Energiedaten einfach erfassen: 3 Methoden praxisnah erklärt!

Die Grundlage jeder Energieeffizienzoptimierung ist die detaillierte Erfassung der Energiedaten. Doch dafür gibt es verschiedene Methoden. Wir erklären die Erfassung von Energieflüssen mittels bestehender Stromzähler, Klappwandlern und Energiemessgeräten, wie die Erfassung funktioniert und was die entscheidenden Vor- und Nachteile sind.

Erfassung mittels bestehender Stromzähler

Bei Zählern gibt es meist die Möglichkeit, den Energieverbrauch mittels Impulsen abzugreifen. Dabei werden Impulse über verschiedene Schnittstellen ausgegeben, die je nach Zählertyp und -größe eine bestimmte Wertigkeit aufweisen.

Zu finden sind diese am Typenschild des Zählers oder in der Betriebsanleitung. Beispiel: 1kWh/1000 Impulse = 1000Wh / 1000 Impulse = 1Wh/Impuls

Zähler bieten üblicherweise folgende Schnittstellen:

• S0-Schnittstelle, potentialfreier Kontakt, gewichtete Impulse über Steuerungen (24V)
  Verdrahtung: Die jeweiligen Impulse können über eine einfache Verdrahtung (2 Drähte) mit der LineMetrics Box verbunden werden. Der Datenlogger zählt infolge die auftretenden Impulse und weist diesen die richtige Wertigkeit zu.
• LED-Blinkimpuls (Sonderform der Erfassung von Impulsen, ähnlich wie bei anderen Schnittstellen): Bei einigen Zählern sind sichtbare LEDs angebracht, die die Impulse als Licht ausgeben (nicht zu verwechseln mit IR-Schnittstelle!). Mittels einem LED-Abgreifer kann das Blinkmuster, das die Wertigkeit der Impulse darstellt, in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dieses wird von der LineMetrics Box gemessen und umgesetzt.
• Modbus RTU: Einige Zähler verwenden ein bestimmtes Busprotokoll zur Übermittlung von Daten. Mittels der LineMetrics Box kann folgendes Busprotokoll zur Erfassung von Werten verwendet werden: MODBUS RTU (FC1, FC3, FC4). Dazu benötigen Sie folgende Schnittstelle: RS485.

Vor- und Nachteile von bestehenden Zählern:

+ Keine Installationsarbeiten an der Elektroinstallation notwendig
+ Einfache Anbindung an den LineMetrics Datenlogger mittels 2 Drähten

– Bei der Verplombung wird ein Energieversorgungsunternehmen (EVU) benötigt
– Schnittstellen müssen oft extra vom EVU gekauft werden
– Eventuell muss EVU über Anbindung in Kenntnis gesetzt werden
– Es können ausschließlich Energiewerte übertragen und visualisiert werden

Erfassung mittels Stromwandlern (Klappkernwandlern)

Klappkernwandler werden die einfach über ein bestehendes Kabel montiert („geklappt“) – ähnlich der Messung mit einer Stromzange. Sie sind eine kostengünstige und einfache Methode um über eine Strommessung auf die Energiewerte zu schließen.

Es ist dabei kein Kontakt mit dem stromführenden Drähten nötig – der Stromkreis muss nicht zwingend geöffnet oder unterbrochen werden.

Die Stromwandler wandeln den gemessenen Wechselstrom in ein für die LineMetrics Box messbares analoges Signal um (0V – 10V), das in der LineMetrics Cloud als Stromstärke oder auch als Leistung angezeigt wird (Achtung: Messmethode nur für Scheinstrom und somit nur für Scheinleistung).

Durch weitere Berechnungen lässt sich ziemlich genau auf den Strom- bzw. Energieverbrauch schließen. Dabei müssen jedoch die Netzspannung und der Leistungsfaktor angenommen bzw. vorher ermittelt werden.

