) | round(0) }} {% else %} 0 {% endif %} - name: "Aktueller Netzbezug" unique_id: grid_import_watts unit_of_measurement: "W" device_class: power state_class: measurement state: > {% set grid = states('sensor.ampere_storagepro_grid_power') | float(0) %} {% if grid > 0 %} {{ grid | round(0) }} {% else %} 0 {% endif %} ``` ### Stufe 2 – Riemann-Summen-Integralsensoren (kWh) | Integralsensor | Eingang | Methode | Präfix / Einheit | | :--- | :--- | :--- | :--- | | `sensor.netzbezug_gesamt` | `sensor.aktueller_netzbezug` | `left` | `k` / h → kWh | | `sensor.netzeinspeisung_gesamt` | `sensor.aktueller_pv_ueberschuss` | `left` | `k` / h → kWh | Die **Linke Riemannsche Summe (`left`)** liefert bei abrupten Leistungsänderungen (Großverbraucher, Ladevorgänge) die exakteste Energieakkumulation ohne Überschwingen. --- ## 5. Hoymiles S-Miles Cloud & TOU-Betriebsmodi Der HMS-1600-4T kommuniziert per Sub-1-GHz-Funk, die HiBattery-Einheiten senden ihre Telemetrie per WLAN an die S-Miles Cloud. Anbindung über die HACS-Integration `Philra94/homeassistant-hoymiles-cloud` (Authentifizierung über den Hoymiles-v3-OAuth/IAM-Endpunkt). Beide Stationen (`Turm`, `Speicher 3`) werden automatisch als Geräte angelegt. ### TOU-Konfiguration in der S-Miles App (Speicher 3) | Zeitfenster | Modus | Wirkung | | :--- | :--- | :--- | | 06:00 – 20:00 Uhr | **Erzwungene Ladung** (z. B. 800 W) | Lädt über AC, sobald der Shelly bei Überschuss Strom freigibt | | 20:00 – 06:00 Uhr | **Eigenverbrauch** (200–800 W) | Speist ab 20:00 Uhr die konfigurierte Leistung ins Hausnetz ein | ### Kern-Entitäten | Entität | Beschreibung | | :--- | :--- | | `sensor.speicher_3_battery_state_of_charge` | SoC Speicher 3 (0–100 %) | | `sensor.speicher_3_battery_power` | Wirkleistung Speicher 3 (W) | | `sensor.speicher_3_battery_flow_direction` | `charging` / `discharging` / `idle` | | `sensor.turm_battery_state_of_charge` | SoC Turm (0–100 %) | | `sensor.turm_battery_power` | Wirkleistung Turm (W) | > **Systemintegrator-Hinweis:** Die S-Miles Cloud API verweigert Endkunden-Accounts das Umschalten von > Ladebetriebsarten zur Laufzeit („The device list is empty“). Die Ladesteuerung wird daher auf eine lokale, > cloudunabhängige Shelly-Aktorik ausgelagert – die Cloud dient nur als Telemetrie-/TOU-Quelle. --- ## 6. Aktorik & Automatisierungs-Logik (24h-Zyklus) Zwei **Shelly Plus Plug S Gen3** Zwischensteckdosen (2.500 W / 12 A, cloudunabhängiges WebSocket-RPC/CoIoT): - **Shelly 1 (Aktor):** schaltet Speicher 3 – `switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3` sowie `sensor.1_stock_shellyplugsg3_speicher3_leistung`. - **Shelly 2 (Monitoring):** erfasst den Turm – `sensor.1_stock_shellyplugsg3_turm_leistung`. ### Regelungslogik | Phase | Ereignis | Schwellwert / Aktion | | :--- | :--- | :--- | | Tag (06:00–20:00) | Überschuss vorhanden | > 300 W für 1 min → **EIN** (nur bei SoC < 98 %) | | Tag | Netzbezug (Wolken) | > 50 W für 2 min → **AUS** (ohne Zwangsladung) | | Tag | Ladeschluss | SoC ≥ 98 % → **AUS** | | Nacht (20:00–06:00) | Start Einspeisung | 20:00 Uhr → **EIN** (sofern SoC > 15 %) | | Nacht | Tiefentladeschutz | SoC ≤ 15 % oder 06:00 Uhr → **AUS** | | Manuell | Zwangsladung | `input_boolean.zwangsladung_speicher_3` → sofort EIN, Auto-Stopp bei 98 % | > **Wichtig:** Die Tag-Abschaltung bei Netzbezug wird durch den Zwangsladungs-Schalter blockiert. Erst bei > 98 % SoC beendet die Automatisierung die Zwangsladung und setzt den Schalter zurück. ```yaml # automations.yaml alias: "Solar: Ueberschussladung Speicher 3" description: "Vollautomatische Tag-Überschussladung & Nacht-Einspeisung für Speicher 3" mode: single trigger: - platform: numeric_state entity_id: sensor.aktueller_pv_ueberschuss above: 300 for: minutes: 1 id: "einschalten_solar" - platform: numeric_state