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PV surplus heating, battery protection and per-phase grid emergency heating for a zero-export off-grid house (Home Assistant, YAML only)

English · Deutsch

English

What this is

A holiday house in Kosovo that stands empty most of the time. The PV system must not export (zero export), the inverters run in SBU mode (solar, then battery, grid only below 49 V). Home Assistant decides when the three heating rods charge the 1000 L buffer tank from PV surplus, when the tank is heated from battery or grid in an emergency, when the floor-heating pumps run and which setpoints the thermostats get. Everything is YAML automations and template sensors, no Python, no Node-RED, so it stays maintainable without programming skills.

Priorities, in this order: safety, then "the house must never go dark", then comfort, then maximum self-consumption.

Hardware

Part Details
PV 35 × 435 Wp, ~15.2 kWp, south roof
Inverters 3 × Anenji ANJ-11KW-48V in parallel, 3-phase (Voltronic type, no BMS bus)
Battery 2 × 16S 320 Ah LiFePO4, each with JBD BMS DP24S002 plus a 5 A active balancer
Tank 1000 L hygienic buffer tank, 3 heating rods of ~2.7 kW on Shelly 1PM Gen4 relays (5-minute auto-off as hardware fallback)
Heating Floor heating in screed over 4 floors, mixer, 2 pump circuits
Control Home Assistant on Raspberry Pi 4, data via Solar Assistant (official HA integration)
Grid Village grid with voltage dips (185 V happens), frequency 49.8 to 50.1 Hz

Files

File Role
00_template_sensoren.yaml complete configuration.yaml: 32 template sensors (safe sensors with sentinel values, permissions, sun signal, phase protection, status texts)
01_helfer.yaml reference for the helpers (create them in the HA UI)
02_automation_heizstab_sicherheit.yaml safety: lock and target 0 on danger, watchdog for Solar Assistant, self-healing
03_automation_heizstab_entscheidung.yaml decision: computes only the target level 0 to 3
04_automation_heizstab_aktorik.yaml actuation: relays, rotation by running hours, auto-off refresh
05_automation_heizungspumpen.yaml pumps, dumping a full tank into the house, thermostat setpoints
08_automation_netz_notlauf_perphase.yaml grid emergency heating per phase: a weak phase drops out on its own
09_automation_akku_notladung.yaml the only exception to "no grid power into the battery": emergency charge via the Solar Assistant select entity
10_automation_klima_wohnzimmer.yaml air conditioner as heat pump from PV surplus
11_automation_alarm.yaml phone alerts (battery critical, grid refused, grid outage, frost, lock stuck)
PRUEF_TEMPLATE_entitaeten.txt template for Developer Tools: lists missing entities

Comments inside the YAML are German. Ask in an issue if you want a specific part translated.

The ideas worth discussing

  1. Sun signal from MPPT voltage instead of PV power. With zero export and a full battery the inverter curtails PV, so measured power is ~0 even in full sun. The MPPT voltage rises towards open circuit (~400 V by day, ~25 V at night). Above 200 V means "sun is there", whatever the power reading says.
  2. Battery floor by voltage, not SOC. The JBD SOC drifts badly at the bottom (17 % at 48.8 V). Heating from the battery stops at 51.2 V and only restarts at 52.5 V and 40 %. The inverter switches to grid at 49.0 V, the house cuts off at 47.0 V, the BMS at 41.5 V. Every layer catches the next one.
  3. Grid emergency heating per phase. If the tank gets too cold and the grid is there, up to three rods heat from the grid, but each rod hangs on exactly one inverter and therefore one phase. If a phase dips below 185 V only its rod drops out, the others keep heating. Rod-to-inverter mapping uses the serial number because Solar Assistant numbers inverters by detection order.
  4. Sentinel values for dead sensors. Every Solar Assistant sensor has a safe twin: if the value is missing it returns −99999 or 99999, and the logic treats that as "unknown = do not heat", never as 0.
  5. Auto-off as hardware fallback. The Shelly relays switch off by themselves after 5 minutes. HA re-confirms running rods every 2 minutes. If HA dies, the rods are off within 5 minutes.
  6. Adaptive hold against hunting at the PV limit. If a rod was on for less than 4 minutes before it had to go off again, HA waits 20 instead of 5 minutes before the next attempt.
  7. One shared "on grid" sensor built from inverter mode and grid power with hysteresis, so every automation sees the same truth and actuation and grid emergency heating never fight over the relays.

Installation (short)

  1. Create the helpers from 01 in the UI.
  2. Use 00 as configuration.yaml (the file is complete, including default_config: and the !include lines), check configuration, reload template entities.
  3. Add automations 02 to 11 as new automations via the YAML editor.
  4. Paste PRUEF_TEMPLATE_entitaeten.txt into Developer Tools → Template: it shows which entities are missing.

