Solar-PV · Fronius · Modbus TCP · KNX · SG Ready · 10 Min. Lesezeit

Solar-PV und KNX: Fronius Symo Modbus-Integration zur Eigenverbrauchsoptimierung

Die Verbindung eines Fronius-Wechselrichters mit KNX über SunSpec Modbus TCP versorgt die Gebäudeautomation mit Echtzeit-PV-Erträgen und Netzleistungsdaten – und ermöglicht eine Eigenverbrauchslogik, die steuerbare Lasten auf Überschusserzeugung verschiebt, den Netzbezug reduziert und den Wert der hauseigenen Solaranlage maximiert.

Fronius SunSpec Modbus TCP: Schnittstelle aktivieren

Fronius-Wechselrichter — Symo, Primo, Gen24 und Gen24 Plus — implementieren die SunSpec Alliance Modbus TCP-Schnittstelle, die eine standardisierte Registerkarte für Solardaten bereitstellt. Die Schnittstelle ist standardmäßig deaktiviert und muss im Wechselrichter-Webserver aktiviert werden, bevor ein Gateway eine Verbindung herstellen kann.

Aktivieren von Modbus TCP am Fronius-Wechselrichter

1. Connect to inverter webserver: http://<inverter-IP>
   (default IP shown on inverter display → Settings → Network)

2. Navigate to: Settings > Modbus
   Enable Modbus TCP: ON
   TCP port: 502 (default, leave unchanged)
   SunSpec model: enabled

3. Key holding registers (read-only):
   Register 40070 → AC power output     (int16, W)
   Register 40080 → AC energy today     (uint32, Wh)
   Register 40225 → Grid power          (int16, W, Gen24 with smart meter)
                    Positive = import, Negative = export
   Register 40493 → Battery SOC         (Gen24 Plus only, 0–100%)
   Register 40495 → Battery power       (Gen24 Plus only, int16, W)

4. Fronius smart meter must be installed and paired
   for grid power register 40225 to report correctly

Netzwerkanforderung: Der Fronius-Wechselrichter und das KNX-Modbus-Gateway müssen sich im selben LAN-Segment befinden oder über gerouteten IP-Zugriff verfügen. Weisen Sie dem Wechselrichter in den Netzwerkeinstellungen des Webservers eine statische IP zu — DHCP-Leases können sich ändern und unterbrechen die Gateway-Abfrage nach einem Router-Neustart.

KNX-Modbus-Gateway: Intesis IN701KNX Signaltabelle

Der Intesis IN701KNX arbeitet als Modbus-TCP-Master, pollt die Register des Fronius-Wechselrichters in einem konfigurierbaren Intervall und veröffentlicht die Werte über das MAPS-Konfigurationstool auf KNX-Gruppenadressen. Die folgende Signaltabelle gibt die vollständige Zuordnung für die PV-Überwachung.

Modbus-RegisterBeschreibungKNX DPTGruppenadresse
40070PV AC-Leistung (W)DPT 13.010 (4-Byte vorzeichenbehaftet)9/0/0 — PV-Leistung W
40225Netzleistung (W, +Bezug/−Einspeisung)DPT 13.010 (4-Byte vorzeichenbehaftet)9/0/1 — Netzleistung W
40080AC-Energie heute (Wh)DPT 12.001 (4-Byte unsigned)9/0/2 — Energie heute Wh
40493Batterie-SOC (%, Gen24 Plus)DPT 5.001 (1-Byte %)9/1/0 — Batterie-SOC
40495Batterieleistung (W, Gen24 Plus)DPT 13.010 (4-Byte vorzeichenbehaftet)9/1/1 — Batterieleistung W

MAPS Konfiguration der Schlüsseleinstellungen

Protocol: Modbus TCP Master
Remote IP: <Fronius static IP>
Remote port: 502
Poll interval: 10 seconds (fast enough for self-consumption logic)
Connection timeout: 5 seconds
Byte order: Big-endian (SunSpec standard)
Word order: Big-endian

Eigenverbrauchslogik: MDT Logic Module oder Loxone

Mit der verfügbaren Echtzeit-Netzleistung auf GA 9/0/1 kann der KNX-Logikcontroller steuerbare Lasten auslösen, sobald der Überschuss einen Schwellenwert überschreitet. Die Prioritätsreihenfolge stellt sicher, dass die wertvollsten Lasten zuerst aktiviert und zuletzt freigegeben werden.

