Stromverbrauch mit dem Shelly 3EM und Home Assistant messen

Die Strompreise explodieren geradezu. Mit dem Shelly 3EM kann man den gesamten Stromverbrauch einer Wohnung oder des Hauses messen und den Verbrauch optimieren.

Von unserem Stromversorger kam im Oktober eine Mitteilung zur Strompreisanpassung. Von derzeit 28,6 ct./kWh sollte es ab dem 01.12.21 auf sage und schreibe 42,52 ct./kWh gehen. Die Strommärkte spielen gerade verrückt und manch Anbieter hatte sich wohl etwas verkalkuliert. Der erste Schritt ist natürlich sein Sonderkündigungsrecht zu nutzen und einen günstigeren Anbieter zu finden. Der zweite Schritt besteht darin, Einsparpotenzial zu finden. Mit einem normalen Ferraris-Zähler ist es mühsam bis unmöglich, Verbraucher gezielt aufzuspüren – wer will schon die drehende Scheibe beobachten und die Zeit für 2-3 Umdrehungen stoppen? Auch DIY-Lösungen, wie ich sie hier vorgestellt habe, sind nicht genau genug, da sie auch nur die Zählerscheibe beobachten. Smartmeter sind zwar immer häufiger anzutreffen, allerdings ist der Zugriff darauf, um exakte Verbrauchsdaten auszulesen, oft nicht möglich.

Stromwandler auf den Zuleitungen im Verteiler. Der Pfeil muss in Richtung Versorger zeigen.

Mit dem Shelly 3EM bekommt man hingegen eine recht preiswerte Lösung, die mit wenig Aufwand sehr genaue Einblicke in die Verbräuche ermöglicht. Der Shelly 3EM besteht aus einem kleinen Modul, das auf die Hutschiene im Verteilerschrank gesteckt wird und nur eine Teilungseinheit Platz beansprucht. Der 3EM kann den Strom von 3 Phasen messen und nutzt dazu kontaktlose Stromwandler, die über die 3 Hauptzuleitungen geklappt werden. Die Anschlusskabel werden einfach am 3EM angesteckt, sind mit etwa 40 cm aber nicht sonderlich lang, sodass man hier vorher testen sollte, wo man das 3EM Modul montieren kann.

WICHTIGER HINWEIS: Arbeiten an Netzspannung sind lebensgefährlich und dürfen nur von Elektrofachkräften durchgeführt werden, weshalb es hier keine Hinweise, Hilfe und Anleitung zum Einbau gibt. Ihr gefährdet damit nicht nur euer Leben, sondern unter Umständen auch euren Versicherungsschutz. Wendet euch an einen Fachmann und lasst euch das Gerät fachmännisch in Betrieb nehmen!

Shelly 3EM Modul im Verteiler neben den LCN-Modulen

Zur Erfassung der Spannung der 3 Phasen, werden diese samt Neutralleiter entsprechenden am Shelly 3EM angeschlossen, der damit auch gleich mit Strom versorgt wird. Die Installation ist in weniger als 15 Minuten erledigt. Eine grüne LED zeigt die Betriebsbereitschaft und der 3EM öffnet einen WLAN-Access-Point. Mit der kostenlosen Shelly APP kann man den 3EM einrichten und ins heimische WLAN-Netz bringen.

Shelly Android App

Ist das geschehen, wird in der App schon der 3EM sowie aktuelle Verbrauchsdaten angezeigt. Jede Phase wird mit Spannung, aktuellem Strom und Leistungsfaktor dargestellt. Daraus wird auch die aktuelle Leistung in Watt und die Leistungsaufnahme aller 3 Phasen summiert dargestellt. Erstellt man ein Shelly-Konto, werden die Verbrauchsdaten auch in der Shelly-Cloud aufgezeichnet und können über lange Zeiträume dargestellt und ausgewertet werden. Über den Webbrowser und die IP-Adresse des 3EM kann man ebenfalls auf die Daten und Einstellungen des Shelly 3EM zugreifen.

Shelly 3EM in der Browseransicht

Der Shelly 3EM hat auch ein Relais eingebaut, mit dem sich Verbraucher bis 10 A Stromaufnahme oder ein Schütz schalten lassen. Die App sieht dazu auch programmierbare Schaltzeiten vor. Wer eine Photovoltaik-Anlage oder ähnliche Stromerzeuger betreibt, kann sich mit dem 3EM auch den erzeugten Strom messen und anzeigen lassen.

Shelly 3EM mit Home Assistant nutzen

Hat man ohnehin Homeassistant im Einsatz, kann man den Verbrauch auch ganz praktisch darin anzeigen lassen und auswerten. Dazu ist dann keine Shelly-Cloud notwendig. Homeassistant besitzt bereits eine Integration für Shelly-Geräte. Hat man diese aktiviert, wird der 3EM automatisch gefunden und kann aktiviert werden.

