Spardosen mit Zählwerk

Sechs Zwischenstecker für das Energie-Monitoring

Elektrische Energie ist unsichtbar und die wenigsten Menschen wissen genau, wie viel sie davon mit welchen Gerätschaften im Haushalt verbrauchen. Erst, wenn Tools den Energiefluss visualisieren – auch über eine längere Zeit –, kann man sein Nutzungsverhalten reflektieren, ändern und Ressourcen schonen. Smarte Zwischenstecker machen den Verbrauch, aber auch das Einspeisen von Energie sichtbar.

Von Sven Hansen

Die elektrischen Gerätschaften werden mehr, doch der Zähler hängt irgendwo im Keller, Abschlagszahlungen werden grob geschätzt und am Ende trudelt eine verworrene Jahresendabrechnung des Energieversorgers ins Haus. Kein Wunder, dass sich viele Menschen beim Öffnen des dicken Briefes wie vor der Losbude am Jahrmarkt fühlen. „Muss ich nachzahlen oder bekomme ich gar etwas zurück?“ Dieses Jahr dürfte die Geschichte für alle ähnlich ausgehen: Ziemlich gewiss schauen sie machtlos auf ein dickes Loch im Portemonnaie.

Dabei ist er durchaus existent, der Zusammenhang zwischen eigenem Verhalten und dem daraus resultierendem Energieverbrauch. Den stetigen Energiefluss können Menschen zwar nicht wahrnehmen, mit ein wenig Technik lässt er sich allerdings sichtbar machen. Denn bis auf die wenigen Großverbraucher im Haushalt hängt jedes Gerät an einer eigenen Steckdose.

Zwischenstecker mit Display, wie wir sie in c’t 17/2022, S. 98 getestet haben, helfen vor allem beim kurzfristigen Energie-Check daheim. Die Domäne der smarten Messstecker hingegen ist das kontinuierliche Messen eines schwankenden Stromverbrauchs. Das ist durchaus sinnvoll, denn die wenigsten Verbraucher verhalten sich heutzutage wie eine alte Glühbirne. Letztere zieht konstant ihre 60 Watt, wenn sie leuchtet – und sonst eben nichts.

Die Situation ändert sich schon bei einfachen Kühlgeräten: Sie werfen ihren Kompressor an, legen wieder eine Pause ein und reagieren mit ihrem Verbrauch auf das Nutzerverhalten oder auch die Umgebungstemperatur. Ist der Stromverbrauch vielleicht unnötig hoch, weil Herd oder Spülmaschine in der Einbauküche zu dicht am Kühlgerät kleben? Ändert er sich durch Sonneneinstrahlung? Derlei Feinheiten fallen erst beim Blick auf eine langfristigere Statistik auf.

Testfeld

Im Test sind sechs Zwischenstecker, die den Energiefluss im jeweiligen Moment messen und statistische Informationen zur Langzeitnutzung liefern. Die Geräte von Gosund, Luminea und Ucomen stammen alle drei aus dem Universum des chinesischen IoT-Anbieters Tuya. Sie arbeiten mit dem gleichnamigen Clouddienst und kommen mit nur leicht angepassten Apps fürs Smartphone. Der günstige von Gosund ist besonders beliebt, da er vom Durchmesser kaum größer als ein Schukostecker ist, sodass mehrere Adapter nebeneinander in einer Mehrfachsteckdose Platz finden.

Mit ebensolchem Formfaktor wartet auch der Plug S von Shelly auf. Das Smart-Home-Zubehör des bulgarischen Herstellers sieht man oft bei DIY-Projekten, denn Shelly legt besonderen Wert auf die lokale Bedienbarkeit ohne Cloudzwang. Der WiFi Switch von der schweizerischen myStrom richtet sich explizit auch an Besitzer eines Balkonkraftwerkes, denn die getesteten Zwischenstecker visualisieren nicht nur den Verbrauch, sondern auch eingespeiste Energie – sie hat sogar einen Temperatursensor.

