Acht Energiekosten-Messgeräte für den Hausgebrauch

Energiekosten-Messgeräte entlarven Stromfresser im Haushalt. Im Test offenbaren sich einige Modelle als komfortabel, andere als präzise.

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Acht Energiekosten-Messgeräte für den Hausgebrauch
Von
  • Ernst Ahlers
Inhaltsverzeichnis

Die Energiepreise explodieren im Winter 2021/2022. Ein guter Zeitpunkt also, um den Energiebedarf in den eigenen vier Wänden zu optimieren und so die Kosten zu senken. Wie und womit das funktioniert, zeigt unsere Artikelserie mit dem Themenschwerpunkt Energiekosten sparen. Dieser Artikel erschien ursprünglich Ende 2019 als Beitrag bei heise+ – aus gegebenem Anlass veröffentlichen wir ihn heute noch mal frei verfügbar. Manche Geräte könnten jetzt nicht mehr oder mit anderem Innenleben erhältlich sein.

Hat die letzte Stromrechnung einen unerwarteten Sprung gemacht, dann steht die Frage im Raum: Welches neue Gerät oder welches geänderte Verhalten hat die Energiekosten hochgetrieben?

Das lässt sich manchmal schon durch Handauflegen klären: Ist beispielsweise der Lampensockel warm, auch wenn die Leuchte gerade kein Licht gibt, dann geht Leistung durch. Vielleicht hängt im Lampenfuß, wie in manchen Halogenleuchten aus dem letzten Jahrtausend, ein dicker Trafo direkt am Stromnetz und macht es sich kuschelig.

Schwerpunkt: Energiekosten sparen

Wer es genauer wissen will, nimmt ein Energiekosten-Messgerät, kurz EKM, und setzt es zwischen die Steckdose und den verdächtigen Verbraucher. Solche Geräte kann man sich beim Energieversorger leihen, es gibt sie aber auch für wenig Geld beim Elektronikhändler.

Wir haben acht repräsentative Modelle ins c’t-Labor geholt und ihnen messtechnisch auf die Stecker gefühlt: Darunter sind fünf EKM der Taschengeld-Klasse (10 bis 20 Euro), zwei mit besonderem Komfort durch Smart-Home-Schaltfunktion und Fernablesung sowie ein etwas teureres Exemplar, von dem wir uns besondere Präzision versprachen.

Wenn man wissen will, wie genau solche Geräte die Energie messen, ist ein kleiner Ausflug in die Physik unumgänglich. Wer allein den Strom in Ampere misst, weiß damit noch lange nicht, was der Betrieb eines elektrischen Verbrauchers kostet. Denn die Netzspannung darf zwischen 207 und 253 Volt schwanken und tut das in der Praxis auch. Da sie eben keine Konstante ist, reicht eine Strommessung allein nicht aus. Ohnehin würde man damit bei komplexen Lasten (Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom) nur die Scheinleistung in Voltampere (VA) messen. Die ist aber in Haushalten nicht für die Stromrechnung relevant.

Brauchbare Energiekosten-Messgeräte zum Dazwischenstecken erfassen deshalb Spannung und Strom simultan, und zwar mehrere tausendmal pro Sekunde, weil der Strom bei heute üblichen Verbrauchern oft alles andere als die lehrbuchmäßige Sinusform hat (nichtlineare Last). Das über die Messperiode – typischerweise eine Halbwelle der Netzspannung, bei 50 Hertz 10 Millisekunden – integrierte Produkt beider Größen ergibt die momentan bezogene Wirkleistung in Watt (W). Diesen Momentanwert summieren die EKM schließlich über die Betriebsdauer zur "verbrauchten" Energie (Wattsekunden, Ws, umgerechnet kWh).

Da sich in den Kandidaten die Zeit mit Quarzoszillatoren um mindestens eine Größenordnung genauer messen lässt als Spannung und Strom, entscheidet die Wirkleistungsmessung über die Genauigkeit der Energieanzeige und ist damit das in diesem Test interessante Merkmal.

Um die Genauigkeit eines Messgeräts zu beurteilen, braucht man eines, das selbst deutlich genauer ist. Wir nahmen dazu eines unserer Präzisionsleistungsmessgeräte LMG95, das mit einer Grundungenauigkeit von 0,03 Prozent spezifiziert ist und regelmäßig beim Hersteller kalibriert wird.

