Yleistä
Rakensin systeemin, jossa omakotitaloni lämmitys tapahtuu pörssisähköllä tai öljyllä sen mukaan kumpi on sillä hetkellä edullisempaa.
Tässä jutussa ei käsitellä sitä, pitäisikö öljylämmityksestä luopua kokonaan. Oma öljylämmityslaitteistoni on vähän aikaa sitten huollettu. Järjestelmän mitattu hyötysuhde on 95,2 % (öljyn sisältämästä energiasta menee lämmitysverkostoon siis 95,2 %). Vuodessa öljyä kuluu noin 1200 litraa. Minua kiinnostaisi käyttää myös biopohjaista polttoöljyä. Valitettavasti sen olemassaolo ja ominaisuudet ovat jääneet tuuli-aurinko-maalämpö-huuman varjoon. Tässä jutussa käsitellään siis pelkästään lämmityksen ohjausjärjestelmän teknistä toteutusta, eikä yleistä energiapolitiikkaa.
Kattila
Arimax Eetta 17 S öljykattila on varustettu 6 kW sähkövastuksella. Tämä on ollut varmistuksena häiriötilanteita varten, ettei verkosto pääse jäätymään jos poltin jostain syystä sammuu talvella. Kattilassa olisi paikka myös toiselle 6 kW vastukselle, mutta en sitä alun perin kattilaa ostaenssani valinnut, enkä ole jälkikäteen asentanut.
Polttimen mitattu teho on 17 kW. => 17 kW / 6 kW = noin 3. Se tarkoittaa, että vastuksen käyntiaika on noin kolminkertainen polttimeen verrattuna. Kun ulkolämpötila on -15 astetta poltin käy noin 45 min välein. Yhden käyntijakson pituus on noin 7..8 min. Sähköllä vastaavassa tilanteessa lämmitetään siis 3 x 8 min = 24 min kolmen vartin välein. Eli toisin sanoen vastukset ovat kytkettyinä noin 50 % ajasta. Tästä voi tehdä päätelmän, että ainakin em. lämpötilaan asti 6 kW vastus riittää hyvin ylläpitämään lämmitystä. Lämpimän käyttöveden kulutus tietenkin lisää lämmön kulutusta huomattavasti. Suihkussa ei tarvitse olla kuin 20 sekuntia, niin poltin hörähtää käyntiin. Yksi suihku kuluttaa lämmitystehoa useita kilowatteja (joku muu saa laskea paljonko).
Toki voisin asentaa sen toisen vastuksen, mutta siihen palaan myöhemmin jos tarve vaatii.
Rele
Kauppojen hyllyiltä löytyy useita erilaisia netin kautta ohjattavia pistorasioita". Nettiin laitettu haku "pörssisähköllä ohjattava rele" tuottaa useita erilaisia laitteita ja palveluita.
En halua kuukausimaksuja. Laitteen pitää pystyä toimimaan itsenäisesti. Mahdollinen vikatilanne ei saa estään lämmityksen toimintaa. Alkuperäinen toiminta (siis öljy + sähkö varalla) on oltava valittavissa manuaalisesti. Näitä ehtoja aikani vertailin ja valintani oli tämä:
Uskomattoman paljon toimintoja yhden modulin levyisessä releessä. Tästä mallista löytyy mm. seuraavat ominaisuudet:
LAN, Wi-Fi ja Bluetooth -yhteydet, sisäänrakennettu web-liittymä, käyttöjännite 240 V, maksimi kuorma 16 A. Tässä on tärkeimmät mitä tarvitaan ja näillä lähdetään suunnittelemaan.
Releestä löytyy näiden lisäksi Amazon Alexa-, Google Assistant-, Android-, iO-, MQTT- ja WSS -tuet. Eli osaava henkilö voi liittää tämän osaksi mitä tahansa kotiautomaatiojärjestelmää.