Bei diesen fünf handelt es sich um Zwischenstecker, die ohne zusätzliche Zentrale oder Gateway direkt im WLAN arbeiten. Doch eine Smart-Home-Zentrale steht in vielen Haushalten, ohne als solche wahrgenommen zu werden: Die DECT-fähigen Fritzboxen von AVM lassen sich mit Smart-Home-Zubehör ergänzen. Ebendarum rundet der Zwischenstecker Fritz-DECT 210 das Testfeld ab.

Einrichten

Bei den fünf WiFi-Kandidaten geht es zunächst darum, sie mit dem heimischen WLAN zu verbinden. Bei allen hilft die jeweilige App bei der Einrichtung; Shelly und die Apps auf Tuya-Basis nutzen Bluetooth, um den Erstkontakt zu den Zwischensteckern herzustellen. In einem zweiten Schritt wählt man das passende WLAN und hinterlegt das Passwort in der App. Bis auf AVMs Fritz-DECT braucht es hierfür bei allen Geräten zumindest einen Kundenaccount. Gosund, Luminea und Ucomen zwingen dazu, die Herstellercloud zu benutzen, das Einrichten funktionierte bei allen dreien problemlos.

Das können wir vom Shelly Plug S nicht behaupten. Die App verhaspelte sich im Test wiederholt beim Versuch, den Zwischenstecker ins WLAN zu hieven. Richtig kompliziert wird es, wenn es gilt, einen älteren Plug S mit kurzer ID einzurichten: Solche Zwischenstecker muss man zunächst im Accesspoint-Modus über das Webinterface ansprechen, um sie per Kurzbefehl (http://<shelly-ip>/longifyid) dazu zu bewegen, sich künftig mit 12-stelliger ID bei Shelly anzumelden. Mit der zuvor üblichen sechsstelligen ID wirft das System eine irreführende Fehlermeldung aus, nach der die Komponente bereits einem anderen Kundenkonto zugeschrieben ist. Auch bei einem zweiten Zwischenstecker, der schon mit neuerer Firmware geliefert wurde, führte erst der Umweg übers Webinterface zum Ziel.

Die myStrom-App favorisiert die Erstanmeldung per WPS und weist zu Recht darauf hin, dass die Anmeldung im Accesspoint-Modus ein Sicherheitsrisiko ist. Theoretisch könnten sich Angreifer auf einem Zwischenstecker genau in dem Moment anmelden, wenn dieser für kurze Zeit ein offenes WLAN aufspannt.

Sind die Zwischenstecker erfolgreich verbunden, ordnet man ihnen per App einen Namen zu und kann sie – so denn mehrere Exemplare vorhanden sind – nach Räumen gruppieren. Bis auf AVM und myStrom erlauben es alle Apps, ein eigenes Foto hochzuladen. Statt eines Piktogramms oder eines stilisierten Zwischensteckers zeigt die App so direkt das Gerät, dass am Zwischenstecker angeschlossen ist.

Bei AVMs Fritz-DECT 210 entfällt die WLAN-Anmeldung. Nach einem Druck auf die DECT-Taste von Gerät und Fritzbox verbindet sich der Zwischenstecker automatisch mit dem Router. Nach etwa 20 Sekunden taucht der Adapter anschließend in der Weboberfläche der Fritzbox unter den Smart-Home-Geräten auf.

Schalten und walten

Alle Zwischenstecker haben einen kleinen Taster, über den sie sich direkt am Gerät an- und ausschalten lassen. Das kann praktisch sein, wenn sie etwa mit programmiertem Abschalt-Timer direkt am Küchentresen zum Einsatz kommen. Ein Druck auf den Taster genügt, um Wasserkocher, Kaffeemaschine oder auch ein Bügeleisen unter Strom zu setzen. Nach einer über die App hinterlegten Zeitspanne schaltet der Zwischenstecker ab. Nur die 210er von AVM trennt Verbraucher zweipolig vom Netz, alle anderen trennen nur einen Pol. Geräte stehen – je nach Steckerposition – noch unter Spannung, selbst wenn sie ausgeschaltet sind.

