Stromverbrauch unter Kontrolle: Einzelne Räume und Haushaltsgroßgeräte im Blick

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Eine funktionierende Hausautomation beinhaltet zwangsläufig ein Tracking des Stromverbrauches eines oder mehrerer Geräte. Bei Wohnungen in Mehrfamilienhäusern ist diese Funktion jedoch oft schwer umsetzbar, wenn es um Verbraucher geht, die sich in separaten aber zur Wohnung gehörenden Räumen befinden (z.B. die Waschmaschine im Hauswirtschaftsraum). Solche Verbraucher mit Funklösungen in eine bestehende Hausautomation einzubinden, ist zwecks Reichweite häufig nicht möglich. Der Sicherungskasten als Dreh- und Angelpunkt sämtlicher Installationsleitungen, also auch von Verbrauchern in außerhalb der Wohnung liegenden Räumen, bietet in diesen Fällen eine Alternative. Mit Hilfe der Energiemessstelle ELV EM 1000-HSM (Affiliate-Link) im Sicherungskasten, kann der Verbrauch eines gesamten Sicherungszweiges (z.B. des separaten Kellerraumes oder jedes anderen einzelnen Raumes) aufgezeichnet werden.

Was kann die Energiemessstelle?

Die ELV EM 1000-HSM ist eine Energiemessstelle (Affiliate-Link), mit deren Hilfe der Verbrauch eines gesamten Sicherungszweiges getrackt und ausgewertet werden kann. Die Messstelle wird auf der Hutschiene im Sicherungskasten aufgesteckt und hinter der Sicherung in den Stromkreis eingebunden. Die erfassten Werte werden per Funk auf 868 MHz z.B. an einen CUL übertragen. Die Lastgrenze der Energiemessstelle liegt bei 16 A. Wie findet man aber heraus, ob der Sicherungszweig, den man mit der Energiemessstelle überwachen möchte, die Lastgrenze nicht überschreitet? Ganz einfach! Hat die Sicherung des Zweiges einen höheren Wert als 16 A, sollte das Gerät nicht verwendet werden!

Wie wird die Energiemessstelle im Sicherungskasten montiert?

Die Installation der ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) erfordert den Eingriff in die Verkabelung im Sicherungskasten, was nicht schwierig ist, aber unbedingt mit äußerster Vorsicht erfolgen muss. Daher vorab der Hinweis:

Beim Arbeiten an Elektro-Installationen besteht Lebensgefahr! Arbeiten sollen und dürfen nur von zertifiziertem Fachpersonal ausgeführt werden. Meintechblog.de übernimmt keine Haftung für die hier aufgeführten Hinweise und Erläuterungen.

Wie wird das Gerät also schließlich montiert? Das Schaubild rechts hilft! Im Endeffekt wird die ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) zwischen beiden Bestandteilen des Stromkreises, also der stromführenden Phase (L) und dem Neutralleiter (N), platziert. Die folgende textuelle Beschreibung hilft, die Anschlussskizze zu verstehen.

1. Schritt: Zunächst wird die Sicherung des Zweiges abgeschaltet! Es wird ausschließlich hinter der abgeschalteten Sicherung gearbeitet! Die Ausgangslage sieht vor, dass die Phase (L) durch die Sicherung hindurch läuft. Im ersten Schritt (I) wird das Leitungsende, welches aus der Sicherung heraus führt (bitte die Richtung im Einzelfall prüfen), aus der Sicherung herausgelöst und in den Steckplatz L (1.5) der Energiemesstelle gesteckt. Mit einer zusätzlichen Leitung („neu“), die man bestenfalls aus einer Mantelleitung entnimmt (z.B. Kopp Mantelleitung NYM-J, 3 x 1.5 mm2 (Affiliate-Link)), wird das nun leere Ausgangsende der Sicherung mit dem Steckplatz L (1.8) der EM 1000-HSM verbunden.

2. Schritt: Im zweiten Schritt wird die Verbindung mit dem Neutralleiter (N) hergestellt. Über diesen erfolgt bei der EM 1000-HSM auch die Messung der Leistung. Hierfür wird der Neutralleiter des Sicherungszweiges (meistens blau, aber dafür keine Garantie), welcher mit der Neutralleiter-Leiste im Sicherungskasen verbunden ist, dort gelöst und in den Steckplatz N (1.1) der Energiemessstelle gelegt. Mit einer neuen Leitung, z.B. aus einer Kopp Mantelleitung NYM-J, 3 x 1.5 mm2 (Affiliate-Link), wird die Verbindung zwischen EM 1000-HSM (N, Steckplatz 1.4) und der Neutralleiter-Leiste im Sicherungskasten wieder geschlossen.