Testikytkentä
Ruuvasin releen ja kuormana olevan hehkulampun laudanpätkään, jotta sain kokeiltua releen toimintaa ja ohjelmointia ennen sen asentamista pannuhuoneeseen. Kuvassa olevaa lamppua ei tarvinut kytkeä, koska releessä oleva led osoittaa kuorman tilan. Kun lähdön tila vaihtuu sen myös kuulee naksahduksesta (jos sattuu olemaan tietokoneen ääressä selin kytkentään nähden 😄). Sitten ohjelman kimppuun.
Ohjelman asennus
Netistä löytyy hyvä ohjesivu miten Shellyn releitä hyödynnetään: https://spot-hinta.fi/shelly/
Em. sivun kautta löytyy valmiita ohjelmia, osin jopa suomeksi kommentoituna: https://spot-hinta.fi/shelly-skriptien-esittely/
Entä miten rele saadaan lähiverkkoon? On kaksi tapaa: Shelly Smart Control -sovelluksella, joka löytyy Google-Play -kaupasta ilmaiseksi, tai avaamalla selaimella releen web-liittymä.
Lähiverkon reititin löytyy maapallolla jokaisessa taloudessa, myös minun kotonani, osoiteesta 192.168.1.1 tai 192.168.0.1. Täältä löytyvät oman sisäverkon tiedot ja verkkoon kytkeytyneet laitteet. Sieltä löytyi myös Shellyn rele osoittesta 192.168.1.5. Tästä osoitteesta lisää myöhemmin.
Naputtelin selaimen otsikkoriville 192.168.1.5 ja pääsin releen web-liittymään.
Ensin päivitin releen firmwaren ohjeen mukaan uusimmaksi.
Ohjelmat ladataan <> Scripts -valikosta. Tässä kohtaa huomasin ensimmäisen ongelman. Em. linkissä olevassa ohjeessa kehotetaan käyttämään ohjelmakoodin lataukseen kirjasto-toimintoa. Se tekee releen käyttöliittymään valikon, josta halutun koodin saa ladattua yksinkertaisesi klikkaamalla linkkiä. Tämä kirjasto-toiminto ei toimi releen web-liittymässä.
Asensin siis halpistablettiin Shelly Smart Control -apin. Sieltä kirjautumisten ja mainosten jälkeen sain asetettu ohjeen mukaisen kirjasto-toiminnon ja siitä klikkaamalla ensimmäinen ohjelma eli scripti oli releessä.
Tässä kohtaa tuntui, että homma toimii. Oikeasti tästä on vielä monta mutkaa ennen kuin poltin sammuu ja lämmitysvastuksen kontaktori alkaa vetää.
Huom. edellä kerrottu ohjelman asentaminen on kerrottu kovasti yksinkertaistettuna. Suomenkieliset ohjeet, jotka em. linkkien takaa löytyvät ovat varsin selkeät ja toimivat. Tärkeintä on siis selvittää missä osoitteessa oma rele omassa lähiverkossa on, ja kertoa sille lähiverkon salasana.
Asetusvalikosta löytyy myös AP eli Access Point settings. Tämän sallimalla Shelly näkyy langattomana verkkolaitteena kaikille muille verkkoa tutkiville laitteille aivan kuin oman reittimeni muodostama lähiverkko näkyy, ja sallii pääsyn sitä kautta nettiin. Koska en halua Shellyn näkyvän missään otin valinnan pois. Minulle riittää että pääsen oman sisäverkon kautta sinne tietämäni osoitteen kautta. AP:lle voi laittaa salasanan, joka tietysti kannattaa laittaa, jos asuu sellaisessa paikassa, että oma verkko kantaa naapuriin asti - toisin kuin minulla.
En tiedä menikö edellinen selitys oikein. Saa kommentoida niin korjaan. Verkkoasiat ovat häsmäisiä, eli paikkaa paikan päällä ja asetusta asetuksen päällä. Yleensä teen niin, että kokeilen niin kauan kunnes alkaa toimimaan. Ei hienostunein tapa.