Eigenverbrauchs-Prioritätslogik

Trigger condition: GA 9/0/1 (Grid Power) < −1000W
  → surplus export greater than 1 kW

Priority sequence (activate in order, release in reverse):
  1. Heat pump SG Ready (State 3 encouraged mode)
     → KNX binary output → heat pump S1/S2 terminals
  2. EV charger current increase (via EVCC/OCPP)
     → increase from 6A minimum toward surplus limit
  3. Immersion heater ON
     → KNX binary output → 3kW immersion contactor

Deactivation: GA 9/0/1 > −200W (export below 200W)
  → release loads in reverse priority order
  → 60-second hysteresis to prevent rapid cycling

MDT Logic Module (SCN-LOGM.01)

  • Compare block: GA 9/0/1 < -1000 → output 1
  • Timer-Block: 60s Einschaltverzögerung verhindert Takten
  • Prioritätssequenzer: UND/ODER mit individuellen Schwellwerten
  • 16 Logikkanäle decken alle PV-Szenarien in einem Gerät ab

Loxone Miniserver

  • Virtueller KNX-Eingang: GA 9/0/1 → Loxone-Variable
  • Intelligenter Raumregler-Block für SG Ready
  • Loxone Energiemonitor visualisiert Eigenverbrauch
  • Analogausgang an EVCC via HTTP für EV-Steuerung

SG Ready Wärmepumpenintegration

SG Ready (Smart Grid Ready) ist ein Standard des deutschen Wärmepumpenverbands, der eine 2-Bit-Schnittstelle bereitstellt, die es externen Signalen – einschließlich Gebäudeautomation und PV-Überschuss – ermöglicht, den Betriebsmodus der Wärmepumpe zu beeinflussen. Zwei potentialfreie Relaiseingänge (S1 und S2) auf der Steuerplatine der Wärmepumpe werden über KNX-Binärausgänge angesteuert.

ZustandS1S2ModusPV-Überschuss-Auslöser
Zustand 110Gesperrt (EVU-Sperre)Netzspitzentarif-Signal — Blockverdichter
Zustand 200NormalbetriebStandard / kein PV-Signal
Zustand 301Ermutigt (hohe Leistung)Surplus > 3 kW → run at increased set-point
Zustand 411Maximum (volle Leistung)Surplus > 6 kW → maximum heating power

Hinweis zur Verdrahtung: S1 und S2 sind potenzialfreie Kontakte – schließen Sie die potenzialfreien Relaiskontakte des KNX-Binärausgangs (spannungslos) direkt an die SG-Ready-Klemmen der Wärmepumpe an. Legen Sie keine 230V oder 24V an diese Klemmen. Bestätigen Sie die Kontaktbelastbarkeit mit dem Wärmepumpenhersteller: Die meisten SG-Ready-Eingänge akzeptieren 24V DC-Signalstrom; der potenzialfreie Kontakt des KNX-Binärausgangs muss für die Signalspannung der Wärmepumpe ausgelegt sein (typischerweise 12–30V DC bei 10–20 mA).

Integration der Fronius Gen24 Batterie

Der Fronius Gen24 Plus mit BYD HVS oder LG RESU Batterie gibt den Ladezustand und die Leistung der Batterie über Modbus TCP Register aus. Die Einbeziehung des Batterie-SOC in die Eigenverbrauchslogik verhindert das Aktivieren steuerbarer Lasten, wenn die Batterie entladen ist und vorrangig geladen werden muss.