Was schwierig erschien, war eigentlich vom Ablauf her sehr einfach. Zusammenfassend werden also sowohl L (aus der Sicherung), als auch N über einen Umweg durch die ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) hindurchgeführt. Schließlich kann die Sicherung wieder aktiviert werden. Die Energiemessstelle sendet nun erstmals ein Lebenszeichen.

Wie kann der Stromverbrauch in der Hausautomation ausgewertet werden?

Der Schlüssel zum Erfolg bei der Einbindung der ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) in eine Hausautomation-Lösung ist die Nutzung von FHEM als Hausautomation-Server (z.B. auf einem Raspberry Pi (Affiliate-Link)) in Verbindung mit einem CUL-Funk-Transceiver (mehr Infos hier). Per 868 MHz-Funk werden die erfassten Werte an die Hausautomation-Software übertragen. Bei aktivem „autocreate“ wird die Hutschienen-Energiemessstelle automatisch in FHEM angelegt. Ein Eintrag in der fhem.cfg sieht beispielsweise wie folgt aus:

define Ke.Waschmaschine CUL_EM 5
attr Ke.Waschmaschine IODev CUL_0
attr Ke.Waschmaschine model EMEM
attr Ke.Waschmaschine room Keller
define FileLog_Ke.Waschmaschine FileLog ./log/Ke.Waschmaschine-%Y.log Ke.Waschmaschine:CNT.*
attr FileLog_Ke.Waschmaschine fm_type [{"title":"Energy","id":"graph-power","min":"0","max":"auto:10","col":"7f7f00","h":3}]
attr FileLog_Ke.Waschmaschine logtype power8:Power,text
attr FileLog_Ke.Waschmaschine room Keller
define SVG_0 SVG FileLog_CUL_EM_5:power8:CURRENT
define SVG_Ke.Waschmaschine SVG FileLog_Ke.Waschmaschine:SVG_1:CURRENT
attr SVG_Ke.Waschmaschine room Keller

Die ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) sendet allerdings nur alle 5 Minuten ihre erfassten Werte. Daher ist die Interpretation zunächst ein wenig undurchsichtig. Der 5MIN-Wert („current“) ist ein errechneter Durchschnittswert für die letzten 5 Minuten. „20 Watt“ muss dabei nicht zwangsläufig heißen, dass ein 20 Watt-Verbraucher 5 Minuten lang aktiv war. In Minute 1-4 könnte auch kein Strom verbraucht worden sein und in der letzten Minute des 5 Minuten-Intervalls wurde eine 100 Watt-Glühbirne angeschaltet. Im Schnitt ergibt das 20 Watt. Wie gut, dass die ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) auch die Lastspitzen („peak“) für das jeweilige Intervall mitliefert. Beide Werte zusammen lassen sich in FHEM sehr schön visualisieren.

Wie überwache ich mit der Energiemessstelle meine Waschmaschine?

Um mit der ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) gewisse Verbraucher zu überwachen und z.B. Pushmitteilungen damit auszulösen, kann wie folgt vorgegangen werden.

Vorausgesetzt, die Waschmaschine im Keller ist ein eigenständiger Sicherungszweig, der in FHEM den Namen „Ke.Waschmaschine“ erhalten hat, kann zunächst ein „dummy“ angelegt werden, in den ein einfacher „An/Aus“-Wert geschrieben wird, je nach dem, ob die Waschmaschine gerade an oder aus ist. In der Kommandozeile von FHEM am oberen Bildrand wird folgender Befehl abgesetzt:

define du_WaschmaschineStatus dummy
attr du_WaschmaschineStatus room Keller

Anschließend erfolgt der Programmablauf, um diesem Dummy den „An“-Status zu vergeben. Dieser wird aber nur dann in den Dummy geschrieben, wenn die Waschmaschine in einem gemessenen Intervall einen Verbrauch von über 1kW (=100) hat und zu diesem Zeitpunkt noch nicht an war.

