Eigen-Energieverbrauch von Smart Plugs / Genauigkeit der Energiemessung

Ausgelöst durch eine aktuelle parallele Diskussion zu Smart-Plugs hatte ich eine verwandte Frage gestellt zum Eigen-Energieverbrauch der Plugs. Da das doch vom Thema des anderen Threads abzugleiten drohte, starte ich hier mal neu.

Vielleicht können einige von euch auch eigene Erfahrungen/Messungen beisteuern, auch mit anderer Funktechnik.

Selbst habe ich eine ganze Menge Smart-Plugs, die meisten sind Shelly Plug S, ein Shelly Plug S Plus (jeweils ohne Shelly Cloud Anbindung) und wenige Tasmota Geräte, z.B. die 3er-Steckdose im Foto. Ich benutze die Geräte primär zur Messung der Leistungsaufnahme und einige zusätzlich für Steuerungszwecke. Alles sind WLAN-Geräte. Steuerung/Messungen mache ich mit selbst entwickelten Programmen (C++, direkte Socket-Programmierung). Im Grunde kann ich die meiste Zeit fast unseren kompletten Elektrizitätsverbrauch messen, gegenprüfen gegen Shelly 3EM, das direkt am Anschluss der Wohnung hängt und auch gegen den Zählerstand. (Herd geht aber nur über den 3EM)

Bisschen ernüchtert war ich, als ich feststellte, dass der Eigenenergieverbrauch doch höher ist, als ich das erwartet hätte. Vor den Messwerten 2 Fotos meines temporären Messplatzes.

Links unten kommt der Strom rein, in traditionelles Reichelt KD-302 Energiemessgerät. (Als ich das vor Jahren erwarb, war es Testsieger bei der Messgenauigkeit für geringe Lasten und als geeignet für Energieverbrauchsmessungen von Standby empfohlen. Ist aber natürlich ungeeicht ...) Danach kommt eine 3er-Steckdose von Gosund mit Tasmota geflasht. Darin stecken hintereinander 5 Shelly Plug S, dann ein Shelly Plug S Plus und nochmals ein KD-302, danach kommt mit dem schwarzen Kabel als ohmscher Verbraucher eine 60 W Glühbirne. Da es doch tlws. um recht kleine Leistungen geht, habe ich halt mehrere Geräte hintereinander gestöpselt. Noch ne andere Ansicht:

Die 3er Steckdose hatte ich vor Jahren kalibriert (nicht geeicht) mit eine 100 W Glühbirne (die auch wirklich auf den Reichelt Geräten annähernd 100 W angezeigt hat). Die Shellys kann man meines Wissens nicht kalibrieren als End-Benutzer.

Ein paar Messergebnisse:

- Shellys benötigen etwa 0,8 W wenn Relais auf an ist. Scheint einigermaßen unabhängig von der Größe des Verbrauchers hinter dem Relais
- Shellys benötigen etwa 0.5 W wenn Relais auf aus ist. (Dazu konnte ich die nicht hintereinander schalten - habe drei parallel geschaltet für die Messung)
- Gosund 3er benötigt 0,6 W alle Relais aus, 1,0 W mit 1 Relais an, 1,4 W mit 2 Relais an, 1,7 W mit 3 Relais an, 1,8 W wenn zusätzlich die USB-Steckdosen an sind.
- Die Reichelt Messgeräte benötigen ca. 0,4 W

Ein Teil eines Messprotokoll:

Die Geräte habe ich hier Gosund, Shelly 1-5 und Shelly Plus genannt. Angezeigt ist die aktuelle Leistungsmessung in W (Pwr), der Durchschnitt von hier ca. 10 Minuten (Avg), Minimum, Maximum, numerische Integration der Leistung über die Zeit (-> Energie in kWh) und die mit den Geräten gemessene Energie über die Zeit. Die Reihenfolge der Geräte ist so wie der Strom reinkommt, zuletzt vor der Glühbirne ist das Plug Plus. An Avg, Min, Max sieht man, dass die Messungen an sich schon konsistent und sehr reproduzierbar sind. Absolute Genauigkeit ist leider nicht überragend - manche der Shellys zeigen vielleicht gut 5% zu wenig an. Die Werte hier kamen zustande mit der Glühbirne an.