Die Apps erlauben es, die Zwischenstecker einzeln oder zusammengefasst als Gruppe zu schalten. Bei Gosund, Luminea und Ucomen ist das durch die Cloudverbindung grundsätzlich auch außerhalb des WLANs aus der Ferne möglich, bei Shelly muss man die Cloudfunktion hierfür explizit freigeben. myStrom erlaubt die Fernsteuerung über den Umweg von myStrom Home und ein kostenpflichtiges Abo (30 Euro jährlich). Bei AVM ist es nötig, die Fritzbox für den Fernzugriff zu konfigurieren. Erst nach diesem Schritt ist es möglich, von außen auf die Zwischenstecker im System zuzugreifen. Positiv: Alle Geräte konnten wir auch nach Wegfall der Internetverbindungen im lokalen Netz bedienen. Selbst bei den Cloudkandidaten werden Direkteingaben vom Smartphone also lokal übertragen.

Messknechte

Alle sechs Kandidaten protokollieren den Stromverbrauch, sie messen aber auch das Einspeisen von Energie etwa durch ein Balkonkraftwerk. Dieses sollte streng genommen zwar nur per Wieland-Steckdose als Festinstallation am Netz hängen. In der Praxis nutzen die meisten Kunden jedoch den Schukostecker, sodass der Zwischenstecker die vom Mikrowechselrichter eingespeiste Solarenergie erfassen kann.

In der myStrom-App deklariert man dazu den Wi-Fi Switch als „Solar Panel / Stromproduktion“. Fortan wird die am Zwischenstecker gemessene Energie positiv bilanziert und in der App stehen zusätzliche „Solar Actions“ bereit. Diese Actions schalten abhängig von der am Solarpanel anfallenden Energie andere Komponenten des myStrom-Systems gezielt an und aus. Parameter wie die Anschalt- und Ausschaltverzögerung in Minuten sorgen dafür, dass die resultieren Automatik nicht zu zappelig agiert, indem sie auf das Licht- und Schattenspiel jedes am Herbsthimmel vorbeihuschenden Cumulus-Wölkchens reagiert.

Solche Solarfunktionen sind bei den anderen Herstellern nicht vorhanden, auch wenn diese eingespeiste wie verbrauchte Energie anzeigen. Die Shelly-App kann den Verbrauch über verschiedenen Komponenten hinweg summieren, immerhin lässt sich eine Steckdose mit angehängtem Balkonkraftwerk aus dieser Rechnung ausklammern. Keines der Testgeräte weist den Richtungswechsel des Energieflusses – etwa durch Vorzeichenwechsel – automatisch aus.

AVM hat immerhin in der neuesten Fritz-OS-Version 7.39 sprachlich auf den Umstand reagiert, dass die Zwischenstecker nicht mehr nur für die Verbrauchsmessung genutzt werden. Statt von Energieverbrauch ist nun von Leistung (Watt) die Rede.

Live und Langzeit

Den Live-Verbrauch zeigen alle Kandidaten brav in der App an, wobei sich in Sachen Mess(un)genauigkeit durchaus Unterschiede zeigen. Im c’t-Labor diente unser Präzisionsleistungsmessgerät LMG95 als Referenz beim Vergleich typischer Lasten. So waren die drei Zwischenstecker von Gosund, Luminea und Ucomen schlichtweg nicht zu gebrauchen, um Lasten unter 2 Watt zu erfassen. AVM und myStrom punkten hierbei, allerdings mit einer Messungenauigkeit von 5 Prozent. Positiv fiel hier Shellys Plug S aus dem Rahmen, der auch für unseren Kleinstverbraucher präzise Messwerte lieferte.