define not_WaschmaschineAn notify Ke.Waschmaschine {fhem ("set du_WaschmaschineStatus on")if ReadingsVal("Ke.Waschmaschine","current_cnt","") > 100 && Value("du_WaschmaschineStatus") ne "on"}
attr not_WaschmaschineAn room Keller

Schließlich soll auch der „Aus“-Status in den Dummy geschrieben werden. Dieser soll daran erkannt werden, dass der Verbrauch auf ein Grundlevel gesunken ist (hier: 10 Watt = 1), die Waschmaschine bisher an war und seit dem Anschalten auch mindestens die Dauer einer Stunde vergangen ist (=3600 Sekunden). Dies rührt daher, dass mein Waschprogramm meist irgendwann zwischen der 30. und der 45. Minute kurz eine Pause einlegt. An dieser Stelle sinkt der Verbrauch auf den Mindestwert, das Programm ist aber noch nicht abgeschlossen. Hier soll also noch keine Benachrichtigung erfolgen. Um diese Werte individuell anzupassen, sollte man empfehlenswerterweise ein bis zwei Waschgänge im Filelog der ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) analysieren. Der fertige Programmablauf sieht dann wie folgt aus:

define not_WaschmaschineAus notify Ke.Waschmaschine {fhem ("set du_WaschmaschineStatus off")if (ReadingsVal("Ke.Waschmaschine","current_cnt","") <= 1 && Value("du_WaschmaschineStatus") ne "off" && (time-time_str2num(ReadingsTimestamp("du_WaschmaschineStatus","state",""))>3600))}
attr not_WaschmaschineAus room Keller

Das im letzten Programmablauf erstellte Ausschalten des Dummies kann als Startevent für unterschiedliche Aktionen verwendet werden. Das Umschalten des Dummies auf den Status „off“ kann beispielsweise in einem Notify für das Versenden einer Pushmitteilung genutzt werden. Hierfür wird ein Pushover-Account benötigt. Ist dieser einmal eingerichtet, werden Token und User entsprechend im Code unten ausgetauscht:

define not_WaschmaschineFertigPush notify du_WaschmaschineStatus:off {
system ("curl -s -F 'token=5a4uA61Gz2Jw9GAH2tePRyGJw3w3hz' -F 'user=u47f0UNRGFbQUSmcxXjfpvQWJl9d93' -F 'message=KellernWaschmaschine ist fertig' https://api.pushover.net/1/messages.json")

Wie ich im obigen Beispiel schon beschrieben habe, nutze ich eine ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) zum Tracken des Stromverbrauchs meiner Waschmaschine im Keller. Zunächst war ich von den nur alle 5 Minuten gelieferten Statuswerten nicht sehr begeistert, habe aber mittlerweile festgestellt, dass dies keinen Nachteil darstellt. Der tatsächliche Energieverbrauch wird durch den errechneten Durchschnittswert nicht verfälscht und die mitgefunkten „peak“-Werte liefern Informationen über die Lastspitzen. Vor allem für Verbraucher in Räumen außerhalb der Wohnung ist die Messstelle ideal geeignet. Ein klasse Einsatzzweck ist außerdem die Überwachung ganzer einzelner Räume (Arbeitszimmer, Schlafzimmer, Wohnzimmer, etc.). Der gesamte Stromverbrauch einer 3-Zimmer-Wohnung lässt sich so mit relativ wenigen Messstellen komplett überwachen. Fazit: Die ELV EM 1000-HSM Energiemessstelle (Affiliate-Link) ist für mich ein wichtiger Bestandteil in meinem Smart Home geworden, den ich jedem nur empfehlen kann!

Affiliate-Link

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Christoph

berichtet seit Juni 2012 auf meintechblog.de über seine Erfahrungen zu Smart Home und Hausautomation und beschäftigt sich außerdem mit Smart Grids. Mehr Infos

18 Gedanken zu „Stromverbrauch unter Kontrolle: Einzelne Räume und Haushaltsgroßgeräte im Blick“

  1. Schöner Artikel! Magst Du noch etwas zum Vergleich oder unterschiedlichen Einsatzzweck mit dem OWL sagen?

    Danke und viele Grüße
    Gunther

    1. Hallo Gunther,
      sorry, deinen Kommentar hatte ich irgendwie nicht auf dem Schirm, daher die späte Antwort.
      Im Vgl. zum OWL kann ich folgendes festhalten:
      – Kernel-unabhängige Messung, heisst auch nach einem Update des Hausautomation-Servers auf eine neue Linux-Version läuft der EM noch, weil kein Treiber wie beim OWL benötigt wird -> Vorteil!
      – Messdaten alle 5Min: Wie oben beschrieben, liefert der EM nur alle 5 Min. einen Durchschnitts-Messwert; Der OWL hingegen „Live“ -> Nachteil!
      – Fehlendes Display -> Nachteil!
      – Integration direkt in Stromkreis -> Vorteil
      – Preis -> Vorteil
      – Zusatzhardware nötig (hier CUL) -> Nachteil

