Stromverbrauch in Gewerbegebäuden unterzählen

Die Unterzähler eines Gewerbestandorts ergeben selten genau den Wert des Hauptzählers. Kabel- und Transformatorverluste, nicht erfasste Stromkreise und die zulässigen Fehler jedes Zählers und Stromwandlers verursachen Abweichungen. Montagefehler erzeugen weitere Abweichungen, und nur diese sind ein Defekt. Eine Unterzählerstruktur funktioniert, wenn die ersten drei Beiträge hinreichend bekannt sind, um den vierten zu erkennen.

Hauptzähler, Unterzähler und Anlagendaten

An einem Gewerbestandort gibt es meist drei Quellen für Stromdaten:

Diese drei Quellen können aus guten Gründen voneinander abweichen. Ein Wechselrichter meldet Leistung an seinen eigenen Klemmen; manche Modelle melden Gleichstromleistung. Der Hauptzähler misst am Netzanschluss, umfasst damit Kabel- und Transformatorverluste des Standorts und sieht bei eigener Erzeugung nur den Nettostromfluss. Zeichnen Sie die Stromkreise auf, bevor Sie eine Differenz als Fehler werten.

Weshalb Standorte Unterzähler einsetzen

Der Hauptzähler zeigt, ob die Nachtlast gestiegen ist. Unterzähler zeigen, ob Kälteanlage, Lüftung oder Beleuchtung dafür verantwortlich sind. Zur monatlichen Lastspitze zeigen sie, welche Systeme liefen; der Lastfaktor-Rechner vergleicht die Spitze mit dem Mittelwert.

In England gilt Approved Document L, Band 2, Absatz 5.17, für Neubauten und für Bestandsgebäude, wenn feste Gebäudetechnik bereitgestellt oder erweitert wird. Endverwendungen wie Heizung, Beleuchtung und Kühlung sollen so unterzählt werden, dass mindestens 90 % des jährlichen Verbrauchs jedes Energieträgers einer Endverwendung zugeordnet werden können. Die Messung soll außerdem einen Vergleich des tatsächlichen Verbrauchs mit der Prognose aus der Planung erlauben sowie Mieter und erneuerbare Systeme getrennt erfassen. Gebäude mit mehr als 1.000 m² gesamter Nutzfläche sollen eine automatische Zählerablesung und Datenerfassung haben. Für die Methode verweist der Absatz auf CIBSE TM39. Approved Document L nennt die Ausgabe von 2009; CIBSE ersetzte sie 2026 durch TM39 Building metering and monitoring mit zusätzlichen Hinweisen zu Genauigkeitsklassen, MID-zugelassenen Zählern und dem Abgleich von Unterzählern mit dem Versorgungszähler.

Messpunkte auswählen

Halten Sie fest, welche Fragen die Daten beantworten müssen und wer auf jede Antwort reagieren wird. Wählen Sie dann die kleinste Menge an Messpunkten, die diese Fragen beantwortet.

Ordnen Sie die Lasten nach geschätzter jährlicher Energie: Typenschildleistung in kW × typischer Lastanteil × Betriebsstunden pro Jahr. Eine Kälteanlage mit 90 kW, die 3.000 Stunden bei 50 % Last läuft, verbraucht etwa 135.000 kWh jährlich. Ein Aufzugsmotor mit 5 kW, der 2.000 Stunden bei 20 % Last läuft, verbraucht etwa 2.000 kWh. Erfassen Sie die Lasten in dieser Reihenfolge, bis der benötigte Anteil abgedeckt ist. Für Approved Document L sind das 90 % jedes Energieträgers.

Einige Messpunkte brauchen unabhängig von ihrer Größe einen Zähler. Messen Sie jedes System mit Zeitplan, Sollwert oder Steuereingang, denn dort lässt sich eine Einsparung erzielen und belegen. Messen Sie jeden Mieter oder jede Kostenstelle, deren Verbrauch weiterberechnet werden muss. Messen Sie PV-Anlagen, Batterien und Generatoren: Sie verändern den Stromfluss am Hauptzähler; ohne sie lassen sich die Standortwerte nicht erklären.

Zählerhierarchie aufzeichnen

Setzen Sie den Hauptzähler an die Spitze, jede Verteilung darunter und jeden Unterzähler an seine Stelle. Markieren Sie Stromkreise ohne Unterzähler sowie Zähler auf der anderen Seite eines Transformators. Diese Hierarchie zeigt den Umfang jedes Zählers und ermöglicht den Abgleich:

Hauptzähler = Summe der unmittelbar nachgeordneten Unterzähler + ungemessene Lasten + Verluste

Die meisten Verluste entstehen in den Kabeln zwischen übergeordnetem Zähler und Verteilungen sowie in dazwischenliegenden Transformatoren. Ohmsche Verluste steigen mit dem Quadrat des Stroms; als Anteil der übertragenen Leistung steigen sie ungefähr proportional zum Strom. Bei Leistungsfaktor eins verliert eine Unterverteilung, deren Zuleitung bei Volllast für 2 % Spannungsfall ausgelegt ist, unter Volllast etwa 2 % ihrer Leistung als Wärme und bei konstanter Halblast ungefähr 1 %. Schätzen Sie den Verlust anhand von Intervallwerten. Ein Monatsmittel unterschätzt ihn: Eine Verteilung, die die halbe Zeit bei 20 % und die andere Hälfte bei 80 % Last läuft, hat denselben Mittelwert, verliert aber etwa 1,4 % ihrer Energie.

