Wir machen jetzt unser eigenes Wetter

In vielen unserer Automationen für Home Assistant spielen das Wetter, die Helligkeit und die Außentemperatur eine wichtige Rolle. Speziell wenn es darum geht, die Rollläden automatisch zu öffnen und zu schließen.

Zu Beginn habe ich vieles über Plug-in und Integrationen von HACS gelöst. Zwei Integrationen spielen dabei die wichtigsten Rollen:

• DWD weather
  • Die Integration stellt Wetterdaten des Deutschen Wetterdiensts zur Verfügung.
  • Die Daten für Deutschland sind dementsprechend genauer, die Anzahl der Messpunkte ist relativ gering, daher sind die Daten für kleinere Orte weniger genau.
• Illuminance Sensor
  • Stellt einen Sensor zur Verfügung, der die berechnete Helligkeit zur Verfügung stellt.
  • Dabei wird das Wetter am aktuellen Standort berücksichtigt.
  • Das Wetter wird hierbei durch DWD weather zur Verfügung gestellt

Warum eine eigene Wetterstation?

Illuminance als Erweiterung und ersten Schritt war eine gute Entscheidung. Ehrlicherweise würden auch heute noch alle Automatisierungen ohne eine eigene Wetterstation funktionieren. Dasselbe gilt auch für das aktuelle Wetter und, Stand heute, ist auch immer noch eine Integration für die aktuelle Bewölkung notwendig.
Das generelle Problem mit beiden Erweiterungen und Erweiterungen, welche das Wetter generell zur Verfügung stellen, ist allerdings die Genauigkeit.

Welche Automatisierungen sollen verbessert werden?

Die meisten unserer Automatisierungen drehen sich um die Rollläden und den damit verbundenen Sonnenschutz des Hauses. Daneben nimmt der Wind für die Sonnenschirme und Markies eine wichtige Rolle ein, genauso wie der Niederschlag für unsere Gemüsebeete.

Um eine Akzeptanz innerhalb der Familie für solch eine Anschaffung zu haben, spielt außerdem der UV Index eine wichtige Rolle.

Die wichtigste Eigenschaften der Wetterstation sollten daher

• die Temperatur,
• die Windgeschwindigkeit und Richtung,
• der UV Index,
• die Helligkeit,
• die Niederschlagsmenge und
• die Home Assistant kompatibilität

sein.

Außerdem sollte der Preis nicht höher als 150 € liegen, also eher ein Gerät im “Hobbybereich” sein. Weitere noch vorhandene Funktionen waren eher Bonus als unbedingt nötig.

Die Wetterstation

Schaut man sich auf den gängigen Online Plattformen um, stellt man schnell fest, dass die Auswahl an Outdoor-Wetterstationen erstaunlich groß ist. Vergleicht man unterschiedliche Produkte, bekommt man allerdings auch das Gefühl, dass alle mehr oder weniger das gleiche Produkt in mehr oder weniger unterschiedlichen Gehäusen sind.

Rein aus Preissicht erschienen die Produkte von VEVOR wie zum Beispiel die “VEVOR 7-in-1 kabellose Wetterstation 7,5 Zoll großes Farbdisplay Digitale Heimwetterstation für Vorhersage, Daten, Alarme, Warnungen“ sehr interessant, da diese alle oben genannten Funktionen in einem nicht all zu großen, auf einen Mast montierbaren Gehäuse vereint. Dazu liegen die Preise, je nach Modell, bei um die 80€.

Das große Problem an diesen Wetterstationen, zumindest für meinen Einsatzzweck, war jedoch die fehlende Integration in Home Assistant, was den attraktiven Preis leider ad absurdum geführt hat.

Nach langem hin und her und einem Tagesangebot bei einem großen Versandhändler fiel die Wahl letzten Endes auf die Ecowitt WLAN Wetterstation WS2910. Diese erfüllt alle oben angegebenen Voraussetzungen, lässt sich leicht in Home Assistant einbinden und ist außerdem mit bis zu acht weiteren Außensensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit erweiterbar. Diese sind wie die Wetterstation selbst mit der Basisstation verbunden, welche im Fall der WS2910 aus einem Display besteht, auf dem die aktuellen Werte wie zum Beispiel der UV Index angezeigt werden.

Die Wetterstation selbst nutzt Akkus und ein winziges Solarpanel zur Stromversorgung. Wie so dauerhaft eine WLAN Verbindung aufrechterhalten werden kann? Kurzum gar nicht. Die Wetterstation kommuniziert über ein eigenes, sehr effizientes Signal auf 868 MHz mit der Basisstation. Diese wiederum hat eine feste Stromversorgung und stellt die Daten über WLAN bereit.