      Den OWL nutze ich allerdings parallel weiterhin für die gesamte Wohnung, sprich alle drei Phasen. Den EM setze ich separat für die Waschmaschine (also einen eigenen Sicherungszweig) ein.

      Viele Grüße
      Christoph

    2. Hallo Christoph,

      jetzt habe ich erst gesehen, dass Du geantwortet hast. Danke für Deine Informationen.

      Ich habe bei meinem OWL das Gefühl, dass dieser überhaupt nicht stimmt und kann gerade nicht richtig viel mit den Informationen anfangen, auch, weil ich das Plotten und die Anzeige in Tages-, Wochen-, Monats- und Jahresauswertung nicht hinbekomme. Hast Du das schon realisiert und könntest dazu etwas schreiben und ggf. die SVG-Dateien zur Verfügung stellen?

      Viele Grüße
      Gunther

    3. Hallo,

      mit einer Aggregation auf Tages- und Monatslevel habe ich bisher noch nichts gemacht, kann mich aber mal dran setzen. Was meinst du mit “ dass dieser überhaupt nicht stimmt“? Da kannst du doch mit dem voltage-Attribut gegenwirken.

      VG
      Christoph

  2. Hallo Christoph,
    VIELEN DANK erstmal fuer die super Beschreibung.
    Nach langem hin und her funktioniert es jetzt bei mir auch.
    Erst nach dem ich den „rfmode“ deaktiviert und die Frequenz auf „freq:868.350MHz“ gesetzt hatte, ging es.

    Noch eine Frage,
    folgende Zeile verstehe ich nicht.
    „attr FileLog_Ke.Waschmaschine fm_type [{„title“:“Energy“,“id“:“graph-power“,“min“:“0″,“max“:“auto:10″,“col“:“7f7f00″,“h“:3}] „,

    zumal auch „fm_type“ von FHEM nicht aktzeptiert wird.

    Kannst du mir das kurz erklaeren ?

    Danke & Gruss

    1. Hallo Robert,

      damit das fm_type-Attribut akzeptiert wird, solltest du vllt. auf die neueste FHEM-Version updaten. Das Attribut bewirkt, dass quasi automatisch aus dem Logfile ein vordefinierter Graph für die Visualisierung der Verbrauchswerte erzeugt werden kann.
      Ich hoffe, das hat Dir geholfen.

      VG
      Christoph

    2. Moin Christoph,
      ich benutze die aktuelle SVN-version und trotzdem kommt der Fehler, oder gibt es noch andere Repos ?

      Gruesse,

    3. Hier die Fehlermeldung.

      FileLog_CUL_EM_6: unknown attribute fm_type. Type ‚attr FileLog_CUL_EM_6 ?‘ for a detailed list.

      die config sieht so aus.

      define CUL_EM_6 CUL_EM 6
      attr CUL_EM_6 IODev CUL_0
      attr CUL_EM_6 alias Energie Wohzimmer
      attr CUL_EM_6 model EMEM
      attr CUL_EM_6 room Wohnzimmer

      define FileLog_CUL_EM_6 FileLog ./log/CUL_EM_6-%Y.log CUL_EM_6:CNT.*
      attr FileLog_CUL_EM_6 fm_type [{„title“:“Energy“,“id“:“graph-power“,“min“:“0″,“max“:“auto:10″,“col“:“7f7f00″,“h“:3}]
      attr FileLog_CUL_EM_6 logtype power8:Power,text
      attr FileLog_CUL_EM_6 room Wohnzimmer

      define SVG_wz.Steckdosen SVG FileLog_CUL_EM_6:power8:CURRENT
      attr SVG_wz.Steckdosen label „CUL_EM_6 Min $data{min1}, Max $data{max1}, Last $data{currval1}“
      attr SVG_wz.Steckdosen room Wohnzimmer

      Danke & Gruesse,

    4. Versuch es trotzdem mal mit einem „update check“ gefolgt von einem „update“ und dann nach erfolgreichem Abschluss mit einem „shutdown restart“. Wenn das nicht klappt, poste mir bitte mal die Attributliste mit „attr FileLog_CUL_EM_6 ?“.