Batteriebewusste Eigenverbrauchsbedingungen

GA 9/1/0 (Battery SOC) conditions:

  SOC < 20%:
    → Pause all controllable loads
    → Prioritise battery charging from PV
    → SG Ready → State 2 (normal, don't add extra heat pump load)

  SOC > 80% AND GA 9/0/1 (Grid Power) < −500W:
    → Activate controllable loads (battery sufficiently full)
    → Standard priority sequence applies

  Battery power (GA 9/1/1):
    → Negative = battery charging (absorbing PV surplus)
    → Positive = battery discharging (supplying building)
    → Use to calculate net PV available for controllable loads:
       Available = PV power − battery charging power

SMA Sunny Boy Alternative

SMA-Wechselrichter implementieren ebenfalls SunSpec Modbus TCP auf Port 502 unter Verwendung derselben Integrationskette über das Intesis IN701KNX Gateway. Die Aktivierungsprozedur und die Schlüsselregister unterscheiden sich geringfügig von Fronius.

SMA Sunny Boy Modbus TCP Einrichtung

Enable in SMA webserver:
  Settings > External communication > Modbus > ON
  TCP port: 502

Key registers (read-only, unit ID 3):
  30775 → AC power output   (uint32, W, 2 registers)
  30517 → Daily yield       (uint32, Wh, 2 registers)
  30513 → Total yield       (uint32, kWh × 1000)
  30521 → Operating status  (uint32, enum)

Note: SMA registers are uint32 (2×16-bit), big-endian.
Configure IN701KNX signal type as 32-bit unsigned integer.
SMA does not provide a signed grid power register without
a separate SMA Energy Meter — add SMA Energy Meter for
grid flow monitoring (registers 30865/30867 on Meter unit ID).

Berechnung der Eigenverbrauchsquote

Eigenverbrauchsquote und Autarkiegrad sind die wichtigsten KPIs für ein PV-plus-KNX-System. Beide Kennzahlen können von der KNX-Visualisierung in Echtzeit berechnet und angezeigt werden, indem Werte aus den Gruppenadressen des Modbus-Gateways verwendet werden.

KPI-Formeln für Gira X1 oder IP-Symcon

Self-consumed power (W):
  = PV power (GA 9/0/0) − max(0, −Grid power (GA 9/0/1))
  (PV output minus what is being exported)

Self-consumption rate (%):
  = Self-consumed power / PV power × 100
  Target: > 70% with EV + heat pump controllable loads

Self-sufficiency rate (%):
  = Self-consumed power / Total building demand × 100
  Total demand = PV power − grid export + grid import
               = GA 9/0/0 + max(0, GA 9/0/1)

Annual self-consumption: log daily GA 9/0/2 (Energy today Wh)
  → accumulate in IP-Symcon variable → annual total kWh
  → self-consumption rate = annual self-consumed / annual yield

Realistische Zielwerte: Ohne steuerbare Lasten erreicht ein typischer Haushalt 25–35 % Eigenverbrauch (der meiste PV-Strom wird mittags erzeugt, wenn die Bewohner abwesend sind). Mit EV-Ladung und Wärmepumpe SG Ready, die auf Solarstunden verlagert werden, steigt der Eigenverbrauch auf 60–80 %. Mit zusätzlichem Batteriespeicher sind 80–95 % erreichbar.

Fronius Solar.web Cloud für Energieberichte

Für BREEAM-Energieberichte, die historische PV-Ertragsdaten erfordern, liefert die Fronius Solar.web REST API (api.solarweb.com) stündliche, tägliche und monatliche Energiesummen. Diese Cloud-API ergänzt – ersetzt aber nicht – lokales Modbus TCP für die Echtzeitsteuerung.