Neben der Wetterstation selbst wird in den meisten Fällen auch ein Mast benötigt, an dem die Wetterstation angebracht wird. Mein Anspruch hierbei war, dass die Wetterstation von allen Seiten “im Wind” stehen musste, sprich über dem Giebel des Hauses montiert werden musste. Hier lief es auf einen 120cm langen Mast heraus, der mit Schlossschrauben so am Haus montiert wurde, dass meine Anforderungen erfüllt waren.

Für die erstmalige Einrichtung ist die offizielle WS View Plus App von Ecowitt notwendig. Hier wird konfiguriert, unter welcher IP und mit welchem API Key die Wetterstation mit Home Assistant kommuniziert. Hierbei kann auch direkt der Datenabgleich mit anderen Anbietern (zum Beispiel Ecowitt, Wunderground oder Weathercloud) aktiviert bzw. eher deaktiviert werden. Daneben wird über die App auch das WLAN eingerichtet.

Vergleich lokaler mit berechneten oder externer Daten

Hat sich mit der Anschaffung der Wetterstation für unsere Automatisierungen etwas verändert oder gar verbessert? Subjektiv, nein. Die Automatisierungen haben auch vor der Umstellung in den meisten Fällen funktioniert.

Objektiv? Ja, die Anschaffung der Wetterstation hat sich gelohnt. Die Daten, die gesammelt werden, sind genauer und eben genau für unseren Ort zugeschnitten. Am deutlichsten wird dies bei der Messung der Regenmenge, Windgeschwindigkeit und Helligkeit.

Die Diagramme unten bieten hierzu einen Vergleich.

Helligkeit

Im Diagramm unten ist eine der für mich persönlich beeindruckendsten Funktionen der Wetterstation abgebildet: Die Helligkeit und deren Veränderung im Laufe des Tages bzw. im gezeigten Fall sogar über mehrere Tage. Die pinke Linie stellt dabei die Messwerte der Wetterstation dar, die blaue Linie, die durch die Integration Illuminance berechnete.

Um das Diagramm in seiner Gänze würdigen zu können, muss man allerdings leider dabei gewesen sein. Daher schildere ich im Folgenden das Wetter an den jeweiligen Tagen. Jeder der vier betrachteten Tage wird durch eine Erhöhung im Diagramm repräsentiert:

• Tag 1: Teilweise Regen, stark Bewölkt
• Tag 2: Stark bewölkt, vereinzelt Sonne
• Tag 3: Nebel, ab ca. 11 Uhr wolkenlos und Sonne
• Tag 4: Sonne

An allen vier Tagen sind diese Ereignisse klar auch aus den Daten, welche von der Wetterstation zur Verfügung gestellt werden, abzulesen und stimmen mit meinen persönlichen Beobachtungen überein. Die Daten von DWD weather unterscheiden sich jedoch leider in mancherlei Hinsicht. Wie bereits erwähnt kann dies auch zu großen Teilen an den unterschiedlichen Beobachtungsstandorten für das Wetter liegen. Die Daten werden laut DWD ca. 10 km von uns entfernt erhoben.

Das nächste Diagramm zeigt nun einige der Probleme, welche mit den berechneten Werten von Illuminance einhergehen und zu Problemen in Automatisierungen beigetragen haben.

Dazu muss ich im Bezug auf unsere Automatisierungen ein bisschen weiter ausholen: Basierend auf der Helligkeit öffnen und schließen sich die Rollläden im ganzen Haus am Morgen bzw. am Abend automatisch. Dabei gibt es auch Ausnahmen wie zum Beispiel bei den Rollläden in den Schlafzimmern, aber das ist eher nebensächlich. Die Automatisierung basiert dabei auf einem Helligkeitswert, der von Illuminance zurückgegeben wird. Übersteigt dieser einen bestimmten Wert, öffnen sich die Rollläden, wird der Wert unterschritten, schließen sie sich wieder.

Schauen wir uns das Diagramm oben nochmal genauer an, erkennen wir eine kleine Spitze am frühen Morgen. Diese führte in diesem konkreten Fall dazu, dass sich morgens die Rollläden wie gewünscht geöffnet haben, sich jedoch ein paar Minuten später wieder geschlossen haben. Letztendlich habe ich das Problem dadurch gelöst, dass der von Illuminance zurückgegebene Wert für 5 Minuten gehalten werden muss, um die Automatisierung auszulösen, um genau solche Spitzen auszugleichen. Die wurde dann auch in die überarbeitete Automatisierung auf Basis der Helligkeitswerte der Wetterstation übernommen.