Die richtige Wahl des Stromwandlers:

Der Nennstrom der Wandler (5A, 10A, 25A, 100A, 250A, 500A) richtet sich nach dem maximal auftretenden Strom der gemessenen Leitung. Meist reicht es, sich nach der Höhe der Absicherung zu erkundigen und den nächsthöheren Wert für den Wandler zu wählen.

zB. Absicherung 160A → Nennstrom Wandler 250A

Achtung: Auch der Leitungsquerschnitt spielt bei der Verwendung der Wandler eine Rolle!

Idealer Anwendungsfall:

Einfache Strommessung und Leistungserfassung, Darstellung Lastkurven und Stromspitzen, Nachvollziehbarkeit Stromkosten, temporäre und mobile Anwendungen

Empfohlene Produkte: Klappkern Wechselstromwandler VH-Serie (5A – 500A)

Hinweis: Alternativ können bei hohen Strömen bzw. sehr großen Leitungsquerschnitten oder Stromschienen auch Rogowskyspulen zum Einsatz kommen.

Vor- und Nachteile von Klappwandlern:

+ Schnelle Montage ohne Netzunterbrechung (Sicherheitsregeln beachten!)
+ Galvanische Trennung von Netz und Messsystem
+ Verlustfreie Messung des Stromes
+ Durchgehender Stromverlauf und somit Leistungskurve/Lastkurve
+ Sehr kostengünstig

– Keine Spannungserfassung
– Keine Erfassung des Leistungsfaktors
– Weiterberechnung beruht auf fix angenommenen Faktoren

Erfassung mittels Energiemessgeräten

Je nach Typ werden Energiemessgeräte direkt in ein Niederspannungssystem (400V, dreiphasig) angeschlossen. Dabei können je nach Anwendungsfall einzelne Stromkreise oder auch das gesamte System gemessen werden.

Durch die richtige Zuordnung der jeweiligen Phasen ermöglicht ein Energiemessgerät die Darstellung vieler Werte der Stromkreise: Schein-, Wirk- und Blindleistung, auftretende Ströme und Spannungen, Netzfrequenz, Schein-, Wirk- und Blindenergie.

Die Energiemessgeräte können von elektrotechnischem Fachpersonal einfach und rasch in ein System angeschlossen werden und auf die richtigen Netzsysteme konfiguriert werden. Über diverse Schnittstellen wie S0 oder RS485 (MODBUS RTU) können von der LineMetrics Box die gemessenen Werte erfasst und übertragen werden.

Durch Abfragen der Werte über MODBUS RTU sind keine Berechnungen nötig. Die erforderlichen Werte können einfach ausgelesen und in der LineMetrics Cloud visualisiert werden.

Die richtige Wahl des Messgeräts:

Der Nennstrom der Geräte richtet sich nach dem maximal auftretenden Strom der gemessenen Leitungen/des gemessenen Systems. Meist reicht es, sich nach der Höhe der Absicherung zu erkundigen und den nächsthöheren Wert für das Messgerät zu wählen.

Direktmesser können meist bis zu einer max. Stromstärke von 63A verbaut werden (Gavazzi), Energiemessgeräte mit Wandlermessungen können je nach Typ auf hohe Stromstärken ausgelegt werden.

Auch der Leitungsquerschnitt und der Platzbedarf im Verteiler spielen bei der Verwendung eine Rolle.

Idealer Anwendungsfall:

Komplettes Energiemonitoring, Lastkurven, Leistungs- und Stromverläufe, Spannungsmessung, Erfassung Netzstabilität, Neuinstallationen, Nachrüstungen

Empfohlene Produkte: Energiemessgerät Gavazzi EM271, 3fach Wandler Gavazzi TCD – Serie

Vor- und Nachteile von Energiemessegeräten:

+ Detaillierte Analyse
+ gleichzeitige Messung mehrerer Lasten
+ für verschiedene Netztypen anwendbar (einphasig, zweiphasig, dreiphasig, Drehstrom)
+ Direktmessung oder Wandlermessung

– kurzfristige Trennung/Abschaltung zum Einbau notwendig