Noch ein Hinweis von SkyBird1980

Zitat

maybe bringt es dir schon was wenn du die sleep time hoch setzt. Zumindest der ESP Teil wird dadurch merklich sparsamer.

In der API für den Shelly-Plug-S habe ich nix gefunden, womit man sleep time setzen könnte. Habe ich da was übersehen?

Für Tasmoto habe ich versucht mit Dynamic Sleep on und off und mit Parameter sleep 2 bis sleep 200 (das Maximum, was mir korrekt quittiert wurde - es geht um Millisekunden). Ich konnte keinen Unterschied messen, bei all den Einstellungen.

Die Shellys haben LEDs zur Statusanzeige. Ich kann keinen Unterschied messen, wenn die LEDs alle aus sind.

Ich kann auch keinen Unterschied messen, egal ob mein Programm eine Abfrage pro Sekunde macht, oder eine Abfrage pro Minute.

Und noch zur Genauigkeit: nicht so unerwartet, dass es da Abweichungen gibt. Das von mir kalibrierte Tasmota Gerät scheint immerhin die Kalibrierung über paar Jahre einigermaßen gehalten zu haben und bewegt sich so bei lediglich ca. 1% Abweichung (bei 60-100W Verbraucher) von den Reichelt Geräten. Bei den Shellys kann ich auch gut 5% erwarten. Wie das jetzt mit Blindleistung aussieht, ist fürs erste ungetestet.

Zitat von SkyBird1980

Bei dem Messaufbau - du misst mit der unterersten Steckdose die danach liegenden mit?

Genau. Das ist primär zur Konsistenzprüfung. die 0,8 W pro Shelly ist halt die Differenz zwischen den beiden Reichelt Geräten minus Leistungsaufnahme eines Reichelt und der 3er Steckdose geteilt durch die Anzahl der Shellys (bei mir 6). Wenn ich ohne Verbraucher (bis auf die Messgeräte) messe, sieht es so aus:

Da sieht man schön, wie die Differenz bei jeder Stufe geringer wird. Zeigt sogar ziemlich gut die 0,8 W zusätzlich pro Shelly. Wobei der letzte Shelly in der Reihe (der Plus) erst bei 0,4 W anspringt. Das ist grade in etwa der Durchschnittsverbrauch des Reichelt-Gerätes dahinter - daher zeigt er oft 0,0 W (und etwas zu kleinen Average). Bei den anderen passt es meines Erachtens erstaunlich gut und ist konsistent mit der Mittelung über die Gesamt-Differenz.

Das ist schon alles richtig. Ich will hier auch nicht missionieren, und anderen die Freude an ihren Geräten nehmen. Mich selbst wurmt es, dass meine 35 Plugs 30 W verbrauchen, wenn alle an sin. Ich will es auch niemanden krumm nehmen, den das nicht interessiert. Aber bitte auch nicht andersrum ...

Daher würde ich mich schon über Antwort freuen, wenn da mal jemand was anderes messen kann. Kenne ich ja auch von anderen Geräten, dass Faktor 2 leicht mal drin ist. Und wenn ich sehe, dass mein Fahrradcomputer auf Batterie "ewig" mit WLAN verbunden sein kann, sollte es daran alleine nicht liegen. Irgendwo habe ich 20 mA bei 3 V aufgeschnappt als typisch für ESP... - das sind 0,06 W. Was Lehmden1 zu den Relais geschrieben hat, scheint mir auch plausibel. Vielleicht gibt es da ja wirklich bessere Geräte.

Zum Messen selbst - so kompliziert wie ich, muss man es ja nicht machen. Aber 2 Energiemessgeräte braucht man halt mindestens, um den Eigenverbrauch eines der beiden zu messen. Da würde mich ein Messwert schon interessieren.