Ohjelman toiminta
Shelly-rele sisältää käskykannan, jolla voi tehdä melkeinpä mitä tahansa - jos osaa. Kahvit voi siis laittaa tippumaan sen mukaan onko ulkona satanut lunta, onko pörssikurssit nousseet tai montako maalia Anaheim teki edellisenä yönä (<- ei ole vitsi). Lueskelin vähän aikaa datoja ja eteen tuli hengästyttävä määrä ominaisuuksia. Koska en ymmärrä netin ylitse menevästä liikenteestä mitään, en lähtenyt koodaamaan itse alusta asti ohjelmaa, joka hakee pörssihinnan netistä. Ei se montaa riviä koodia vaatisi, mutta menen siitä mistä aita on matalin ja käytän siis valmista palvelua.
Koska lämmitysjärjestelmä on talon yksi tärkeimmistä toiminnoista haluan pitää kaiken mahdollisimman yksinkertaisena. Haluan relettä ohjattavan siis vain pörssisähkön hinnan mukaan. Tarjolla on ohjelmia, jossa on asetuksia eri viikonpäiville ja vuorokauden ajoille, sekä halutuille määrälle edullisia tunteja yms. Löytyypä ohjelma, joka hakee netistä postinumeron tai koordinaattien mukaan säätiedot ja säätää releen toimintaa sen mukaan. Valintani on Shelly-Minimal-Heating.js -ohjelma.
Ohjelman toiminta perustuu api.spot-palveluun tehtävään kyselyyn rajahinnalla. Palvelu palauttaa tiedon onko hinta alle vai yli kysytyn hinnan. Vastaus ei siis suoraan ole sen hetkinen hinta. Palvelua on helppo kokeilla omalla selaimella. Kopio alla oleva rivi selaimeen ja paina enteriä.
https://api.spot-hinta.fi/JustNowRank/0/15?region=FI
Tässä kysytään onko pörssisähkön hinta alle 15 senttiä. Vastauksena tulee joko 200 tai 400. 200 = alle 15 senttiä, 400 = yli 15 senttiä. Miksi juuri nämä arvot? Ei tietoa. Palveluun voi tehdä muitakin kyselyitä ja silloin palaute on erilainen.
Itse ohjelmakoodin runkoon ei tarvitse koskea sillä kaikki käyttäjän aseteltavissa olevat arvot on koottu alussa oleviin muuttujamäärittelyihin. Esim. tässä alla on rivi, jolla valitaan kuinka monta halvinta tuntia rele on vuorokaudessa päällä:
let CheapestHours = "0"; // How many cheapest hours relay will be turned on? To ONLY use a price limit, put CheapestHours to "0".
Koska minä en tarvitse tuntiohjauksia, valintani on 0, eli pelkkä hintaraja. Samalla tavalla voidaan valita ohjattavien releiden lukumäärä, hintaraja, pakko-ohjatut tunnit ja releen kontaktin käänteinen toiminta.
Ohjelma tarkistaa kerran tunnissa hinnan ja vaihtaa tarvittaessa releen tilan. Kyselyä ei tehdä jatkuvasti, sillä palvelussa on raja kuinka monta kertaa yksi asiakas voi hakuja suorittaa. Tämä juontaa juurensa ilmeisesti ihan sieltä sähköpörssin pääpaikalta asti. Sielläkin on rajoituksia, ja vain erityisestä syystä voi anoa tiheämpää päivitystä.
Ohjelma päivittää lokiin puolen minuutin välein mikä tilanne pannuhuoneessa on.
