Energiemessgeräte sparen Strom und Geld

Lukas Waasem  (Bild: Lukas Waasem )

Haushaltsgeräte, Fernseher oder Computer können Energiefresser sein. So genannte Energielogger sollen Verbraucherinnen und Verbrauchern dabei helfen, die zu finden, um Geld zu sparen. Der Masterstudent Lukas Waasem des Studiengangs Elektrotechnik hat die Fähigkeiten von Energieloggern miteinander verglichen und stellt sein Ergebnis zur Messgenauigkeit auf der SmartCity Cologne Konferenz vor.

Herr Waasem, worin liegt grundsätzlich das Problem bei Energieloggern für Haushalt und Büro?
Mit Energieloggern kann man den Stromverbrauch messen, allerdings ist Messtechnik für weite Messbereiche, die sehr genau sein soll, für Verbraucherinnen und Verbraucher sehr teuer. Dass die Geräte auf einen weiten Messebereich ausgelegt sind, ist aber auch im Haushalt notwendig. Denn elektrische Geräte im Haushalt und Büro ziehen zwischen Standby-Betrieb und maximaler Leistungsaufnahme unterschiedlich viel Strom. Die zu messende Leistung geht von wenigen Zehntel Watt bis zu mehreren Kilowatt. Außerdem ist es ist ein Unterschied, ob sich ein Gerät rein wie ein Widerstand verhält, wie z.B. eine Heizplatte, oder ob bei einem Gerät noch ein Motor oder ein Schaltnetzteil enthalten ist wie bei einem Computer. Durch plötzliche Sprünge und kurze Impulse im Stromverlauf wird es schwierig, für Messgeräte den Leistungsbedarf korrekt zu bestimmen. Will man einen Standby-Verbrauch im Bereich von 0,5 W auf ein Prozent genau messen, erfordert dies eine noch viel höhere Messgenauigkeit. Ein Labormessgerät, das so etwas kann, kostet häufig über 1.000 Euro. Ein Energielogger für den Haushaltseinsatz ist hingegen mit zehn bis 60 Euro günstig zu haben. Prof. Dr. Johanna May vom Cologne Institute für Renewable Energy (CIRE) und ich wollten deshalb wissen, wie genau diese günstigen Geräte sind, ob die Genauigkeit ausreicht, um Energieeffizienz-Einsparpotenziale aufzuzeigen und ob baugleiche Geräte möglicherweise Unterschiede in der Messgenauigkeit aufweisen.

Wie sind Sie bei Ihren Untersuchungen vorgegangen?
Da die Energielogger im Gegensatz zu professionellen Messgeräten zum Großteil keine externe Schnittstelle zum Auslesen der Messdaten besitzen, habe ich 15 Messwerte von vier verschiedenen, zufällig ausgewählten Geräten jeweils abgelesen und über Stichprobenstatistik ausgewertet. Damit konnte die Messgenauigkeit im Vergleich zu einem hochwertigen Laborgerät festgestellt werden. Es wurden verschiedene Gerätearten über unterschiedliche Leistungslevel gemessen. Damit haben wir eine Übersicht, welche besonders genau und welche besonders ungenau gemessen wurden, erstellt.

Was war das Ergebnis Ihrer Untersuchung?
Wir waren überrascht, wie gut auch die günstigen Energielogger den Stromverbrauch messen können. Allerdings fiel bei sehr günstigen Geräten, die maximal 20 Euro kosten, eine größere Varianz der Messgenauigkeit auf. Teilweise haben wir bei hohen Leistungen zweistellige prozentuale Messfehler gefunden. Da ein zweistelliger prozentualer Messfehler bei einer vergleichsweisen hohen Leistung (2 kW) einen absoluten Fehler von mehreren hundert Watt bedeutet, ist von sehr günstigen Geräten abzuraten. Die analysierten Energielogger über 20 Euro reproduzierten ihre Messergebnisse sehr gut und wiesen in der Regel eine Messgenauigkeit von ein bis zwei Prozent auf. Dies ist für den Haushaltsgebrauch eine vollkommen ausreichende Messgenauigkeit. Sehr kleine Leistungen und Standby-Verbräuche wiederum konnte nur das Laborgerät zuverlässig messen, so dass Leistungen unter 1,5 W mit kommerziellen Haushaltsgeräten nicht messbar waren.

Sie sind auf der SmartCity Cologne Konferenz vertreten. Was stellen Sie dem Publikum vor?
Auf der Konferenz präsentieren wir meine Ergebnisse. Wir werden Energielogger dabei haben und den Besucherinnen und Besuchern zeigen, wie sie einen Energielogger richtig einsetzen können und was sie beachten müssen, um genau zu messen. Außerdem können allgemeine Themen zur messtechnischen Bestimmung von Genauigkeiten und der mathematischen Beschreibung und Auswertung diskutiert werden.

6. Juni 2019

M
M