Smart Meter und Verbrauchsoptimierung

Als ich vor kurzem von den Stadtwerken darüber informiert wurde, dass die Gasleitung in unsere Wohnung undicht ist und ausgetauscht werden muss, habe ich natürlich gleich überlegt, was im Zuge des benötigten Umbaus gleich mit verbessert werden kann. 

Da unser bisheriger Stromanschluss für die gesamte Wohnung aus nur zwei alten Porzellandrehsicherungen im Hausflur bestand (eine für den Lichtstromkreis, eine für alle Steckdosen der Wohnung) wollte ich zusammen mit der Gasleitung auch gleich den Stromanschluss in die Wohnung überarbeiten. 

Der alte Sicherungskasten im Flur

An die bisher verwendeten Anschlussleitungen der Wohnung (selbst die Lautsprecherkabel meiner Surroundlautsprecher haben einen grösseren Querschnitt) konnten neue bzw. dickere Leitungen befestigt werden, die beim Herausziehen an den alten Leitungen hineingezogen wurden. Gleich im Wohnungsflur wurde ein Verteilerkasten installiert um von dort bei zukünftigen Wohnungsrenovierungen einen zentralen Anschlusspunkt darzustellen. Um für zukünftige Erweiterungen gerüstet zu sein, wurde gleich ein für die Wohnungsgrösse recht grosszügig dimensionierter, dreireihiger Kasten montiert.

Ein Verteilerkasten wurde eingebaut und mit
Leerrohren für zukünftige Erweiterungen versehen

Leider gibt es nur wenige Strommessgeräte am Markt, die gleichzeitig erschwinglich sind und ausserdem mit Hilfe von nicht proprietären Schnittstellen ausgelesen werden können. Nähere Informationen zu verschiedenen Geräten (auch dem bei mir eingesetzten VSM-103) findet man unter http://wiki.volkszaehler.org/hardware

Durch ein interessantes Angebot eines gebrauchten Stromzählers auf willhaben.at konnte ich günstig (ca. 175 Euro) an ein Komplettsystem zur Strommessung kommen und dies gleich beim Umbau in den Verteilerkasten installieren.

Oben die Sicherungen die am Strommesser (unten) angeschlossen sind.
Das Kabelchaos ist die Antenne des Gateways, deren Position noch optimiert gehört.

Die Installation ist dabei denkbar einfach: Der Stromzähler wird direkt hinter dem Zähler des Stromanbieters an alle drei Phasen und den Nullleiter angeschlossen, dahinter kommen dann die Sicherungen. Somit läuft der gesamte benötigte Strom durch den Zähler und kann dort eingehend analysiert werden. 

Unser System besteht aus einem Voltcraft VSM-103 Stromzähler mit S0 Schnittstelle, einem RS-485 auf Wireless Umstetzer (868MHz, leider nicht FHEM / busware CUL-kompatibel) sowie einem dafür benötigten 5 Volt Netzteil für die Hutschiene. An einem beliebigen Windows PC in Funkreichweite kann der mitgelieferte USB Funkempfänger installiert werden, der dann mit Hilfe der proprietären Voltcraft-Software verschiedenste Daten vom Stromzähler abrufen kann.

Der Stromzähler, das Funk-Gateway und das benötigte 5 Volt Netzteil.

Die Datenübertragung erfolgt dabei verschlüsselt und lokal, so dass keine Bedenken in Bezug auf Datenschutz auf Fremdservern bestehen müssen.

Neben dem absoluten Zählerstand (wie ihn jeder normale Stromzähler bietet), kann die Software den Verbrauch auch zeitlich aufschlüsseln. Somit sieht man gut an welchen Monaten, Wochen, Tagen oder Stunden welcher Verbrauch vorlag. Somit lassen sich (Un)regelmässigkeiten leicht feststellen und gegebenenfalls Gegenmassnahmen veranlassen.

Ebenso kann auch der Verbrauch in Echtzeit beobachtet und geloggt werden, so dass der Verbrauch einzelner Verbraucher gemessen und analysiert werden kann. Interessant zu sehen, wie viel Strom die Mikrowelle, der Wasserkocher, der Staubsauger oder alle an einer Verteilersteckdose angeschlossenen Geräte im Betrieb so benötigen. Weitergehende Daten beispielsweise über den Leistungsfaktor und die aktuelle Voltzahl lassen sich natürlich ebenso anzeigen. 