Lisäksi ohjelmassa on toiminto siihen mitä tehdään jos nettiyhteyttä ei ole. Tähän vaikuttaa edellä kerrottu pakko-ohjaus. Eli kuinka monta tuntia rele on päällä huolimatta pörssisähkön hinnasta, jos nettiin ei ole enää yhteyttä. Suomeksi sanottuna: jäätymisenesto. Minulla tämä ominaisuus ei ole käytössä koska valittuna on aina joko sähkö / öljy - toisin kuin sähkölämmitystaloissa, jossa valittuna on: sähkö / ei mitään.
Releen toiminta käytännössä
Muuttelin ohjelman ilmoituksia mieleisekseni ja suomentelin niitä. Tässä huomasin yhden tärkeän asian. Koodi on jonkin sortin javascriptiä - eli tulkkaava kieli siis. Ohjelma lähtee hyvin käyntiin, mutta saattaa pysähtyä syntaksivirheeseen (eli kirjoitusvirheeseen) vasta sitten kun kyseinen koodirivi eteen tulee. Tämä saattaa tulla vastaan vasta vuorokausien tai viikkojen kuluttua käynnistyksestä. Yksinkertainen kirjoitusvirhe on siis todellinen ansa. Toinen miina on se, että mihin tahansa muuttujaan voi laittaa melkein mitä tahansa. Tämäkin miina laukesi.
Turbo Pascal jolla joskus kauan sitten koodasin ei ollut tulkkaava vaan käännettävä. Siinä yksikään väärän tyyppinen muuttuja ei voinut muljahtaa toisen tyyppiseen muuttujaan. Eikä koodissa voinut olla yhdenkään pilkun virhettä. Koodi ei kääntynyt eikä siis käynnistynyt.
Tämä javascript koodi kyllä käynnistyy ja kaatuu sitten joskus kun joutuu virheen sisältävälle riville. Eli muutokset on tehtävä kieli keskellä suuta ja testattava hyvin ennen oikeaa käyttöä.
Lisäsin ohjelmaan laskurit, jotka näyttävät kuinka kauan on menty sähköllä ja kuinka kauan öljyllä. Käytin ehtolauseessa netinhintakyselyn palauttamaa arvoa. Tai niin luulin. Kun netti oli pois päältä, ohjelma kyllä pyöri, mutta palautunut arvo ei ollutkaan kumpikaan edelläkerrotuista ( ei 200, eikä 400) vaan null. Tämä ei kelvannut ehtolausekkeelle ja ohjelma pysähtyi siihen, pyörittyään sitä ennen pari päivää ihan tyytyväisenä. Kiersin ongelman kokonaan omalla globaalilla muuttujalla, johon talletin tiedon ja jota voin testata ihan missä kohtaa ohjelmaa haluan.
Pelipaikalle
Vein testikytkennän pannuhuoneeseen. Voihan olla, että langaton lähiverkko ei yllä sinne asti, vaikka se pihalle yltääkin. Jos langaton verkko ei toimi pannuhuoneessa, on pakko vetää LAN-kaapelin sinne (kauhea homma). Releen ledit syttyivät ja osoittivat, että verkkossa ollaan.
En saanut releeseen yhteyttä tietokoneella enkä tabletilla. Eikö verkko silti riitä? Toin testikytkennän takaisin tietokoneen viereen. Ei yhteyttä. Ensin yritin boottausta ja kun se ei autttanut resetoin releen. Ei mitään. Tuumaustauko.
Tauko venähti seuraavaan päivää ja sitten keksin mikä mätti. Kun releestä katosivat sähköt se irtosi samalla myös lähiverkosta. Tällä välin käynnistelin tabletteja yms vehkeitä ja kun rele seuraavan kerran tuli verkkoon sille olikin arvottu uusi osoite.
Releelle pitää siis asettaa kiinteä osoite esim. 192.168.1.200. Tämän voi tehdä sekä web-liittymällä, että apilla.