Einbindung der Shelly-3EM-Entitäten im Energie-Dashboard

Homeassistant besitzt seit der Version 2021.8 ein Energie-Dashboard, das Auskunft über verbrauchte, als auch erzeugte Energie gibt. Die notwendigen Entitäten dazu legt die Shelly Integration automatisch an und man muss nur die Energy-Entitäten der 3 Phasen des Shelly auswählen.

Die Entitäten des Shelly 3EM in einer Homeassistant Karte

Hat man einen Stromerzeuger wie eine PV-Anlage (oder ein einfaches Balkonkraftwerk) im Einsatz, kann man die Energy-Return-Entitäten nutzen und bekommt damit auch die gewonnene Energie angezeigt und ausgewertet.

Auswertung der Shelly-Daten im Homeassistant Energie-Dashboard

Natürlich liegen auch Spannung, Strom, Leistungsfaktor und aktuelle Leistung pro Phase als Entitäten bereit und können angezeigt und ausgewertet werden. So sieht man hier schön, wenn Verbraucher ein- und ausschalten. Im Beispiel kann man die kurzen Aufheizungen unseres Quooker-Heißwasserhahns deutlich erkennen – und wie er über Nacht ausgeschaltet wird.

In der Verlaufsansicht von Homeassistant kann man dann auch längere Zeiträume detailliert anzeigen lassen. Im Screenshot erkennt man z. B. die kleinen Treppen, die auf die Kühlgefrierkombi zurückzuführen sind, welche an Phase 2 angeschlossen ist.

Der Kühlschrank ist eindeutig in dieser Auswertung der Phase 2 über 3 Tage zu erkennen

Die Shelly-Integration stellt keine Entität für den gesamten aktuellen Verbrauch zur Verfügung. Einen Sensor dafür kann man aber ganz einfach selbst erstellen. Dazu legt man eine neue Sensor-Entität, welche die aktuelle Leistung aller 3 Phasen summiert:

- platform: template sensors: verbrauch_total: friendly_name: 'Verbrauch total' unit_of_measurement: "W" value_template: >- {{ (states('sensor.shellyem3_xyz_channel_a_power')|float + states('sensor.shellyem3_xyz_channel_b_power')|float + states('sensor.shellyem3_xyz_channel_c_power')|float)|round(0) }}
Code-Sprache: YAML (yaml)

Die neue Entität verbrauch_total wird mit round(0) ohne Nachkommastellen in Watt ausgegeben.

Strategien zur Optimierung des Stromverbrauchs

Der Shelly 3EM misst den Verbrauch sehr detailliert und auch sehr kurze Ereignisse und Veränderungen im Verbrauch werden erfasst. Um nun aber herauszufinden, welche Veränderung welcher Verbraucher ist, muss man zunächst erst einmal wissen, auf welcher Phase welche Verbraucher laufen. Wenn die Verteilung gut dokumentiert ist, kann man sehen, welche Leitungsschutzschalter wofür zuständig ist und auf welcher Phase er liegt. Damit kann man die möglichen Verbraucher pro Phase schon einmal einkreisen.

Viele Verbraucher wie Fernsehgerät, Kühlschrank, Backofen, Geschirrspüler, Waschmaschine etc. lassen sich sehr einfach lokalisieren, da sie sehr charakteristische Muster und hohe Ströme und damit Spitzen im Verbrauch haben. Sparen kann man allerdings vor allem bei der Verringerung der Grundlast, also all der Verbraucher, die zwar alle recht wenig verbrauchen, das dafür über lange Zeiträume. Standby-Verbraucher wie AV-Receiver, Sat-Receiver, PCs aber auch Smarthome-Geräte wie Alexa oder Philips Hue Leuchten, können in der Masse nicht unerhebliche Verbräuche verursachen.

lelit-siebtraeger-maschine-home-assistant
Smarte Steckdose schalte die Siebträgermaschine automatisch an und wieder aus

Hier sollte man in einer Zeit (früh am Morgen oder in der Nacht) nach und nach alle Geräte vom Netz nehmen, nacheinander wieder aktivieren und den Verbrauch beobachten. Schnell findet man dann heraus, dass sich TV, Sat- und AV-Receiver zusammen mit einem Apple TV-Gerät zusammen 40 Watt im Standby-Betrieb gönnen und rund um die Uhr aus der Steckdose nuckeln. Der Laptop am Ladegerät nimmt sich ständig 10 Watt, weil er den Akku auf Trab hält und der Laserdrucker mit Netzwerkanschluss im Arbeitszimmer mag auch ausgeschaltet 10 Watt. Diese 60 Watt alleine, kosten bei 32 ct. Stromkosten pro Kilowattstunde im Jahr gut 168 Euro. Mit einer Hausautomation oder smarten Steckdosen, kann man diese Geräte bei Nichtgebrauch vom Netz nehmen und die Kosten für diese Steckdosen amortisieren sich schon nach wenigen Monaten.