Solar.web API vs. lokales Modbus TCP

Solar.web REST API (api.solarweb.com):
  Latency: 1–5 minutes (cloud polling cycle)
  Use for: BREEAM energy reports, historical analysis,
           CSV export for energy assessors
  Poll: daily at 23:59 from IP-Symcon or ARISTO BewO
  Output: daily/monthly kWh → CSV → energy assessor

Local Modbus TCP (Fronius register 40070/40225):
  Latency: < 1 second (direct LAN poll at 10s interval)
  Use for: ALL real-time self-consumption control
           SG Ready triggers, EV current adjustment,
           export limiting, immersion heater switching

NEVER use cloud API for real-time control —
  1–5 minute latency makes load shifting ineffective

PV-Exportbegrenzung über Modbus

Einige Netzbetreiber (DNOs) verlangen eine Begrenzung der PV-Einspeisung ins Netz, insbesondere bei größeren Wohn- und Gewerbeanlagen. Fronius unterstützt dynamische Leistungsbegrenzung über ein dediziertes Modbus-Holding-Register, sodass KNX bei Bedarf die Wechselrichterleistung drosseln kann.

Exportbegrenzungslogik

Fronius power limit register:
  Register 40149 → power limit (0–100%, write-capable)
  Write via IN701KNX output signal (Modbus write function 06)

KNX export limiting conditions:
  IF GA 9/0/1 (Grid Power) < −export_limit_W
  AND GA 9/1/0 (Battery SOC) > 95%
  → Write 50% to register 40149 (throttle to half output)

  IF GA 9/0/1 > −export_limit_W × 0.8
  → Write 100% to register 40149 (restore full output)

  Hysteresis: 30-second delay before restoring full output
  (prevents rapid hunting around the export limit threshold)

Inbetriebnahmetest mit ETS6 Group Monitor

Überprüfen Sie die vollständige Fronius–Intesis–KNX-Integration an einem sonnigen Tag mit dem ETS6 Group Monitor. Die Testsequenz bestätigt Modbus-Polling, Datenplausibilität, Eigenverbrauchsauslösung und SG-Ready-Relaisfunktion ohne spezielle PV-Inbetriebnahmewerkzeuge.

Inbetriebnahme-Prüfsequenz

1. PV data verification (by 10:00 on a sunny day):
   ETS6 Group Monitor → watch GA 9/0/0
   → confirms PV Power W > 0 and rising with irradiance
   → compare with Fronius webserver display (should agree ±2%)

2. Grid flow verification:
   GA 9/0/1 should be negative when PV > building consumption
   GA 9/0/1 should be positive when PV < building consumption
   Turn off major loads, re-check sign changes

3. SG Ready functional test (without waiting for solar surplus):
   ETS6 Group Monitor → write −4000 to GA 9/0/1 (simulate export)
   → confirm Logic Module condition fires (GA 9/0/1 < −1000)
   → confirm SG Ready relay activates (State 3: S1=0, S2=1)
   → confirm with heat pump display (mode indicator changes)
   → restore: write 0 to GA 9/0/1 → relay deactivates

4. Battery SOC check (Gen24 Plus):
   GA 9/1/0 value should match Fronius webserver battery SOC %

5. Export limit test:
   Write 50 to power limit register via Group Monitor write
   → confirm Fronius webserver shows 50% power limit active

Vorzeichenprüfung

Bestätigen Sie, dass GA 9/0/1 an einem sonnigen Mittag negativ (Export) ist. Wenn es positiv anzeigt, während der Fronius-Webserver Export meldet, ist die CT-Richtung des Smart Meters vertauscht – tauschen Sie die CT-Sekundärleitungen (S1/S2) oder invertieren Sie das Modbus-Registerzeichen in der IN701KNX MAPS-Konfiguration.

Abfrageintervall-Überprüfung

Beobachten Sie GA 9/0/0 im Group Monitor – es sollte alle 10 Sekunden aktualisiert werden. Bei selteneren Aktualisierungen prüfen Sie die IN701KNX-Abfrageintervall-Einstellung in MAPS und stellen Sie sicher, dass kein Modbus-TCP-Timeout vorliegt. Reduzieren Sie den Timeout-Wert, wenn der Wechselrichter langsam antwortet.

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