Adapting to another system

  • All entity IDs (Shelly, thermostats, Solar Assistant sensors) belong to my house. The typo bolier_3 is real on my side and stays.
  • In 00 under "Phase 1/2/3 Stabil" replace the placeholders SERIAL_WR_... with your own inverter serial numbers.
  • The Solar Assistant strings (device_mode = "Grid", charger_source_priority = "Solar only (OSO)") are for Voltronic types; check them for other inverters.
  • Thresholds (185/190 V phase protection, 500 W grid, temperatures, voltages) each carry their reasoning in a comment.

Feedback wanted

  • Is the voltage floor (51.2 / 52.5 V at 16S) a sensible choice, or would you rather pull cell voltages via a BMS Bluetooth integration (BMS_BLE-HA) and gate on the lowest cell?
  • Grid emergency heating per phase: any reason to detect "on grid" differently than "inverter mode or grid power"?
  • The decision logic in 03 is one large Jinja template with priorities. Who has solved this more elegantly without Python?
  • Inverter self-consumption at night on grid with "only solar" charging: experiences with Voltronic types?
  • Anything that looks risky to you while reading.

Status and safety note

As of 28 Sep 2026. Running since June 2026, two blackouts in September whose cause (inverters refused the grid) is fixed. The first winter is ahead. This is my house and my responsibility. Whoever takes something from here controls 8 kW of heating rods and a 32 kWh battery: electrical work by a professional, fuses and mechanical temperature limiters are mandatory, the software is only the second layer. No warranty.

License

MIT, see LICENSE.

Deutsch

Was das ist

Ein Ferienhaus im Kosovo, das die meiste Zeit leer steht. Die PV darf nicht einspeisen (Zero-Export), die Wechselrichter laufen im SBU-Modus (Solar, dann Akku, Netz nur unter 49 V). Home Assistant entscheidet, wann die drei Heizstäbe den 1000-L-Speicher aus PV-Überschuss laden, wann der Speicher im Notfall aus Akku oder Netz geheizt wird, wann die Pumpen laufen und welche Sollwerte die Thermostate bekommen. Alles in YAML-Automationen und Template-Sensoren, kein Python, kein Node-RED, damit es ohne Programmierkenntnisse wartbar bleibt.

Prioritäten in dieser Reihenfolge: Sicherheit, dann „das Haus darf nie dunkel werden", dann Komfort, dann maximale Autarkie.

Hardware

Teil Details
PV 35 × 435 Wp, ~15,2 kWp, Süddach
Wechselrichter 3 × Anenji ANJ-11KW-48V parallel, 3-phasig (Voltronic-Typ, kein BMS-Bus)
Akku 2 × 16S 320 Ah LiFePO4, je JBD-BMS DP24S002 plus 5-A-Aktivbalancer
Speicher 1000 L Hygienespeicher, 3 Heizstäbe je ~2,7 kW auf Shelly 1PM Gen4 (5-min-Auto-Off als Hardware-Rückfallebene)
Heizung Fußbodenheizung in Estrich über 4 Stockwerke, Mischer, 2 Pumpenkreise
Steuerung Home Assistant auf Raspberry Pi 4, Daten über Solar Assistant (offizielle HA-Integration)
Netz Dorfnetz mit Spannungseinbrüchen (185 V kommen vor), Frequenz 49,8 bis 50,1 Hz

Dateien

Datei Rolle
00_template_sensoren.yaml komplette configuration.yaml: 32 Template-Sensoren (abgesicherte Sensoren mit Sentinel-Werten, Freigaben, Sonnen-Signal, Phasenschutz, Status-Texte)
01_helfer.yaml Referenz der Helfer (in HA über die Oberfläche anlegen)
02_automation_heizstab_sicherheit.yaml Sicherheit: Sperre und Soll 0 bei Gefahr, Watchdog für Solar Assistant, Selbstheilung
03_automation_heizstab_entscheidung.yaml Entscheidung: berechnet nur die Soll-Stufe 0 bis 3
04_automation_heizstab_aktorik.yaml Aktorik: Relais, Rotation nach Betriebsstunden, Auto-Off-Refresh
05_automation_heizungspumpen.yaml Pumpen, Abfuhr des vollen Speichers ins Haus, Thermostat-Sollwerte
08_automation_netz_notlauf_perphase.yaml Netz-Notlauf pro Phase: schwache Phase fällt einzeln raus
09_automation_akku_notladung.yaml einzige Ausnahme von „kein Netzstrom in den Akku": Notladung über die Solar-Assistant-select-Entität
10_automation_klima_wohnzimmer.yaml Klimaanlage als Wärmepumpe aus PV-Überschuss
11_automation_alarm.yaml Alarme aufs Handy (Akku kritisch, Netz verweigert, Netzausfall, Frost, Sperre)
PRUEF_TEMPLATE_entitaeten.txt Template für die Entwicklerwerkzeuge: listet fehlende Entitäten