entity_id: sensor.aktueller_netzbezug above: 50 for: minutes: 2 id: "ausschalten_netzbezug_tag" - platform: numeric_state entity_id: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge above: 97 id: "ausschalten_voll_tag" - platform: time at: "20:00:00" id: "start_nacht_einspeisung" - platform: time at: "06:00:00" id: "ende_nacht_einspeisung" - platform: numeric_state entity_id: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge below: 16 id: "ausschalten_leer_nacht" - platform: state entity_id: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 to: "on" id: "zwangsladung_ein" - platform: state entity_id: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 to: "off" id: "zwangsladung_aus" action: - choose: - conditions: - condition: trigger id: "zwangsladung_ein" sequence: - action: switch.turn_on target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - conditions: - condition: trigger id: "einschalten_solar" - condition: time after: "06:00:00" before: "20:00:00" - condition: numeric_state entity_id: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge below: 98 sequence: - action: switch.turn_on target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - conditions: - condition: trigger id: "ausschalten_netzbezug_tag" - condition: time after: "06:00:00" before: "20:00:00" - condition: state entity_id: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 state: "off" sequence: - action: switch.turn_off target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - conditions: - condition: trigger id: "ausschalten_voll_tag" - condition: time after: "06:00:00" before: "20:00:00" sequence: - action: switch.turn_off target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - action: input_boolean.turn_off target: entity_id: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 - conditions: - condition: trigger id: "start_nacht_einspeisung" - condition: numeric_state entity_id: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge above: 15 sequence: - action: switch.turn_on target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - conditions: - condition: trigger id: - "ausschalten_leer_nacht" - "ende_nacht_einspeisung" - condition: state entity_id: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 state: "off" sequence: - action: switch.turn_off target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 - conditions: - condition: trigger id: "zwangsladung_aus" sequence: - action: switch.turn_off target: entity_id: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 ``` --- ## 7. Visualisierung & Dashboard-Design ### Ebene 1 – Offizielles Energie-Dashboard | Feld | Entität | | :--- | :--- | | Netzverbrauch | `sensor.netzbezug_gesamt` | | Netzeinspeisung | `sensor.netzeinspeisung_gesamt` | | Solarmodule | `sensor.ampere_storagepro_total_pv_generation`, `sensor.turm_today_s_energy` | | Batterie Dach | `total_charge_battery` / `total_discharge_battery` | | Batterie Speicher 3 | `speicher_3_battery_charge_energy_today` / `speicher_3_battery_discharge_energy_today` | ### Ebene 2 – Live-Dashboard `/solar` (2-Spalten-Layout) Karte 1: Multi-Speicher-Energiefluss (Power Flow Card Plus) · Karte 2: 3 Tachometer-Gauges + Wirkleistungen · Karte 3: Tageswerte + Steuerungszentrale · Karte 4: 3 getrennte 24h-Verlaufsskalen. ```yaml # Dashboard (YAML) # Karte 1: Multi-Speicher Live-Energiefluss type: custom:power-flow-card-plus title: "Live-Energiefluss" entities: grid: entity: sensor.ampere_storagepro_grid_power name: "Stromnetz" invert_state: true solar: entity: sensor.ampere_storagepro_pv_flow name: "Dachanlage" battery: entity: sensor.ampere_storagepro_battery_power state_of_charge: sensor.ampere_storagepro_battery_percent name: "Dachspeicher" color_icon: true home: name: "Hausverbrauch" individual: - entity: sensor.turm_battery_power name: "Turm" icon: mdi:battery-high color_icon: true display_zero: true secondary_info: entity: sensor.turm_battery_state_of_charge unit_of_measurement: "%" - entity: sensor.speicher_3_battery_power name: "Speicher 3" icon: mdi:battery-medium color_icon: true display_zero: true secondary_info: entity: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge unit_of_measurement: "%" display_zero_lines: mode: grey_out clickable_entities: true use_new_flow_rate_model: true w_decimals: 0 min_flow_rate: 0.75 max_flow_rate: 6 # Karte 2: 3er-Tachometer-Gauges (SoC) type: horizontal-stack cards: - type: gauge entity: sensor.ampere_storagepro_battery_percent name: "Dachspeicher" min: 0 max: 100 needle: true severity: green: 70 yellow: 20 red: 0 - type: gauge entity: sensor.turm_battery_state_of_charge name: "Turm (Phase A)" min: 0 max: 100 needle: true severity: green: 70 yellow: 20 red: 0 - type: gauge entity: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge name: "Speicher 3" min: 0 max: 100 needle: true severity: green: 70 yellow: 20 red: 0 # Karte 3: Steuerungs-Zentrale type: entities title: "Steuerungs-Zentrale" show_header_toggle: false entities: - entity: automation.solar_ueberschussladung_speicher_3 name: "Auto-Überschussladung (Solar)" icon: mdi:robot - entity: input_boolean.zwangsladung_speicher_3 name: "⚡ Zwangsladung aus Netz (Forced Charge)" icon: mdi:flash - entity: switch.1_stock_shellyplugsg3_speicher3 name: "Shelly Steckdose (Manuell)" icon: mdi:power-socket-eu # Karte 4: 3 getrennte 24h-Verlaufsskalen type: vertical-stack title: "Energie- & Akkuverlauf (24h)" cards: - type: history-graph title: "Solarerzeugung & Netzfluss" hours_to_show: 24 entities: - entity: sensor.ampere_storagepro_pv_flow name: "Dach PV Erzeugung" - entity: sensor.ampere_storagepro_grid_power name: "Netz (Negativ = Einspeisung)" - type: history-graph title: "Speicher Lade- / Entladeleistungen (Watt)" hours_to_show: 24 entities: - entity: sensor.ampere_storagepro_battery_power name: "Dachspeicher Leistung (W)" - entity: sensor.turm_battery_power name: "Turm Leistung (W)" - entity: sensor.speicher_3_battery_power name: "Speicher 3 Leistung (W)" - type: history-graph title: "Akkustände (%)" hours_to_show: 24 entities: - entity: sensor.ampere_storagepro_battery_percent name: "Dachspeicher Akku (%)" - entity: sensor.turm_battery_state_of_charge name: "Turm Akku (%)" - entity: sensor.speicher_3_battery_state_of_charge name: "Speicher 3 Akku (%)" ``` --- ## 8. Troubleshooting & Checkliste (TL;DR) | Problem | Ursache / Prüfung | Lösung | | :--- | :--- | :--- | | Ampere-Sensoren „Nicht verfügbar“ | IP des `espressif`-Sticks geändert; Port 502 nicht erreichbar | Feste IP vergeben; Port-Check im Terminal; WLAN-Stick neu stecken | | Hoymiles aktualisiert nicht | S-Miles-Session abgelaufen oder Speicher-WLAN offline | S-Miles-App prüfen; Hoymiles Cloud neu authentifizieren | | Speicher 3 schaltet nicht ein | Automation deaktiviert, Überschuss < 300 W / < 1 min, SoC ≥ 98 % | Automation aktivieren; Verlauf „Aktueller PV Ueberschuss“ prüfen | | Shelly offline | WLAN-Empfang am Speicher 3 | Empfang verbessern; Notbetätigung am Hardware-Taster | | Karte „Entität nicht gefunden“ | Bereich/Name des Shelly geändert | Entwicklerwerkzeuge → Zustände → neue `switch.*`-ID eintragen | **Betriebs-Checkliste:** - **Tag:** Überschuss > 300 W (1 min) → Speicher 3 lädt; Netzbezug > 50 W (2 min) → aus; Ladeschluss bei 98 %. - **Nacht:** 20:00 Uhr Einspeisung freigeben; Tiefentladeschutz bei 15 % SoC; 06:00 Uhr aus. - **Wartung:** Wöchentliches HA-Backup, Backup vor jedem Core-Update; Shelly-Firmware über *Einstellungen → Updates*. - **Vorzeichen-Merkregel:** `grid_power` negativ = Einspeisung/Überschuss, positiv = Netzbezug.