Stromverbrauch mit dem Shelly 3EM und Home Assistant messen

Von unserem Stromversorger kam im Oktober eine Mitteilung zur Strompreisanpassung. Von derzeit 28,6 ct./kWh sollte es ab dem 01.12.21 aufsage 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.

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.

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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.

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.

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.

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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.

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.

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.

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.

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.

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.

Letzte Aktualisierung am 19.04.2024 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API