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Für Techniker & Ingenieure · Regelungstechnik

Wie EFC die Leistung im Haus regelt

EFC ist im Kern ein getakteter Regler: Es misst am Netzanschlusspunkt und an den Wechselrichtern, bildet alle paar Sekunden die Leistungsbilanz und stellt daraus die Sollwerte für Wechselrichter, Ladepunkte, Heizstäbe und Wärmepumpen. Der entscheidende Unterschied, um den sich alles dreht: verteilt wird Leistung (kW) – der Momentanwert –, nachträglich verbucht wird die Arbeit (kWh), das Zeitintegral. Diese Seite zeigt den Regelkreis mit seinen Schwellen, Sperren und Dämpfungen – so, wie die Anlage tatsächlich entscheidet.

Der Regelkreis auf einen Blick

Messglieder liefern die Istwerte, der Regler bildet die Bilanz und teilt die Leistung nach Vorrang zu, die Stellglieder setzen die Sollwerte, die Regelstrecke (das Hausnetz) reagiert – und im nächsten Takt misst der Regler das Ergebnis wieder. Prognose, Strompreis und §14a-Vorgabe wirken als Führungsgrößen von außen.

Führungsgrößen Prognose · Strompreis · §14a-Vorgabe Messglieder (Istwerte) Netzzähler am NAP Bezug / Einspeisung Wechselrichter + Batterie Erzeugung · Ladezustand Sub-Zähler je Gruppe Verbrauch je Gruppe Regler Takt: alle 5 s neu bilanzieren Leistungsbilanz bilden Vorrang zuteilen Netz- / PV-Budget Istwerte Stellglieder (Sollwerte) WR-Sollwert · laden/entladen Ladepunkt · Strom/Phasen Heizstab · Wärmepumpe Sollwerte Regelstrecke: Hausnetz / Sammelschiene Erzeugung − Last ⇒ neue Zählerwerte im nächsten Takt ↻ geschlossene Regelschleife – jeder Takt bewertet die Lage neu Aufzeichnung Messwerte · Ladevorgänge · §14a protokolliert Anzeige Live-Daten an die Oberfläche Aufzeichnung und Anzeige laufen nebenher, nicht im Regelpfad.
Klassischer Regelkreis: Messen → Bilanzieren/Zuteilen → Stellen → Strecke → wieder Messen. Die Zuteilung ist der eigentliche Kern.

Zwei Takte: ruhig bilanzieren, schnell nachführen

Der Regler arbeitet mit zwei Abtastzeiten. Der Haupttakt bildet die vollständige Bilanz; ein schneller Nachführtakt korrigiert nur den Netz-Sollwert zwischen zwei Hauptbilanzen.

Haupttakt

Alle 5 s. Erfasst alle Messwerte, bildet die komplette Leistungsbilanz, teilt nach Vorrang zu und stellt die Sollwerte. Läuft ein Takt noch, wird der nächste übersprungen – Takte überlappen nie. Bewusst ruhig: die Zählerwerte sind ohnehin nur etwa alle 5 s frisch.

Schneller Nachführtakt

Alle 2 s (zuschaltbar). Bildet die Bilanz nicht neu, sondern nimmt die letzte Zuteilung und rechnet mit frischen Zählerwerten nur den Netz-Sollwert des Wechselrichters nach. Fängt schnelle Lastsprünge ab, ohne die schwere Bilanz anzustoßen.

Ablauf eines Haupttakts

Das komplette Flussdiagramm eines Bilanztakts – mit den Verzweigungen, die die Anlage tatsächlich prüft. Der markierte Block „Vorrangschleife" ist im nächsten Diagramm im Detail aufgeschlüsselt.

