elgris Smart Meter

Seit etwas mehr als einem Monat nutze ich den elgris Smart Meter. Eingebunden ist er in mein vorhandenes Smart Home bestehend aus Raspberry Pi mit ioBroker und homee. Nachfolgend beschreibe ich Euch die Einrichtung, die Möglichkeiten und natürlich meine Erfolge mit dem Smart Meter.

Welche Zielstellung verfolge ich mit dem Smart Meter?

Der ein oder andere von Euch wird sich vermutlich fragen, was der Sinn eines Smart Meters ist. Für mich bietet es die Möglichkeit, phasengenau meine Verbrauchswerte in Echtzeit einzusehen. Im zweiten Schritt speichere ich die Werte und fasse diese in einer Monatsübersicht zusammen. Das erste Ergebnis ist eine Tendenz, wie sich der Energieverbrauch entwickelt. In die Betrachtung ziehe ich immer alle drei Leiter/Phasen (L1, L2 und L3) ein. Elgris bietet mit der eCloud dem Kunden eine Möglichkeit an, ihre erfassten Einspeise-Werte durch eine PV-Anlage und ihre Verbrauchswerte langfristig abzuspeichern.

Eine andere interessante Kennzahl ist der Energieverbrauch von elektronischen Geräten, die dauerhaft am Stromnetz betrieben werden. Das sind bspw. der Kühlschrank oder eine Vielzahl von Verbrauchern, wie DSL-Modem, Hauswasserwerk, Pumpen oder alles was sich im bekannten „Stand by-Modus“ befindet. Die sogenannte Grundlast lässt sich über Solarzellen tagsüber verringern. In meinem Beitrag Eigenverbrauch von Solarstrom berichte ich über das Praxisprojekt Photovoltaik.

Verkabelung des Smart Meters

Wichtig: Das Arbeiten mit elektrischem Strom darf nur von ausgebildeten Elektrofachkräften erfolgen. Bitte beachtet, dass Ihr Euch ggf. Unterstützung sucht. Der Einbau erfolgt im spannungsfreien Zustand. 

Der elgris Smart Meter mit WiFi-Anschluss lässt sich einfach auf die bestehende Hutschiene im Sicherungskasten klipsen. Mit einer Breite von genau drei Sicherungsautomaten fügt es sich passend ohne Sondermaße ein. Die Höhe entspricht auch den gewohnten Abmaßen eines Leitungsschutzschalters. Notwendig zum Betrieb sind L1 bis L3 und der Neutralleiter N. Das Smart Meter wird in Parallelschaltung betrieben. Eine entsprechende Anleitung vom Hersteller unterstützt Euch beim Einbau. 

Die 100 A Klappwandler werden über einen verpolungssicheren Stecker mit dem Smart Meter verbunden. Beachtet dabei, die Klappwandler mit der richtigen Richtung über die Leiter zu klipsen. Sonst geht es Euch wie mir, indem ich erst negative Verbrauchswerte erhalten habe, was auf eine Einspeisung ins Stromnetz zurückzuführen wäre. Die Klappwandler haben zudem kleine Pfeile. Diese müssen zur Quelle, dort wo der Strom herkommt, im aufgeklipsten Zustand zeigen. 

Mein Smart Meter verfügt über WLAN und hat entsprechend noch eine Antenne. Eine LAN-Variante gibt es ebenso. Die Bauform ist nahezu identisch. Ist das elgris Smart Meter nach der Bedienungsanleitung (pdf-Datei) passend eingebaut, verdrahtet und abschließend geprüft, kann wieder zugeschalten werden. Der nächste Schritt ist die softwareseitige Einbindung ins heimische Netzwerk. 

Inbetriebnahme des elgris Smart Meters

Ich habe folgende Schritte befolgt, um das WiFi Smart Meter innerhalb meines Heimnetzwerkes einzurichten. 

1. Schließe das elgris Smart Meter nach dem Anschlussplan (L1 bis L3 und N) an.
2. Das Smart Meter blinkt rot, wenn alle Dip-Schalter auf OFF stehen. 
3. Jetzt den Dip-Schalter 2 (für das WLAN) hochschieben auf ON. Vorsicht, das Smart Meter ist am 230 V Stromnetz angeschlossen!
4. Die Status LED des Smart Meters blinkt daraufhin gelb.
5. Mit dem Status der gelb blinkenden LED befindet sich das Smart Meter im Access Point Modus. Mit Eurem Smartphone seht Ihr daraufhin ein WLAN namens „elgris AP“. Ihr verbindet Euch mit dem Passwort „password“ damit. 
6. Wenn das Smartphone Euch auffordert zum Anmeldebildschirm zu wechseln, akzeptiert dies. Falls die Nachricht nicht kommt, öffnet den Webbrowser und gebt die IP-Adresse 192.168.4.1 ein. 
7. Über den Menüpunkt „Configure WiFi“ wählt Ihr Euer WLAN aus und stellt die Verbindung her. Konfiguration speichern. Wichtig: Euer WLAN muss automatisch DHCP-Adressen vergeben!
8. Den Dip-Schalter 2 könnt Ihr jetzt wieder zurückstellen (von ON auf OFF). Wartet einen Moment, das Smart Meter startet neu. 
9. Ist die Konfiguration erfolgreich, blinkt von nun an die Status LED grün. 
10. Durch die automatische IP-Vergabe, müsst Ihr die IP-Adresse über die Router-Oberfläche selbst ermitteln. Zum Abschluss gebt Ihr diese in Euren Browser ein, um weitere Einstellungen am Smart Meter vorzunehmen. 