Was zu den Spitzen am späten Nachmittag geführt hat, kann ich abschließend leider nicht beantworten.

Im weiteren Diagramm unten kann der Effekt von Wetterereignissen auf die Berechnungen von Illuminance beobachtet werden. DWD weather hat genau bis 8 Uhr Nebel als das aktuell vorherrschende Wetter zurückgegeben. Illuminance hat dies für seine Berechnungen genutzt, warum ab 8 Uhr wieder ein Sprung in den Helligkeitswerten zu sehen ist, der, wenn wir die realen von der Wetterstation zurückgemeldeten Helligkeitswerte vergleichen, leider nichts mit der Realität zu tun hatte.

Unser letztes Beispiel im Diagramm unten zeigt einen Tag mit starker Bewölkung mit vereinzelten Sonnenphasen. Illuminance berechnet hier eine perfekte Parabel für die Helligkeitswerte. Hierzu steht im Gegensatz dazu die Daten der Wetterstation, welche die Bewölkung und damit verbundenen Helligkeitsschwankungen widerspiegeln.

Windgeschwindigkeit

Die Windgeschwindigkeit von DWD weather ist konstant um die 5 km/h unterschiedlich zu dem, was der Windsensor der Wetterstation misst. Ansonsten herrscht an den beiden Standorten (DWD weather und unserem Haus) ungefähr zu den selben Zeiten mal ein bisschen mehr, mal ein bisschen weniger Wind.

Temperatur

Die Temperatur ist mit Abstand der genaueste Wert, wenn es zum Vergleich von DWD weather und den realen Werten der Wetterstation geht. Die Abweichungen sind marginal.

Niederschlag

Bei der gemessenen Niederschlagsmenge ist, noch viel mehr als bei der Windgeschwindigkeit, der Standort ausschlaggebend. Da beide Messpunkte knapp 10 km voneinander entfernt sind, verwundern hier Unterschiede in den Messungen wenig.

Nächste Schritte

Die Wetterstation und die dazugehörige Basisstation sind nun schon seit ein paar Wochen im Einsatz. Für einen Test der Erweiterbarkeit habe ich auch bereits einen weiteren Sensor für Temperatur und Luftfeuchtigkeit (Ecowitt WN31) eingebunden. Da der Test erfolgreich war, sind in der Zwischenzeit auch schon drei weitere auf dem Weg, um jede Seite des Hauses mit einem Temperatur/Luftfeuchtigkeitssensor ausstatten zu können.

Sind alle Daten der Wetterstation und der zusätzlichen Sensoren verfügbar, wird es an die Überarbeitung der bestehenden Automatisierungen zur Beschattung gehen. Hierbei soll das Vorgehen der Automatisierungen auf die Daten der Wetterstation geändert werden. Zusätzlich dazu möchte ich noch die Temperatur, welche heute nur auf der “Außentemperatur” basiert und schlicht einen einzigen Schwellenwert (17°C) hat, auf die einzelnen Sensoren der Hausseiten umstellen. Außerdem macht es, energetisch, keinen Sinn eine Beschattung zu haben, wenn die Temperaturen im Außenbereich niedriger sind als im Innenbereich, sprich hier muss die Automatisierung ebenfalls noch erweitert werden.

Ein weiterer Punkt, den die Wetterstation aktuell noch nicht lösen konnte, ist die Bewölkung bzw. deren Grad. Hier könnte man mit den vorhandenen Daten eine Formel entwickeln, die beispielsweise aus der Illuminance und der tatsächlichen Helligkeit die Wolkendecken schätzt. Dies würde zumindest ein Plugin (DWD weather) überflüssig machen.

Fazit

Lohnt sich die Anschaffung einer eigenen Wetterstation? Absolut. Die Daten sind genauer und dadurch zuverlässiger und weisen weniger Fehler auf. Würde ich mehr in eine professionelle Wetterstation investieren? Nein.

Über die Wetterstation Ecowitt WS2910 kann ich bisher vom Setup bis zum Verarbeiten der Daten nur Gutes berichten. Wobei über die Haltbarkeit der Wetterstation und der dazugehörigen Sensoren nach dem ersten Winter noch zu reden sein wird.

Trotzdem löst die Wetterstation nicht alle Probleme und ermöglicht einen autarken Betrieb, da nach wie vor externe Wetterdaten für die Ermittlung der Wolkendecke genutzt werden müssen. Wie oben jedoch schon angemerkt, arbeitet es in meinem Hinterkopf hierfür schon an einer möglichen Lösung.