Taktbeginn · alle 5 s Messwerte erfassen Netzleistung · WR-Ausgang · Ladezustand · Sub-Zähler Netzleistung am NAP: positiv = Bezug Hauslast = Netzbezug + WR-Ausgang danach auf ≥ 0 begrenzt Lastsprung > 3000 W? vorherigen Lastwert 1 Takt halten ja nein Überschuss = WR-Ausgang − unsteuerbare Last Leistung (kW), nicht Ladezustand · negativ ⇒ 0 Ladezustand über Reserve + 1 kWh? Überschuss auf reine Solarleistung begrenzen nein ja · voller Überschuss Vorrangschleife über steuerbare Gruppen Batterie · Ladepunkte · Heizstäbe · Wärmepumpen ↓ im nächsten Diagramm im Detail Batterie laden / entladen Überschuss in die Batterie, abends zurück ins Haus Rest → Einspeisung ins Netz Sollwerte gedämpft ausgeben Rampe in kleinen Schritten + Totband Taktende · warten ↻ nächster Takt (5 s)
Ein Takt läuft immer gleich ab. Verpasst die Anlage einen Takt, entsteht kein falscher Zustand – der nächste bildet die Bilanz komplett neu.

Wie der Überschuss berechnet wird

Alles in Momentanleistung (Watt). Die Arbeit (kWh) fällt erst nach der Zuteilung an – sie wird je Ladevorgang aus Leistung × Zeit verbucht.

Hauslast = Netzbezug + Summe der Wechselrichter-Ausgänge  — und auf ≥ 0 begrenzt.
Überschuss = Wechselrichter-Ausgang − unsteuerbare Last, auf ≥ 0 begrenzt.
Batterie-Schutzband: liegt der Ladezustand nur knapp über der Reserve (bis + 1 kWh), wird der Überschuss auf die reine Solarleistung begrenzt – der Regler stützt sich dann nicht auf die Batterie.
Netz-Budget: zulässige Netzleistung − aktueller Netzbezug. Der steuerbare Anteil ist der Netzbezug oberhalb der unsteuerbaren Grundlast.
Zwei Fehlerquellen sind bewusst abgefangen: ein Lastsprung > 3000 W zwischen zwei Messungen gilt als Zähler-Zeitversatz – der alte Wert wird einen Takt gehalten. Und eine rechnerisch negative Hauslast (inkonsistente Pollzeiten) wird auf 0 gesetzt, statt als „Erzeugung" fehlinterpretiert zu werden.

Vorrangschleife: Freigabe & Sollwert einer Gruppe

So entscheidet der Regler pro steuerbarer Gruppe, in Vorrang-Reihenfolge. Zwei Budgets stehen zur Verfügung: der Solar-Überschuss (immer) und – nur bei Freigabe – ein begrenztes Netz-Budget.

Gruppe an der Reihe nach Vorrang-Reihenfolge Schaltintervall abgelaufen? Sollwert unverändert → Ende Schütze nicht takten nein Überschuss ≥ Mindestschwelle? Ladepkt: 6,5 A/Ph ≈ 4,5 kW ja Speisung aus Solar-Überschuss kein Netzbezug nötig ja Netzfreigabe? Preis < Grenze · §14a frei · Reserve ok nein Speisung aus Netz-Budget bis §14a-Grenze ja Gruppe bleibt aus (0 W) nein Ziel-Sollwert bestimmen aus zugeteiltem PV- + Netz-Anteil PV-/Netz-Anteil |Ziel − Ist| > Rampenschritt? um 1 Schritt annähern Ladepunkt: 0,5 kW / Schritt ja Sollwert ans Stellglied ausgeben Ladestrom · Leistung · Ein/Aus nein · Ziel direkt Ende · nächste Gruppe
Ganz oder gar nicht: Reicht der Überschuss nicht über die Mindestschwelle und gibt es keine Netzfreigabe, bleibt die Gruppe aus – es wird nicht mit zu wenig Leistung „geschlichen".
Raute = Entscheidung (ja/nein).
Rechteck = Vorgang/Zuteilung.
Abgerundet = Start/Ende.

Vorrang & Leistungskaskade

Die Gruppen werden nach einstellbarem Vorrang bedient – jede greift den Überschuss vor der nächsten ab. Innerhalb einer Gruppe kommen Solar-only-Verbraucher vor den netzfreigegebenen. Die Hauslast läuft an der Kaskade vorbei: sie wird immer gedeckt.

