Stromzähler auslesen

"EM" in FHEM steht für "EnergieMessung", der Stromzähler im Haushalt ist also ein naheliegendes Objekt der Erfassung durch FHEM. In Deutschland waren 2018 noch 78% der Stromzähler klassische elektromechanische Zähler , auch Ferraris-Zähler genannt. Neben dem Zwischenschritt, der elektronischen Messeinrichtung, dürfen heute aber nur noch moderne Messeinrichtungen ("mMe") verbaut werden, und sollen bis 2032 komplett ersetzt werden. Die dritte Gruppe sind die Intelligenten Messsysteme. Bei diesen überträgt zusätzlich zu den modernen Messeinrichtungen ein SmartMeterGateway viertelstündlich die Zählerstände zum Messstellenbetreiber. Eine Ablesung durch den Nutzer selber oder den Betreiber entfällt damit. Das SmartMeterGateway soll zusätzlich auch einen Steuerungsrückkanal z.B. für Ladesäulen im Haushalt zur Verfügung stellen - diese Spezifikationen sind allerdings noch teilweise (Stand 2020) in der Entwicklung.

Anwendungsfälle der Verbrauchserfassung

Steuerung zweier Hausverbraucher (Heizkreispumpe, Tiefkühltruhe) über FHEM. Nach Abschluss der Heizphase der Waschmaschine wird die Heizkreispumpe eingeschaltet, was wiederum kurz danach einen Start des Brenners auslöst. Mit kurzer Verzögerung wird nach dem Abschalten des Brenners der Tiefkühlschrank eingeschaltet.

Ohne eigene Stromerzeugung:

• Abrechnung von Nutzungszeiträumen, z.B. bei einer überlassenen Ferienwohnung
• Selbstanreiz zum Stromsparen durch zeitnahes Feedback (z.B.: Tagesvergleich, Wochenvergleich)
• Ermitteln der eigenen Tageslastkurve (Stromverbrauch nach Uhrzeit), um qualifiziert das Eigenverbrauchspotential bei einer Solaranlage vorab abschätzen zu können
• Überwachung des 24-h-Mindestverbrauchs: Ist der Mindestwert des Stromverbrauch auf Minutenbasis im Vergleich zum Vortag angestiegen, liegt der Verdacht nahe, dass entweder ein signifikanter Standby-Verbraucher hinzugekommen ist, oder z.B. ein Kellerlicht vergessen wurde.

Mit eigener Stromerzeugung (Solar etc.):

• Bestimmung des Eigenverbrauchs / der Autarkie-Quote
• Signalisierung der Überschuss-Situation, z.B. durch eine farbige Lampe in der Wohnung ("Licht aus = kein Überschuss, dunkelrot = bis 500 Watt Überschuss, grün = 500-2000 Watt Überschuss, hellblau = > 2000 Watt Überschuss), um Großverbraucher bewusst einzuschalten.
• Automatische Steuerung von Stromverbrauchern je nach Überschuss: Wärmepumpe, Wallbox, Waschmaschine / Trockner / Geschirrspüler, Tiefkühltruhe

Schnittstellen

D0-Schnittstelle an einer modernen Messeinrichtung oben rechts

D0-Schnittstelle

... und mit angebrachtem IR-Schreib/Lese-Kopf

Für den Nutzer spielt der Unterschied zwischen moderner Messeinrichtung und intelligentem Messsystem vor allem preislich eine Rolle: Die Grundgebühr für den Messstellenbetrieb, die bei der modernen Messeinrichtung z.Zt. auf 20€ im Jahr begrenzt ist, ist beim intelligenten Messsystem gestaffelt höher. An der Schnittstelle zum Nutzer ändert sich nichts: In der Regel verfügen moderne Messeinrichtung wie auch intelligentes Messsystem über eine digitale optische Schnittstelle für den Kunden: Die D0-Schnittstelle nach DIN EN 62056-21. Diese Schnittstelle findet sich in der Regel in Form eines durch eine Erhebung auf der Frontseite des Zählers gebildeten Kreises mit je einer IR-Leucht- und einer Foto-Diode am Zähler. Auf der Rückwand ist i.d.R. eine Eisenplatte angebracht, die es erlaubt, einen optischen Lesekopf mit Magneten stabil auf dem Zähler zu platzieren. Auf der D0-Schnittstelle werden - ggf. nach einmaliger oder regelmässiger Aktivierung durch eine PIN - regelmäßig (ggf. sekündlich) sowohl momentane Lastwerte (Watt) als auch Zählerstände ausgegeben.