Echtzeitmessung: Mikrowelle, Ofen, Herd je eine Minute im Einsatz.
Die Software läuft nur unter Windows - hier sind Remote Desktop Screenshots vom Mac abgebildet.

Strombedarf im Tagesverlauf. Man erkennt gut das Brotaufbacken 
zum Frühstück und das Kochen am Abend. 

Erste Praxiserfahrungen:

Nach etwa einer Woche Einsatz kann ich von meinen ersten Erfahrungen berichten: Einen Grossteil des Standbyverbrauchs hat die HiFi Anlage zu verantworten - besonders die auch im Standby stromfressende Dreambox 7020HD macht sich hier leider negativ bemerkbar. Im Büro laufen fünf Router/Switches, ein Raspberry FHEM Server sowie tagsüber ein Xeon E3 Windows Home Server (v1) - dass sich hier die einzelnen Verbräuche summieren war mir natürlich schon vorher bewusst.

Die vorhandene Kühl/ Gefrierkombination hatte ich zum Zeitpunkt des Einzugs zwar einmal vermessen, jedoch nicht bedacht, dass sich durch die Bildung einer Eisschicht der Strombedarf des Geräts verdreifachen (!) würde.

Mir war bisher die extrem hohe Grundlast meiner Wohnung nicht bewusst. Bei komplett inaktiver Wohnung (kein Licht, keine aktiv benutzten Geräte) fliessen bis zu 450 Watt durch meinen Stromzähler. Ich war wirklich geschockt.

Konkret habe ich direkt mehrere Aktionen beschlossen, die ich in den nächsten Wochen umsetzen möchte:

• Ich kenne nun meinen exakten Stromverbrauch und die Prognosen über die zu erwartende Entwicklung. Ich möchte unseren CO2-Ausstoss verringern. Durch den Wechsel auf einen Ökostromanbieter können wir neben etwa 900kg CO2 auch etwa 40 Euro im Jahr einsparen. Da werde ich nun handeln. 

e-Control Vergleichsrechner für Österreich http://www.e-control.at/tk 
Preisvergleich Deutschland http://www.strompreis.org 
und Schweiz http://www.strompreis.elcom.admin.ch/