Bei unseren Prüflasten mit 20, 40 und 270 Watt ändert sich das Bild: Hier fällt ausgerechnet der Plug S mit 5 Prozent Messabweichung unangenehm auf, während alle anderen mit maximal 2 Prozent akzeptable Werte lieferten. Je höher die Lasten sind, desto weniger fällt der Messfehler ins Gewicht.

Shellys von der Bedienoberfläche her etwas überladene App liefert bei der Langzeitauswertung der Messergebnisse den mit Abstand besten Überblick. Zu jedem Zwischenstecker lässt sich unter dem Punkt „Status und Kontrolle“ eine Grafik als Balken, Linie oder geglättete Kurve anzeigen, die sich auf Wunsch über einen Tag, Monat oder ein ganzes Jahr erstreckt. Ähnlich ausführlich ist die statistische Auswertung in der myStrom-App, wobei die Bedienung leichter fällt. Die Statistik füllt den gesamten Screen aus und die App lässt sich für den Statistikmodus auch quer nutzen. Sie stellt neben den Verbrauchsdaten auch den vom Zwischenstecker gemessenen Temperaturverlauf dar.

Die statistische Auswertung der drei Tuya-Zwischenstecker ist recht unübersichtlich. Jeweils ein Monat erscheint als überlanger Zeitstrahl mit den täglich akkumulierten Verbrauchsdaten. Auf der Startseite listet die App immerhin alle bereits erfassten Monate und der jeweils verbrauchten beziehungsweise eingespeisten Kilowattstunden. Für die sporadische Erfolgskontrolle eines kleinen Solarprojektes mag das manch einem schon genügen.

AVMs MyFritz!-App weist lediglich Briefmarkenbildchen mit den Werten der letzten Stunde aus. Etwas auskunftsfreudiger ist AVMs Smart-Home-App. mehr erfahren möchte, muss sich auf dem Webinterface der Fritzbox anmelden. Dort finden sich vorgefertigte Zeitfilter und auch eine Exportmöglichkeit der Daten als CSV-Datei. Eine Langzeitarchivierung der fein aufgelösten Messdaten ist nicht möglich, selbst wenn die Box auf ausreichend Speicher in Form eines USB-Sticks oder einer Web-DAV-Anbindung zurückgreifen kann. Wer eine solche Auswertung benötigt, muss sich Datenauszüge per Mail zuschicken lassen und archivieren.

Smart Home

Bis auf den Fritz-DECT 210 lassen sich alle Zwischenstecker von Haus aus per Sprache bedienen, wenn sie zuvor mit Alexa oder Google Home verknüpft wurden. myStrom ist auch mit Apples Homekit kompatibel. AVM überlässt es Fremdanbietern, sich um die Integration der eigenen Smart-Home-Komponenten zu kümmern. So gibt es für Alexa oder Google Home keinen offiziellen Skill, mit „FB Smart Home“ jedoch einen gangbaren Weg, die Sprachsteuerung zu aktivieren. Einziger Haken: Für diesen Weg muss man einen Zugang zur Fritzbox einrichten, die Smart-Home-Steuerung freigeben und diesen beim Fremdanbieter hinterlegen. Es wäre einem wohler, wenn Hersteller AVM den unbekannten Dritten überflüssig machen würde.

Die Geräte von myStrom und Ucomen sprechen mit dem Metadienst IFTTT. myStrom liefert dabei die meisten Trigger für per IFTTT ausgelöste Aktionen im Smart Home. Mit Schwellwerten legt man fest, ob das Portal oberhalb oder unterhalb einer bestimmte Last eine Aktion ausführt. Das funktioniert auch mit dem Temperatursensor des Zwischensteckers, der ebenfalls als Ausgangspunkt für eigene Regeln taugt. Natürlich kann IFTTT den WiFi Switch auch im Rahmen eigener Applets schalten. Von den drei Tuya-Geräten lässt sich nur der Ucomen-Zwischenstecker via IFTTT nutzen, beschränkt sich dabei allerdings auf Schaltvorgänge. Verbrauchsinformationen lassen sich also nicht als Auslöser nutzen.