Solar-Überschuss (kW) nach Deckung der Hauslast Vorrang 0 · Batterie-Reserve Vorrang 1 · Ladepunkte Vorrang 2 · Heizstäbe Vorrang 3 · Wärmepumpen Vorrang 4 · Klima (noch nicht aktiv) Batterie laden / entladen Rest-Solar in die Batterie · abends zurück Rest → Einspeisung Solar-Budget (immer) ohne Freigabe + Netz-Budget (bedingt) nur mit Freigabe Preis / §14a-Grenze in der Gruppe: Solar-only vor netz-freigegeben ↻ nächster Takt
Die Reihenfolge ist ein Beispiel – der Vorrang jeder steuerbaren Gruppe ist frei einstellbar.

Mehrere Wärmepumpen: Rangfolge & Anlaufschutz

Läuft eine Flotte gleichartiger Wärmepumpen, ordnet der Regler sie – und begrenzt, wie viele pro Takt neu anlaufen dürfen, damit nicht mehrere Verdichter gleichzeitig einschalten.

KriteriumRegel
1 · Laufzustandlaufend vor Ruhe – ein laufender Verdichter wird nicht abgeworfen, um einen anderen zu starten (Schutz gegen Takten).
2 · PrioritätVom Betreiber eingestellte Priorität, kleiner = früher. Explizit übersteuerbar (z. B. Heizung im Winter zuerst).
3 · RolleWarmwasser vor Kombi vor Raumheizung.
4 · GerätFeste Gerätekennung als eindeutiger Stichentscheid.
AnlaufschutzHöchstens 1 Pumpe läuft pro Takt neu an (einstellbar). Zurückgestellte bekommen in diesem Takt 0 W.

Dämpfung: kein Pendeln, kein Schützklappern

Jedes Stellglied führt seinen Sollwert in kleinen Schritten nach, mit eigenem Mindest-Änderungsintervall, plus Totband auf der Schreibseite. So bleiben Netzanschluss und Schütze ruhig.

DämpferWertWirkung
Lade-Rampe0,5 kW / 5 sLadeleistung ändert sich um höchstens einen Schritt je Intervall – keine Sprünge.
Mindest-Ladestrom6,5 A/Phase → 3-phasig ≈ 4,5 kWDarunter startet der Ladepunkt nicht (ganz oder gar nicht).
PhasenerkennungPhasenströme ≥ 5 A zählenErkennt 1- vs. 3-phasig; vor Ladebeginn Rückfall auf die verdrahtete Phasenzahl.
Batterie-Sollwertmax. 600 W/Takt, Totband 100 WBegrenzte Änderungsrate; kleine Abweichungen werden nicht nachgeführt.
Wechselrichter-SchreibgrenzeTotband 25 WNur bei echter Änderung wird ein neuer Sollwert geschrieben (v. a. im schnellen Takt).
Mindest-SchaltintervalleHeizstab 60 s, Wärmepumpe 300 s, Klima 60 sVerhindert kurzes Ein-/Aus-Takten trägerer Verbraucher.

Batterie: Reserve, Tiefentladeschutz, Nachladen

Die Batterie ist Teil der Kaskade, aber mit Schutzgrenzen: eine Reserve bleibt der Hauslast vorbehalten, unter einem kritischen Ladezustand wird zwangsweise nachgeladen.

MechanismusVerhalten
Reserve-SperreFür steuerbare Verbraucher wird die Batterie erst freigegeben, wenn der Ladezustand die eingestellte Reserve (plus Gruppen-Zuschläge) übersteigt. Die Reserve bleibt der Hauslast vorbehalten.
TiefentladeschutzUnter 10 % Ladezustand wird Netz-Nachladen erlaubt und ein kleiner Zwangs-Ladewunsch gestellt (rund 10 % der Maximal-Ladeleistung).
Lade-AbregelungNahe Voll fährt die Ladeleistung zurück: ab 90 % auf 95 %, ab 95 % auf 70 %, ab 97 % auf 50 %, bei 100 % auf 0.
KaskadeSolar zuerst auf laufende Ladepunkte, dann Rest-Solar in die Batterie (leerste zuerst), zuletzt Entladung (vollste zuerst) zur Deckung der Hauslast.
Sichere ÜbergabeDer Batterie-Sollwert wird laufend erneuert; fällt die Steuerung aus, geht die Batterie nach kurzer Zeit selbsttätig in Eigenverbrauch. Beim geordneten Abschalten wird die Steuerung sauber freigegeben.