Resetointi tietenkin hävitti ohjelman, eli se piti ladata uudestaan - ja tehdä siihen omat viritykset. Resetointi oli siis turha toimenpide. Ohjelman saa helposti talteen yksikertaisesti copy-pastella ikkunasta - jos siis tekee ohjelmaan muutoksia. Jos omia muutoksia ei ole, alkuperäisen ohjelman voi ladata tietysti helposti uudestaan parilla klikkauksella kirjastotoiminnolla kuten alussa kerroin.
Paljon on asetuksia, joiden merkitystä en tiedä. Miten lie tietoturvan kanssa? Tosin jos joku pääsee netin kautta sisäverkkooni perille, peli on menetetty. Se hyöty maalla asumisesta on, että oma langaton lähiverkko ei kuulu edes naapurin rajalle.
Rakentaminen
Talon ryhmäkeskus on niin täyteen kalustettu, että tein tälle ohjaukselle selvyyden vuoksi kokonaan oman kotelonsa. Kotelon kannessa on kytkin, jonka toimita selviää seuraavassa luvussa. Kun kansi on läpinäkyvä, näkyy releen tila ilman koteloiden ja kansien avaamista.
Kytkentä
 |
| Pahoittelen kuvan heikkoa laatua. Kytkentä piirretty ilmaisella Visul Paradigm -palvelulla ja viety kuvaksi -> viivanpaksuudet vähän vaihtelee jpg.kuvassa koska se ei skaalaudu näyttöön kunnolla. Klikkaa isommaksi. |
Kytkimellä valitaan: 1 - Pörssisähkö/öljy 2 - öljy (varalla sähkö).
Kytkennän toiminta on yksinkertainen. Kun on valittu 1 ja pörssisähkö on halvempaa kuin raja arvo, rele vetää ja katkaisee ölypottimen ohjauspiirin. Shelly-releen ja polttimen väliin on lisätty välirele ihan varmuuden vuoksi. Polttimessa on kaksi moottoria, mutta ne ovat niin pienitehoisia, että niistä ei todennäköisesti olisi mitään haittaa Shellylle. Ohjeissa varoitetaan liiallisesti induktiivisesta kuormasta, joten välireleestä ei ainakaan haittaa ole. Välireleessä on kaksi vaihtokontaktia, joten se mahdollistaa jatkossa järjestelmän helpon laajentamisen.
Sähkövastus on siis kytkettynä kaiken aikaa. Sen termostaatti on säädetty hieman alemmas kuin öljypolttimen, jotta molemmat eivät käy yhtä aikaa jos valittuna on 2 - öljy. Yhtäaikaisesta käynnistäkään ei ole mitään vaaraa tai haittaa. Kattila vain lämpenee nopeammin.
Tämän kytkennän pieni miinus on se, että sähköllä kattilan lämpötilaa ei saa aivan yhtä ylös kuin öljyllä. Tällä ei ole käytännön merkitystä. Kattilan molemmissa termostaateissa on tosi suuri hystereesi ja asteikkojen arvot ovat vain suuntaa-antavat, eli niiden oikeat asetukset on haettava kokeilemalla.
Toinen kytkentämahdollisuus olisi ollut se, että edellisen lisäksi olisi lisäty välireleen avautuva kontakti myös sähkölämmityksen ohjaukseen. Eli toinen on kytkettyä ja toinen ei - ja päin vastoin. Tällöin kumpikin termostaatti voitaisiin asettaa samaan lämpötilaan. Tässä kytkennässä on yksi vikamahdollisuus: jos pörssisähkö on kallista eli on valittuna öljy, ja poltin menee häiriötilaan, ei sähkölämmitys käynnisty koskaan, koska se on nimen omaan irtikytketty. Teoriassa näin voi käydä. Öljypolttimeen tulee häiriö kokemusten mukaan kerran kymmenessä vuodessa. Kesällä tästä ei ole vaaraa, mutta jos näin käy talvella kun kukaan ei ole kotona, tulee ongelmia. Tämän estämiseksi pitäisi kytkennässä olla erillinen lämpötila-anturi (tai polttimesta pitäisi kaivaa esille häiriösignaali) ja sen ohjaamana sähkövastusten pakko-ohjaus. Tätä en siis toteuttanut, vaan kuvassa olevan kytkennän.