S0-Schnittstelle

Ältere Zähler oder frei am Markt verfügbare Zwischenzähler bieten hingegen oft lediglich eine S0-Schnittstelle. Die S0-Schnittstelle entspricht der alten roten Markierung auf der Drehscheibe des Ferrariszählers: Sie liefert Impulse, deren Auftreten den Verbrauch von z.B. einer Wattstunde (Wh) signalisiert. Damit kann durch ununterbrochenes Mitzählen der Impulse der Verbrauch in relativ grober zeitlicher Auflösung erfasst werden. Neben der gröberen zeitlichen Auflösung lassen sich aber absolute Zählerstände nicht einlesen, und eine Unterbrechung der Erfassung kann nicht automatisch korrigiert werden. Eine Beschreibung, eine S0-Schnittstelle in FHEM verfügbar zu machen und mit dem Modul ElectricityCalculator auszuwerten, befindet sich z.B. hier.

Vorläufer-Lösungen

Auch für Ferraris-Zähler wurden optische Auslese-Lösungen entwickelt. Diese werden hier aber nicht beschrieben, weil der Hardware-Aufwand für eine Lösung, die ohnehin absehbar abgeschaltet wird, nicht lohnenswert ist.

Voraussetzungen für die Erfassung

Eine Moderne Messeinrichtung erhalten

Grundsätzlich obliegt es dem Messstellenbetreiber, über den Zeitpunkt des Einbaus einer modernen Messeinrichtung bis spätestens 2032 zu entscheiden. Die Entscheidung kann durch folgende Schritte des Benutzers forciert werden:

• Gespräch mit dem Messstellenbetreiber
• Verbrauch von mehr als 6000 kWh im Jahr
• Betrieb einer steckerfertigen Solaranlage: Denn die Mehrzahl der Ferrariszähler würden sich beim Betrieb einer steckerfertigen Solaranlage ("Balkon-Kraftwerk", "Guerilla-PV") rückwärts drehen, da sie nicht über eine Rücklaufsperre verfügen. Dieses Rückwärtsdrehen des Zähler entspräche einem Verstoß gegen verschiedene Vorschriften, insbesondere auch ein Steuervergehen im Sinne der Stromsteuer.
• Inbetriebnahme einer "großen" Solar-Dachanlage

D0-Schnittstelle aktivieren

In Deutschland zeigt eine moderne Messeinrichtung i.d.R. nach dem Einbau lediglich den Zählerstand in kWh ohne Nachkommastelle an. Auch die optische D0-Schnittstelle ist entweder überhaupt nicht aktiviert, oder sendet lediglich diesen ungenauen Zählerstand. In Österreich ist die D0-Schnittstelle hingegen i.d.R. aktiviert, sendet aber verschlüsselt Daten aus. In Deutschland muss der Kunde die genaue Auflösung des Zählers erst per PIN aktivieren. Diese kann vom Messstellenbetreiber i.d.R. problemlos angefordert werden, und muss dann an der D0-Schnittstelle z.B. mit einer Taschenlampe "hineingemorsed" werden. Die Netzbetreiber stellen i.d.R. in Zusammenarbeit mit den Herstellern der Zähler hierfür Anleitungen bereit. Beispielhaft ein Video zur ISKRA-Zählerfreischaltung.

Ist "der Datenschutz" erst einmal "weggemorsed", ergeben sich durch die direkte Anzeige des Live-Verbrauchs in Watt bereits Vorteile: Die Suche nach Standby-Verbrauchern kann unmittelbar am Stromzählerschrank über das Abschalten von Sicherungskreisen eingegrenzt werden.

Anbindungsoptionen an FHEM

• IR-USB-Lesekopf
• IR-TTL-Lesekopf
• SerialOverTcpIP
• MQTT