§14a EnWG & Netzgrenze

Die zulässige Netzleistung folgt aus der Sicherung am Netzanschluss. Bei aktiver Steuerbarkeit nach §14a teilt der Regler ein begrenztes Netz-Budget auf die steuerbaren Verbraucher auf.

AspektUmsetzung
NetzgrenzeAus Spannung × Leistungsfaktor × Sicherungsstrom (Standard 50 A je Phase), auf 10 W gerundet.
Drossel-ZustandKommt vom Steuersignal des Netzbetreibers (FRE-Empfänger). Fehlt das Signal, gilt die Grenze vorsorglich als aktiv (fail-safe).
Dimm-UntergrenzeJe steuerbarer Gruppe bleibt ein Sockel von 4200 W (nur Gruppen über 4200 W gelten als dimmbar).
GleichzeitigkeitsfaktorBei mehreren Gruppen wird das Budget mit einem Faktor gestaffelt (2 Gruppen 0,8 · 3 → 0,75 · … 8 → 0,5 · ab 9 → 0,45) – gemeinsames Netz-Budget aller steuerbaren Verbraucher.
DurchsetzungAnforderungen ziehen zuerst aus dem §14a-Budget, dann aus dem restlichen Netz. Reicht es nicht über die Mindestschwelle, gibt es 0 W; bei Überschreitung wird abgeschaltet.
Hauslast bleibt freiNur die steuerbaren Verbraucher sind budgetiert. Die Hauslast wird immer gedeckt – reichen Erzeugung und Batterie nicht, kommt der Rest wie üblich aus dem Netz.
NachweisDrosselungs-Fenster werden alle 60 s mitprotokolliert – reiner Nachweis, ohne Einfluss auf die Regelung.

Prognose & Preis als Führungsgrößen

Wetter/Ertragsprognose und Strompreis greifen nicht in den einzelnen Takt ein – sie setzen die Randbedingungen: wie viel Batterie-Reserve stehen bleibt und welcher Verbraucher Netzstrom ziehen darf.

Solar-only-Grenze

Ein Ladevorgang startet mit Preisgrenze 0 – also rein solar, bis du die Grenze anhebst. Liegt der Live-Preis unter der eingestellten Grenze, wird Netzbezug freigegeben; ohne Grenze ist Netz immer erlaubt.

Reserve-Prognose

Aus Ertragsprognose und erwartetem Verbrauch wird eine Stundenreserve gerechnet. Ab Mittag kommt vorausschauendes Laden dazu: eine erhöhte Reserve sperrt zusätzliche Lasten und lenkt Rest-Solar in die Batterie, damit sie den Abendbedarf erreicht.

Einspeisevergütung

Die EEG-Vergütung wird nach Inbetriebnahme-Datum und Anlagengröße nachgeschlagen – nur für Abrechnung und Wirtschaftlichkeit, nicht für die Sekunden-Regelung.

Wo diese Ebene (noch) Grenzen hat

Ehrlich gesagt: Die Klima-Gruppe ist im Vorrang schon vorgesehen, wird aber noch nicht aktiv geregelt – die Geräteanbindung existiert, die Zuteilung noch nicht. Und in dieser Regel-Ebene gibt es keine harte Einspeise- oder Schieflast-Grenze: Die Batterie-Ladung nimmt Überschuss zwar implizit weg, eine feste Einspeisebegrenzung oder ein Grenzwert für einphasige Schieflast ist hier nicht hinterlegt.

Kurz gesagt

EFC ist ein getakteter Regler: alle 5 s eine vollständige Leistungsbilanz, Zuteilung nach einstellbarem Vorrang mit getrenntem Solar- und Netz-Budget, gedämpft durch Rampen, Totbänder und Mindest-Schaltintervalle, eingerahmt von §14a-Budget und Batterie-Reserve. Prognose und Preis setzen die Randbedingungen, die Arbeit (kWh) wird nachträglich verbucht. Jeder Takt bildet die Bilanz neu – ein verpasster Takt friert nie einen falschen Zustand ein. Das Ziel ist jede Sekunde dasselbe: möglichst viel eigener Sonnenstrom vor Ort, möglichst wenig Netzbezug.

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