Shelly 3EM Smarthome Energiemessgerät

Funktionsumfang
Installation
Schnittstellen
Preisleistung

Fazit

Der Shelly 3EM ist eine wirklich smarte Lösung zur Erfassung des gesamten Stromverbrauchs, die sich einfach installieren und in Smarthome-Hubs wie Homeassistant integrieren lässt. Die Einrichtung ist einfach und die Messwerte plausibel. Der 3EN erfasst auch kurze Verbräuche, sodass er hervorragend zur Verbrauchsoptimierung eingesetzt werden kann. Durch den eingebauten Schaltkontakt gibt es weitere Einsatzmöglichkeiten. Alle gängigen Smarthome-Lösungen wie OpenHAB, ioBroker, Symcon, Domoticz und andere haben bereits Schnittstellen zum Shelly 3EM.

Wer keine eigene Smarhome-Software im Einsatz hat, kann die Shelly-Cloud zur Erfassung und Auswertung des Verbrauchs nutzen, der 3EM ist aber auch komplett ohne diesen Service des Herstellers nutzbar. Der Shelly 3EM ist für etwa 100 Euro erhältlich, was ein sehr faires Angebot ist.
Mehr Infos: Shelly Website

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4 Kommentare

  1. Hier ein kleiner Verbesserungsvorschlag für die Aggregation von kWh, A und W:

    template: - sensor: - name: "Gesamt Verbrauch" unique_id: energy_total state: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_energy'), states('sensor.shellyem3_channel_b_energy'), states('sensor.shellyem3_channel_c_energy'), ] | map('float') | sum }} unit_of_measurement: kWh device_class: energy state_class: total_increasing attributes: last_reset: "1970-01-01T00:00:00+00:00" availability: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_energy'), states('sensor.shellyem3_channel_b_energy'), states('sensor.shellyem3_channel_c_energy'), ] | map('is_number') | min }} - name: "Gesamt Strom" unique_id: power_total state: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_power'), states('sensor.shellyem3_channel_b_power'), states('sensor.shellyem3_channel_c_power'), ] | map('float') | sum }} unit_of_measurement: W device_class: power state_class: measurement availability: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_power'), states('sensor.shellyem3_channel_b_power'), states('sensor.shellyem3_channel_c_power'), ] | map('is_number') | min }} - name: "Gesamt Stromstärke" unique_id: current_total state: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_current'), states('sensor.shellyem3_channel_b_current'), states('sensor.shellyem3_channel_c_current'), ] | map('float') | sum }} unit_of_measurement: A device_class: current state_class: measurement availability: >- {{ [ states('sensor.shellyem3_channel_a_current'), states('sensor.shellyem3_channel_b_current'), states('sensor.shellyem3_channel_c_current'), ] | map('is_number') | min }}
    Code-Sprache: JavaScript (javascript)
    • Vielen Dank, Jens!

      Leider kommt die Code-Formatierung in der Kommentarfunktion von WordPress nicht mit YAML zurecht, weshalb darauf hinweisen möchte, dass die Einrückungen nicht passen. Ich werde mich um eine Lösung dafür kümmern!

      UPDATE: Code sollte in den Kommentaren nun korrekt dargestellt und formatiert werden.

  2. Hallo.
    Ein sehr interessanter Artikel. Ich möchte jedoch auf einen wichtigen Punkt hinweisen.

    In Verbindung mit einer PV-Anlage ist das Shelly em3 nur bedingt einsetzbar.
    Der Grund ist:
    Das Shelly summiert Verbrauch und erzeugte Solarenergie auf der Phase, an der die PV hängt. D.h. der Verbrauch auf dieser Phase ist immer niedriger solange die Sonne scheint. Außerdem ist die Wirkungsweise des EM3 eine andere, als bei Stromzählern. Stromzähler saldieren Verbrach und erzeugte Solarenergie über alle 3 Phasen. Dieses macht der EM3 nicht. Dies führt zu großen Differenzen zwischen den Werten des Shelly.und des Hausstromzählers. Beheben lässt sich diese Problematik nur durch eigenene selbsterstellte Sensoren und Formeln in der eingesetzten Smarthome-Software.

  3. Hallo,
    nicht der erste Beitrag auf der Seite, den ich zum ‘nachahmen’ nutze. Mir gefällt, dass alles sehr gut beschrieben wird. Bei mir scheint trotzdem etwas schief gegangen zu sein. Ich habe nicht alle Entitäten des Shelly. Bei mir gibt es pro Phase nur xxx_total_consumption und xxx_current_consumtion. Was könnte ich anders gemacht haben?
    Viele Grüße,
    Andreas

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