Lisäksi on huomattava se, että kattilan pitää aina olla lämmin. Jos lämmittää pelkällä sähköllä ja kattilanlämpötila on säädetty liian alas, riskinä on kondenssiveden tiivistyminen palotilan sisälle, josta seuraa tietysti korroosiota.
Asennus
Kotelo seinälle, tavarat sisälle, piuhat kiinni ja ohjelma käyntiin. Olemassa oleviin asennuksiin ei tule muuta muutosta kuin öljypoltinkytkimelle tulevan syötön, eli yhden kaapelin, kierrättäminen Shellyn -kytkennän kautta 4x1,5S MMJ kaapelilla. Sähkäriltä 10 min homma, enemmän meni aikaa kotelon seinälle proppaamiseen.
Käyttö
Alussa esittämäni vaatimus häiriönsiedosta toteutuu.
➤ Jos netti katkeaa, toinen lämmitys jää aina aktiiviksi - hinnasta huolimatta. Tämä on tärkeämpää pakkasilla kuin viimeisen sentin tiristäminen hinnasta.
➤Jos sähköt katkeavat (joka tuli koettua talvella 2024 paukkapakkasten aikana jakeluverkon huoltotyön takia), sillä hetkellä ei tietenkään toimi mikään. Öljypoltin vaatii myös sähköä toimiakseen. Shelly-rele lähtee sähkökatkon jälkeen käyntiin automaattisesti ja toiminta jatkuu. Ainoastaan lisäämäni tuntilaskurit nollautuvat sähkökatkon aikana. En ole keksinyt saisiko ne jotenkin talletettua pysyväisempään muistiin - todennäköisesti sellainenkin ominaisuus löytyy jostain. Kerro jos tiedät.
➤Jos öljypolttimeen tulee häiriö, sähkövastukset ovat kaiken aikaa oman termostaattinsa takana valmiina.
Meillä päin on sähkökatkoja useampia kertoja vuodessa, yleensä syksyllä kun on joutsenten muuttoaika. Kun aurinko on juuri laskenut ja tulee alle sekunnin sähkökatko, tietää, että joutsen tai joku muu iso lintu on lentänyt avojohtoihin.
Hintaraja, joka pörssisähkön käytölle asetetaan lasketaan kaavalla:
Rajahinta (snt/kWh) = (ÖH * 10 - (PR+SH+SV+HVM+VV))/HS*100%
ÖH = lämmitysöljyn hinta (€/l)
PR = pörssisähkön proviisio (snt/kWh)
SH = siirtohinta (snt/kWh)
HVM = energiavero, veroluokka 1, huoltovarmuusmaksu (snt/kWh)
VV = energiavero, veroluokka 1, valmistevero (snt/kWh)
HS = öljylämmityksen hyötysuhde
Ostamani öljy on maksanut 1,44 €/l. Kaava antaa tekemäni sähkösopimusten hinnoilla tulokseksi hieman päälle 7.7 snt/kWh.
let PriceAlwaysAllowed = "7";
Tämän systeemin käyttö ei maksa mitään. Toki kaikki perustuu sille olettamalle, että api.spot-palvelu pysyy pystyssä eikä muutu maksulliseksi. Fingridin sivuilta löytyvät rajapinnat ja datat siihen miten pörssisähkön tiedot saa luettua. Toivottavasti niitä ei tarvitse kaivella, sillä haluamani tieto ei ihan suoraan silmille hypännyt.
Nyt vaan odotetaan halpoja kilowattitunteja ja sitä, että lämmitysöljyn hinta laskee järkevälle tasolla. Halvaksi se ei enää ikinä laske, mutta siitä valittaminen on sitten kokonaan eri juttu.