Zur Genauigkeit - hatte ja schon geschrieben, dass ich da nicht wirklich mehr erwartete. Ist aber trotzdem legitim, da mal zu vergleichen, soweit möglich. Natürlich bekommt man da nie die Verlässlichkeit von Profi-Messgerätschaften. Mein Shelly 3em stimmt übrigens seit ich es habe (ein paar Jahre) mit unserem Stromzähler innerhalb der Genauigkeitsklasse des Stromzählers überein. Welch Überraschung, der Stromzähler zeigt etwas mehr an. Mein Verdacht - das ist kein Zufall, und die Zähler werden gerne "ans hohe Ende der Genauigkeitsklasse geeicht". Aber vielleicht täusche ich mich da. Erinnert micht halt an die Streichholzschachteln mit immer genau 38 Hölzern (die 2 Abweichung von 40 sind erlaubt wegen Messungenauigkeit). Ansonsten ist die Messgenauigkeit für mich hier im Hobby-Bereich nicht entscheidend (auch nicht für Steuerung) - ist nur Antrieb und Freude daran.

Bei Gelegenheit flashe ich mal ein Shelly mit Tasmota und kalibriere ihn im Rahmen meiner Möglichkeiten

Hatte oben die Bitte

Zitat von buers

Vielleicht können einige von euch auch eigene Erfahrungen/Messungen beisteuern, auch mit anderer Funktechnik.

vorgetragen. Rückmeldungen nach über 1 Woche: exakt 0 Messungen. Finde ich bisschen schade, daher nochmals die Erinnerung, ob das nicht jemand mal schnell bei sich messen kann. Zwei Geräte (mit hinreichend Empfindlichkeit) genügen. Ich weiß ja, dass einige die hier im Smarthome-Forenbereich unterwegs sind, mehrere solche Plugs haben, und sicherlich auch manche klassische Energie-/Leistungs-Messgeräte. Um der Bitte nachzukommen muss man ja auch nicht zwingend mein Interesse an dem Overhead der Geräte teilen, sondern kann es als kleinen Gefallen an anderen Forenteilnehmer sehen.

Auch nicht abschrecken lassen durch langen Text/meinen komplizierten Aufbau. Dadurch konnte ich bisschen die Messgenauigkeit steigern und Konsistenz/Plausibilität prüfen und auch prüfen, ob der Energieoverhead von der Verbraucherlast abhängt. Hat auch gezeigt, dass die Plugs selbst konsistente Daten zu den beiden traditionellen Leistungsmessgeräten zeigten und dass auch zeitliche Schwankungen/Rauschen gering sind. Quantifizieren will ich aber die Genauigkeit keinesfalls.

Noch kleine Beobachtung am Rande: Die 6-fach hintereinander gesteckten Plugs wurden bei mir deutlich handwarm. Im Vergleich dazu: mein ca. 250 ml Mini-PC ohne Last (aber laufend mit paar selbstgeschriebenen Serveranwendungen) wird nicht fühlbar wärmer, als Zimmertemperatur.

Kannst ja so wie ich mindestens 2 davon hintereinander stecken, und schauen, was das erste anzeigt (nämlich den Verbrauch des zweiten). Zur Konsistenzprüfung dann noch hinten und vorne vertauschen. Falls die Leistung zu niedrig ist, damit das "anspringt" kannst du kleinen Verbraucher dran hängen - z.B. USB Ladegerät mit 5 W oder so.

(Mein Shelly Plug S Plus springt bei 0,4 W an, zeigt dann aber konsistente Werte zum klassischen Messgerät - wenn das klassische Messgerät 0,3 anzeigt, hängt der Plug auf 0,0. Mir ist schon klar, dass es in dem Bereich heikel wird bzgl. Genauigkeit ...)

Wenn du oder sonstwer Intersse hat: Um Messgenauigkeit der Plugs wenigstens einigermaßen zu beurteilen, können ohmsche Verbraucher dienen. Die wenigen Glühbirnen, die ich noch (für diese Zwecke) habe scheinen sehr nahe und konsistent an der aufgedruckten Leistung zu liegen. Auch Wasserkocher und Toaster (die sieht man dann auch gut auf einem Gerät wie Shelly 3EM, dessen Genauigkeit man mit dem Stromzähler plausibilisieren kann). Persönlich habe ich dann auch 2 Glühbirnen über Mehrfachstecker genommen - zeigt ob die Summe auch nah an den Einzelmessungen liegt.