• Die grössten Stromverbraucher auf Lichtseite konnten durch Austausch gegen LED-Markenbirnen bereits aussortiert werden. Einzig der dimmbare Halogen Deckenstrahler im Wohnzimmer ist als Grossverbraucher noch fleissig im Einsatz. Hier gibt es noch kein dimmerkompatibles Leuchtmittel.
• Die Dreambox benötigt im Standby etwa 35 Watt (gleich viel wie im laufenden Zustand!). Im Deep-Standby lässt sich der Verbrauch zwar auf etwa ein Watt reduzieren, ein Remotezugriff zum Programmieren einer Aufnahme ist dann aber nicht mehr möglich. Ein Skript fährt die Box also zwischen 2h früh und 16:30 in den Deep Standby - zu diesen Zeiten benötige ich den Remotezugriff kaum. Sind Aufnahmen geplant, fährt die Box trotzdem wie gewohnt hoch und es gibt keine Probleme. Längerfristig möchte ich das Skript erweitern, so dass beim Verlassen der letzten Person der Wohnung (Abwesenheitsmodus) die Box aus dem Deep Standby in den Standby wechselt. So könnte der Remotezugriff bei Abwesenheit sichergestellt werden. Solange jemand zu Hause ist, kann ein eventuelles Aufwecken der Dreambox ja durch einen Telefonanruf veranlasst werden - hiermit lassen sich im Jahr etwa 890 kWh bzw. 80 Euro einsparen.
• Der Stromverbrauch der Kühl- Gefrierkombi gehört nochmal überprüft - vor und nach dem nächsten Abtauen. Danach muss eine Durchrechnung der Einsparungen einer A+++ Kombination analysiert werden - denn ich bin eigentlich gegen das Ausserbetriebnehmen alter Geräte die noch funktionieren. Die Ersparnis eines neuen Gerätes muss schon recht gross ausfallen um sich auch aus ökologischen Gesichtspunkten zu lohnen.
• Soweit möglich werden „Lichtprogramme“ eingesetzt. Im Flur beispielsweise ist bereits ein Programm im Einsatz, bei dem ein kurzer Tastendruck das Flurlicht für 90 Sekunden anschaltet und sich danach selbstständig wieder abschaltet. Das hat sich schon im Alltag bewährt und bietet neben der Energieersparnis auch einen erhöhten Komfort. Durch einen langen Tastendruck bleibt das Licht alternativ dauerhaft an, somit kann man auch bei längeren Aufenthalten im Flur Licht anschalten. Bei dimmbaren Lampen kann durch sanftes herunterdimmen vor dem Abschalten eine Ankündigung erfolgen. Die gesamte Lichtsteuerung läuft über FHEM.
• Mit Hilfe einer An- bzw. Abwesenheitsschaltung der Wohnung kann neben dem Scharfschalten der Alarmanlage auch die Information mitgegeben werden, welche Geräte bei Anwesenheit (nicht) gebraucht werden. So können die Überwachungskameras und die Dreambox Grundsätzlich abgeschaltet bleiben, solange jemand zu Hause ist und die Geräte nicht benutzt werden. Auch die Stereoanlage mit Apple TV (0,6 Watt), Netzwerkswitch (3,6W), Verstärker (0,8 Watt), Spielekonsolen (2,3W XBOX, 5W Wii, PS3 0,36W), HTPC (1W) und aktivem Subwoofer (1,5W) kann mit einer Master-Slave-Schaltung zur Verringerung des Standbyverbrauchs um ca. 15 Watt beitragen das bringt jährlich wieder etwa 55 Euro. Heizung und Luftbefeuchter müssen bei Abwesenheit natürlich ebenso nicht in Betrieb genommen werden und werden jeweils ebenso automatisch über FHEM gesteuert.
  Ein Skript für das Büro ist bereits im Einsatz und ermöglicht mir alle nicht benötigten Geräte mit einem Druck auf einen Wandschalter abzuschalten. Dies hat sich als sehr angenehm erwiesen und führt dazu, dass Monitore, Laserdrucker, Schreibtischlampen, etc. auch bei kurzem Verlassen des Büros einfach abgeschalten werden können. Der Office-Strom hängt natürlich ebenfalls bereits im Abwesenheitsskript, so dass bei Verlassen der Wohnung auch bereits automatisch nicht benötigte Geräte im Büro abgeschaltet werden. Alle Rechner im Heimnetz werden per Skript um 01h früh heruntergefahren (S3 Ruhezustand). Sitzt man vor dem Rechner, kann man das Herunterfahren abbrechen und wird somit davon nicht gestört. Zukünftig soll der Wandschalter auch alle Bürorechner in den Standby schicken um so zusätzlich bisherige Verschwendung einzudämmen.
• Eine Langzeitanalyse muss zeigen, wie hoch der Stromverbrauch des Plattenherds und Ofens derzeit ist und ob sich dort ein Eingriff lohnt - beispielsweise eine Umstellung auf ein effizienteres Ceran- oder Induktionskochfeld.

Mit all diesen Aktionen hoffe ich den Verbrauch unseres Anschlusses trotz der Integration neuer elektrischer Komponenten Gesamt um etwa 20% senken zu können - was einer jährlichen Ersparnis von etwa 180kg CO2 bzw. 300 Euro beim bisherigen Anbieter entspricht. Durch den Anbieterwechsel fallen dann nochmals etwa 720kg CO2 sowie weitere 40 Euro weg.

Grafiken veranschaulichen die bereits erreichten Einsparungen
und erstellen Prognosen über die zu erwartenden Abschlagszahlungen

In etwa drei Wochen ist das erste komplett gemessene Strommonat vergangen und die ersten Langzeitprognosen können aus den ermittelten Daten errechnet werden. Ich bin schon gespannt welche neuen Informationen sich dabei ergeben und werde den Artikel gegebenenfalls entsprechend ergänzen.

Die berechneten finanziellen Einsparungen möchte ich zukünftig jährlich ökologisch sinnvoll einsetzen - also entweder in ökologische Anleihen oder durch direkten Reinvest in (Energiespar-)technik in der Wohnung.