Die App zur Schaltsteckdose Voltcraft SEM6000 ist komfortabel, zeigt aber unrealistisch viele Stellen an: Aufs Tausendstel Watt präzise ist das Gerät gewiss nicht. Den spezifizierten Messfehler von ±1 Prozent ab 10 Watt darf man ihm aber glauben. So liegt der wahre Wert hier zwischen 10,0 und 10,2 Watt – für daheim genau genug.

An einer nichtlinearen Last von 2,8 Watt – wie etwa einer kleinen LED-Leuchte – liegt das LMG95 nach Berücksichtigung der separaten Fehler von Spannungs- und Strommesskanälen um höchstens 0,04 Watt daneben. Bei so kleinen Lasten darf man also die angezeigte Wirkleistung mit einer Nachkommastelle übernehmen.

Um vergleichbare Bedingungen zu schaffen, speisten wir den Messaufbau mit sauberen 230 Volt bei 50 Hertz aus einer einstellbaren Wechselspannungsquelle (AC-Source Agilent AG6813). Als Prüflasten mussten drei haushaltsübliche Leuchtmittel verschiedener Bauart sowie drei Netzteile herhalten.

Eine 60-Watt-Glühlampe stellt kein EKM vor Probleme: Sie zieht einen sinusförmigen Strom, der in Phase mit der Spannung ist, wie es in Physikbüchern als klassischer Fall eines ohmschen Verbrauchers geschildert wird. Heute üblicher sind aber andere Lasten: Eine 7-Watt-Energiesparleuchte verhält sich mit kapazitiver Phasenverschiebung schon etwas kritischer, ein 2,7-Watt-LED-Leuchtmittel wird mit seinem kleinen und vor allem nichtlinearen Strom von knapp 0,03 Ampere (Effektivwert, entsprechend 6,6 VA an 230 Volt) zum Prüfstein: Die EKM sollen zwar bis 16 Ampere messen können, aber auch bei kleinen Strömen noch genau arbeiten.

Die Stromform (hellblau) vieler Haushaltslasten ist heute alles andere als sinusförmig: Netzteile ziehen oft einen nadelförmigen Strom. Manche, oft die von Notebooks und Kompakt-PCs, wechseln bei zunehmender Last sogar die Betriebsart (links NUC-Netzteil bis ca. 40 Watt, rechts mit PFC). Ständige Wechsel können Energiekosten-Messgeräte so aus der Bahn werfen, dass sie unrealistische Werte anzeigen.

USB- und PC-Netzteile holen unter Last aus dem Stromnetz keinen sinusförmigen Strom. Er ist entweder garstig nadelförmig oder bestenfalls näherungsweise sinusartig, wenn die für bessere Stromnetzverträglichkeit vorgeschriebene Power-Factor-Correction im Netzteil die Nadeln "plattklopft". Wir nahmen als Repräsentanten dieser Verbraucherklasse ein USB-Ladegerät, ein ATX-PC-Netzteil sowie das Netzteil eines Kompakt-PCs (NUC8i5BEK). Letzteres hat nur eine Ausgangsspannung, das ATX-Netzteil hingegen mehrere, wozu auch eine separate Standby-Versorgungsschiene für den Ruhezustand gehört.

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Die Netzteile liefen in zwei Zuständen, erst mit kleiner Last (PC/NUC im Suspend-to-RAM, 2 Watt primär) beziehungsweise ohne Last (USB-Ladegerät, 0,1 Watt), dann mit moderater Belastung (PC/NUC idle bei 20 Watt, 10 Watt beim Ladegerät). Diese Lastpunkte steuerten wir reproduzierbar mit elektronischen Lasten an und konnten dann simultan die Anzeigen von Prüfling und Referenz notieren, um den relativen Wirkleistungsfehler bezogen auf die Referenz zu berechnen.

Um Serienstreuungen aufzudecken, haben wir stets zwei Exemplare eines Modells getestet. Lagen die Ergebnisse nah beieinander, was bei allen Prüflingen der Fall war, haben wir das bessere Resultat übernommen.