Die Ideen, um die es geht

  1. Sonnen-Signal über die MPPT-Spannung statt über die PV-Leistung. Bei Zero-Export und vollem Akku regelt der Wechselrichter die PV ab, die gemessene Leistung liegt bei null, obwohl die Sonne scheint. Die MPPT-Spannung steigt dabei Richtung Leerlauf (~400 V gegen ~25 V nachts). Über 200 V heißt „Sonne da", egal was die Leistung sagt.
  2. Akkuboden nach Spannung, nicht nach SOC. Der SOC des JBD driftet unten stark (17 % bei 48,8 V). Heizen aus dem Akku stoppt bei 51,2 V, startet erst wieder ab 52,5 V und 40 %. Der Wechselrichter geht bei 49,0 V ans Netz, das Haus schaltet bei 47,0 V ab, das BMS bei 41,5 V. Jede Schicht fängt die nächste.
  3. Netz-Notlauf pro Phase. Wird der Speicher zu kalt und das Netz ist da, heizen bis zu drei Stäbe aus dem Netz, aber jeder Stab hängt an genau einem Wechselrichter und damit an einer Phase. Bricht eine Phase unter 185 V ein, fällt nur ihr Stab raus, die anderen heizen weiter. Die Zuordnung Stab zu Wechselrichter läuft über die Seriennummer, weil Solar Assistant die Wechselrichter nach Erkennungsreihenfolge nummeriert.
  4. Sentinel-Werte für tote Sensoren. Jeder Sensor aus Solar Assistant hat einen abgesicherten Zwilling: fehlt der Wert, liefert er −99999 bzw. 99999, und die Logik behandelt das als „unbekannt = nicht heizen", nie als 0.
  5. Auto-Off als Hardware-Rückfallebene. Die Shelly-Relais schalten nach 5 Minuten selbst ab. HA bestätigt laufende Stäbe alle 2 Minuten. Stirbt HA, sind die Stäbe nach spätestens 5 Minuten aus.
  6. Adaptiver Hold gegen das Pendeln am PV-Limit. War ein Stab kürzer als 4 Minuten an, bevor er wieder runter musste, wartet HA 20 statt 5 Minuten bis zum nächsten Versuch.
  7. Ein gemeinsamer „am Netz"-Sensor aus Wechselrichter-Modus und Netzbezug mit Hysterese, damit alle Automationen dieselbe Wahrheit sehen und sich Aktorik und Netz-Notlauf nicht um die Relais streiten.

Einbau (kurz)

  1. Helfer aus 01 in der Oberfläche anlegen.
  2. 00 als configuration.yaml einsetzen (die Datei ist vollständig, inklusive default_config: und den !include-Zeilen), Konfiguration prüfen, Template-Entitäten neu laden.
  3. Automationen 02 bis 11 je als neue Automation im YAML-Editor einfügen.
  4. PRUEF_TEMPLATE_entitaeten.txt in Entwicklerwerkzeuge → Template einfügen: zeigt, welche Entitäten fehlen.

Anpassen auf eine andere Anlage

  • Alle Entity-IDs (Shelly, Thermostate, Solar-Assistant-Sensoren) sind auf mein Haus bezogen. Der Tippfehler bolier_3 ist bei mir echt und bleibt so.
  • In 00 bei „Phase 1/2/3 Stabil" die Platzhalter SERIAL_WR_... durch die eigenen Seriennummern ersetzen.
  • Die Strings der Solar-Assistant-Integration (device_mode = „Grid", charger_source_priority = „Solar only (OSO)") gelten für Voltronic-Typen; bei anderen Wechselrichtern prüfen.
  • Schwellen (185/190 V Phasenschutz, 500 W Netz, Temperaturen, Spannungen) stehen jeweils mit Begründung im Kommentar.

Feedback gesucht

  • Ist der Spannungs-Akkuboden (51,2 / 52,5 V bei 16S) sinnvoll gewählt, oder würdet ihr den SOC über eine BMS-Bluetooth-Integration (BMS_BLE-HA) bevorzugen und nach der niedrigsten Zelle steuern?
  • Netz-Notlauf pro Phase: gibt es einen Grund, „am Netz" anders zu erkennen als über „Wechselrichter-Modus oder Netzbezug"?
  • Die Entscheidungslogik in 03 ist ein großes Jinja-Template mit Prioritäten. Wer hat das schon eleganter gelöst, ohne Python?
  • Wechselrichter-Eigenbedarf nachts am Netz bei „nur Solar laden": Erfahrungen mit Voltronic-Typen?
  • Alles, was euch beim Lesen als riskant auffällt.

Status und Sicherheitshinweis

Stand 28.09.2026. Läuft seit Juni 2026, im September zwei Blackouts, deren Ursache (Wechselrichter nahmen das Netz nicht an) behoben ist. Der erste Winter steht bevor. Das ist mein Haus und meine Verantwortung. Wer davon etwas übernimmt, steuert damit Heizstäbe mit 8 kW und einen 32-kWh-Akku: Elektrik vom Fachmann, Sicherungen und mechanische Temperaturbegrenzer sind Pflicht, die Software ist nur die zweite Ebene. Keine Gewähr.

Lizenz

MIT, siehe LICENSE.