Weboberfläche des elgris Smart Meters

Die Weboberfläche zeigt oben rechts zwei Menüpunkte. Bei Aufruf des Smart Meters über die IP-Adresse landet Ihr im Menüpunkt „Home“. Dieser zeigt aktuelle Verbrauchswerte an. Der Menüpunkt „Settings“ unterteilt sich in „General“ und „elgris Cloud“. 

Innerhalb von „General“ gibt es verschiedene Einstellungen. Ein Punkt muss immer angepasst werden: das Stromwandler-Verhältnis. Das Wandlerverhältnis ist definiert als 1: Wert. Für den elgris 100 A Klappwandler ist das der Wert 20 bei WiFi oder 2 bei LAN. Mit dem Button „Change CT“ speichert Ihr den neuen Wert. 

Wenn das Wandlerverhältnis geändert wird, sollten die Leistungsmesswerte auf der Übersichtsseite mit der tatsächlichen Leistung übereinstimmen. Ein positiver Wert bedeutet einen Verbrauch aus dem Netz, ein negativer Wert bedeutet die Einspeisung in das Netz.

Herzlichen Glückwunsch! Ihr habt alle notwendigen Vorarbeiten abgeschlossen.
Jetzt widmen wir uns der Integration und Visualisierung in ioBroker. 🙂

Option und Konfiguration 1: ModBus Adapter für ioBroker

Die Thematik ModBus TCP/IP Schnittstelle war für mich im Zuge der Integration ioBroker neu. Bisher hatte ich rudimentär Berührungspunkte mit ModBus, nie aber in der eigenen Umsetzung. Folglich habe ich mir ein paar Dinge angelesen, um besser die Umfänge und Möglichkeiten einschätzen zu können. 

Der elgris Smart Meter enthält einen ModBus TCP-Server mit Parameterzuordnung gemäß der SunSpec Parameterliste 203. Durch die Bereitstellung eines offenen Protokolls kann die Implementierung einfach an die Benutzerbedürfnisse angepasst werden. Die umfassende Dokumentation und die Auflistung der Registerkennung helfen bei der Konfiguration. Ich nutze den „ioBroker.modbus“ Adapter um die Verbrauchswerte zu erfassen.

Zur fehlerfreien Funktion benötigt Ihr im Reiter „Allgemein“ die richtigen Einstellungen. Kleiner Tipp bzgl. der Einstellung „Master“ oder „Slave“: Diesen Punkt habe ich nur durch Probieren herausgefunden, weil anfänglich der Adapter immer wieder Verbindungsfehler aufzeigte. Ich war zuerst davon ausgegangen, dass die Abfrage über Slave gemacht werden muss – die Einstellung Master ist aber richtig. 

Steht die Verbindung, dann springt Ihr in den Ordner-Reiter „Holding-Registers“ und tragt die entsprechenden Adressen ein, wählt den passenden Typ aus und passt ggf. den Faktor an. 

Option und Konfiguration 2: SMA Adapter für ioBroker

Der elgris SMART METER ist als einziges universelles Messgerät mit dem SMA-Protokoll kompatibel und kann ohne Anpassungen sofort genutzt werden. Er ist mit einem SMA Smart Meter EMETER-10 und EMETER-20 kompatibel bzw. stellt er eine Alternative zum SMA energy meter EMETER-20 dar. Er ist zu 100 % kompatibel mit den Produkten der Firma SMA (Sunny Boy, Sunny Island, Sunny Boy Storage, uvm.) und kann in den Benutzer-Account von SMA integriert werden.

Der SMA Adapter „ioBroker.sma-em“ ist deutlich einfacher in der Einrichtung und Konfiguration in ioBroker als der ModBus Adapter. Die Installation erfolgt über GitHub. Nach erfolgreicher Installation seht Ihr in der Adapterliste bei Euch den Eintrag „SMA Energy Meter“. 

Konfigurieren könnt Ihr den Adapter über den Menüpunk „Instanzen“ im ioBroker und mit Klick auf den Werkzeugschlüssel. Positiv überrascht war ich, dass bei der Installation bereits eine Multicast-IP-Adresse mit dem passenden Port vergeben wurde. Sehr zum Vorteil, denn so war der Adapter von Anfang an betriebsbereit und hatte den Status grün. In der Konfiguration können lediglich maximal 4 Zusatzoptionen aktiviert werden. Ich habe bei mir die Haken zu „Details-L1 bis-L3“ gesetzt. Dadurch bekomme ich mehr Informationen vom elgris Smart Meter in den ioBroker heruntergebrochen auf die einzelnen Netzphasen.

Smart Meter Werte in der VIS abbilden

Egal für welchen Adapter Ihr Euch entscheidet. Die Werte könnt Ihr in der ioBroker Visualisierung – VIS – wie gewohnt abbilden. Im ersten Schritt habe ich das in der Box Smart Meter mit den aktuellen Echtzeit-Werten umgesetzt. Neben dem Gesamtverbrauch in Watt werden die Leistungswerte pro Phase aufgeführt. Die Netzfrequenz von 50 Herz schwankt minimal zwischen 49,98 Hz und 50,00 Hz.

Das unten angeführte Liniendiagramm zeigt einen zeitlichen Verlauf der rückwärtigen 12 Stunden. Deutlich erkennbar sind Netzschwankungen zwischen 227 Volt bis 239 Volt. Persönlich finde ich diese Differenz sehr hoch.