      Danke und VG
      Christoph

    5. geht trotzdem noch nicht.
      hier die Liste.

      FileLog_CUL_EM_6: unknown attribute ?, choose one of verbose:0,1,2,3,4,5 room group comment alias eventMap userReadings disable:0,1 logtype nrarchive archivedir archivecmd addStateEvent:0,1 devStateIcon devStateStyle icon lightSceneParamsToSave lightSceneRestoreOnlyIfChanged:1,0 room_map sortby structexclude webCmd widgetOverride userattr

    6. Ich war gerade mal mit einem FTP-Programm auf dem FHEM-Server (bei mir läuft FHEM auf einem Intel NUC: Ordner /opt/fhem/FHEM). Dort habe ich die Datei „15_CUL_EM.pm“ mit einem Texteditor geöffnet: Meine hat die Version „# $Id: 15_CUL_EM.pm 4960 2014-02-17 08:34:50Z rudolfkoenig $“. Hast du die Gleiche?

  3. Hallo frohe Weihnachten euch allen
    ich hätte wieder ein mal ein paar Fragen
    ich habe in meinem Haus S0 Sensoren an Gas/Wasser/ Strom angeschlossen und alles über KNX am laufen der
    Gaszähler hat 1 Impuls pro 0,001m³
    Wasserzähler hat 1 Impuls pro Litter
    Stromzähler hat 1 Impuls pro 1W

    jetzt zur meiner Frage
    kann mir jemand helfen einen Verbrauchszähler für Tag /Monat/Jahr zu erstellen ich würde gerne

    ich würde gerne in einem SVG Plot erstellen wo zwei vergleiche dieser Monat und letzter Monat dargestellt werden.

    und zur meiner zweiten frage da die Sensoren sehr fein eingestellt sind senden sie sehr viele Daten an fhem alle par Sekunden ein an aus wie soll ish sie besser parametrieren als Schaltsensor oder Impulszähler

    1. Hallo EUGEN,

      also den Plot-Vergleich von Vormonat und aktuellem Monat könnte man zB so lösen, dass man die Daten des Vormonats immer tagesaktuell in einen Dummy schreibt. Programmierung wäre mMn schon ein bisschen aufwendiger.

      Parametrisierung am besten über das Attribut (attr) „event-min-interval“, das festlegt, wann ein Wert empfangen werden soll, zB nur alle 5 Sekunden. Oder über „event-on-change-reading“, was bewirkt, dass nur ein Wert in FHEM geschrieben wird, wenn sich der Verbruch auch wirklich ändert.

      VG
      Christoph

  4. hallo christoph
    habe auch die EM installiert
    einer sendet und die anderen beiden, die genau so angaschlossen sind senden zwar alle 5 min. aber es kommen keine werte an
    kannst du mir (neuling) erklären was ich falsch gemacht habe?
    habe zur zeit eine 800 watt pumpe am laufen über den sicherungszweig der Garage.
    also das datenpaket kommt pünktlich alle 5 min.
    würde mich echt freuen wenn du mir da weiter helfen kannst.
    MfG
    ralf

  5. Hallo!

    Ich plane den Austausch meines alten Heizungssystems (Nachtspeicherheizung). Da ich baubedingt weiterhin auf eine Elektro-Heizung angewiesen bin, sind aus meiner Sicht 3 Meßwerte relevant um die wirtschaftlichkeit der Heizung zu ermitteln: Außentemperatur, Raumtemperatur, Stromverbrauch der Heizung.
    Die Messung der Temperatur erfolgt über entsprechende Sensoren, hier habe ich eine (vermeintlich) hohe Produkt-Auswahl.
    Aber wie sieht es aus mit der Ermittlung des Stromverbrauchs?
    Kann ich diesen nur über Zwischenstecker-Schaltaktoren ermitteln?
    Gibt es Alternativen wenn kein Zwischenstecker möglich ist sondern nur ein Schaltaktor (Relais)?
    Oder kann der Stromverbrauch je Heizelement auch anders ermittelt werden?

    Gruß
    Thomas

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