Will man die Zwischenstecker in bestehende Smart-Home-Projekte via OpenHAB, HomeAssistant oder Homey einbinden, trennt sich die Spreu vom Weizen. MyStrom und Shelly lassen sich mit vorgefertigten Plug-ins direkt über den REST-Api oder via MQTT ansteuern. Bei AVM führt der Weg wie auch bei der Sprachsteuerung immer über die Fritzbox als Zentrale. Wegen der großen Verbreitung in Deutschland finden sich auch für die Fritz-DECT meist vorgefertigte Plug-ins, die die Integration erleichtern.

Dass Einbindung nicht gleich Einbindung ist, zeigt sich spätestens bei den drei Tuya-Kandidaten. Sie arbeiten über die Cloud, die über Tuyas IoT-Portal (iot.tuya.com) durchaus Informationen herausgibt. Legt man hier einen Account an und verknüpft ihn mit dem App-Zugang, gibt das Portal einen Überblick über sämtliche am Account angemeldeten Tuya-Komponenten und generiert auf Wunsch eine Access ID nebst zugehörigem Secret Code. Mit den Zugangsdaten kann etwa die Smart-Home-Plattform HomeAssistant die Sensordaten aus der Cloud auslesen und lokal archivieren. Die Zwischenstecker von Gosund und Ucomen liefern danach alle Live-Verbrauchsdaten an die Smart-Home-Zentrale – beim Luminea-Zwischenstecker ist dies hingegen nicht möglich. Wer die Leistungserfassung mehrerer Zwischenstecker über eine Zentrale bündeln möchte, muss auf solche Feinheiten achten.

Um die besonders günstigen Tuya-Komponenten vom Cloud-Zwang zu befreien, finden sich im Netz viele Projekte rund um die alternative Firmware Tasmota. Der äußerlich fast identische Gosund sp111 etwa ist wegen des Formfaktors sehr beliebt, aber nur noch gebraucht zu kaufen. Interessanterweise haben die Hersteller auf die Hacking-Szene reagiert und bieten Zwischenstecker mit vorinstallierter Tasmota-Firmware an. Wer mit der cloudfreien Alternative experimentieren möchte, muss also nicht mehr notgedrungen zum Hacker-Hoodie greifen.

Fazit

Wer nur einem einzigen Verbraucher ausführlich auf die Finger schauen will, ist mit der Kombination aus Zwischenstecker und App bei allen Kandidaten im Rahmen ihrer Genauigkeit gut aufgehoben. Ob die Daten einem Cloudanbieter anvertraut oder nicht, bleibt jedem selbst überlassen. Ein einzelner Zwischenstecker lässt sicherlich kaum Rückschlüsse über seinen Besitzer zu. Bei mehreren Messstellen kann sich jedoch schnell ein Bild ergeben, denn unterschiedliche Verbraucher lassen sich anhand ihres Entnahmeprofils durch KI-Algorithmen leicht identifizieren.

Mit Smart-Home-Zentralen verknüpft liefern bis auf den Luminea-Zwischenstecker alle Kandidaten genug Live-Daten, um eine detaillierte Verbrauchsstatistik aufzubauen. Damit werden auch schleichende Prozesse wie der Effizienzverlust eines Kühlgerätes über mehrere Jahre sichtbar. Für lokale Projekte sind die Geräte von myStrom und Shelly besonders gut geeignet.

Erst durch die langfristigere Analyse der Verbrauchsdaten entsteht so etwas wie ein Bewusstsein für den Energiefluss im Heim. Strom kommt dann eben nicht einfach nur aus der Steckdose, sondern wird – grafisch aufbereitet und mit schicken Euro-Preisschildern belegt – nicht erst durch den Schmerz der Jahresendabrechnung erfahrbar. Wer es schafft, das eigene Bewusstsein und das des ein oder anderen Mitbewohners im Haushalt zu schärfen und selbst produzierte Energie effizienter nutzt, kann am Ende durchaus ein paar Euro sparen. (sha@ct.de)