Bei PV-Anlage oder Batterie sieht der Hauptzähler nur den Nettostromfluss. Messen Sie die Ausgangsleistung des PV-Wechselrichters und die Batterie auf der AC-Seite mit getrennten Bezugs- und Einspeisezählern. Schreiben Sie die Vorzeichenkonvention in die Zählerhierarchie. Dann gilt:

Standortverbrauch = Netzbezug − Netzeinspeisung + PV-Erzeugung + Batterieentladung − Batterieladung

Der Leitfaden zu negativer Leistung und Zählerabgleich zeigt, wie Sie Vorzeichen prüfen und Zähler über denselben Zeitraum vergleichen.

Toleranz für den Abgleich festlegen

Legen Sie die Toleranz für jeden übergeordneten Zähler fest, bevor Sie das Ergebnis ansehen. Berücksichtigen Sie die Genauigkeitsklassen aller Zähler und Stromwandler beim tatsächlich auftretenden Strom, Kabel- und Transformatorverluste sowie die Unsicherheit jeder Schätzung für einen ungemessenen Stromkreis.

Der zulässige Verhältnisfehler eines Stromwandlers wächst, wenn der Strom deutlich unter seinem Nennwert liegt. IEC 61869-2 erlaubt für einen Klasse-1-Stromwandler ±1 % bei 100 % und 120 % Nennstrom, ±1,5 % bei 20 % und ±3 % bei 5 %. Ein Klasse-0,5S-Stromwandler hält ±0,5 % bis 20 %, danach ±0,75 % bei 5 % und ±1,5 % bei 1 %. Ein 400-A-Stromwandler der Klasse 1 an einer Verteilung mit normalerweise 40 A läuft bei 10 % seines Nennwerts, zwischen den Grenzen ±1,5 % und ±3 %. Dimensionieren Sie den Stromwandler für die tatsächliche Last oder wählen Sie eine S-Klasse, wenn die Last lange niedrig bleibt. Der Rechner für Stromwandlerverhältnis und Bürde prüft den Betriebspunkt.

Ein übergeordneter Zähler erfasst beispielsweise 42.000 kWh in einem Monat. Vier Unterzähler erfassen zusammen 38.900 kWh, jeweils ungefähr 9.700 kWh. Alle fünf Zähler sind Klasse 1 nach IEC 62053-21, mit ±1 % im normalen Strombereich, und nutzen Klasse-1-Stromwandler bei 20 % bis 100 % Nennstrom. Für eine Beleuchtungsverteilung ohne Zähler werden 1.800 kWh geschätzt, für Brandmelde- und Sicherheitstechnik 300 kWh. Die Zuleitungen laufen konstant bei Halblast und sind für 2 % Spannungsfall ausgelegt. Ihre Verluste betragen also etwa 1 % oder 420 kWh. Der unerklärte Rest ist:

42.000 − 38.900 − 1.800 − 300 − 420 = 580 kWh oder 1,4 % des übergeordneten Werts

Nun folgt das Fehlerbudget. Jeder Zähler mit seinen Stromwandlern kann um bis zu √(1² + 1,5²) ≈ 1,8 % abweichen. Das sind beim übergeordneten Zähler etwa 760 kWh und bei jedem Unterzähler etwa 175 kWh. Jede Schätzung bekommt ihre eigene Unsicherheit: ±20 % für Beleuchtung (360 kWh) und Sicherheitstechnik (60 kWh), da sie aus Anschlusswert und Stunden abgeleitet werden, sowie ±50 % für die Verluste (210 kWh). Bei voneinander unabhängigen Fehlern ergibt die Wurzel aus der Summe der Quadrate:

√(760² + 4 × 175² + 360² + 60² + 210²) ≈ 940 kWh oder 2,2 % des übergeordneten Werts

Der Rest von 580 kWh liegt innerhalb dieses Bereichs und belegt deshalb keinen Fehler. Im ungünstigsten Fall mit gleichgerichteten Fehlern sind es etwa 2.090 kWh. Ein Rest von 4.000 kWh liegt außerhalb beider Grenzen und deutet auf einen fehlenden Stromkreis oder einen Montagefehler aus dem nächsten Abschnitt hin. Vergleichen Sie kumulative Zählerstände zu denselben Anfangs- und Endzeitpunkten und verfolgen Sie den Rest jeden Monat. Wächst er, wurde oft eine neue Last ohne Zähler angeschlossen.

Montagefehler erkennen

Jeder dieser Fehler hinterlässt ein Muster in den Daten. Prüfen Sie ihn bei der Inbetriebnahme vor dem ersten Abgleich:

Bei einem Zählerwechsel erfassen Sie Zeitpunkt, letzten Stand des alten und ersten Stand des neuen Zählers. Der Verbrauch über den Wechsel hinweg ist der Zuwachs des alten Zählers bis zum Wechsel plus der Zuwachs des neuen danach. Ersetzen Sie einen Stromwandler durch einen mit anderem Verhältnis, speichern Sie das neue Verhältnis mit seinem Wirksamkeitsdatum; frühere Daten behalten ihre bisherige Skalierung.

Vorhandene Zähler weiterverwenden

Hauptverteilungen, Kältemaschinen und Generatoren haben oft Multifunktionszähler mit bisher ungenutztem RS-485-Anschluss. Listen Sie für jeden Zähler Modell, Schnittstelle und Stromwandlerverhältnis auf sowie, ob ihn bereits ein anderes System abfragt:

Auf jedem RS-485-Bus mit Modbus RTU kann nur ein Master arbeiten. Wenn ein BMS den Zähler bereits abfragt, vereinbaren Sie vor dem Anschluss, wer ihn auf welche Weise ausliest.

Mieter anhand von Unterzählern abrechnen

In Großbritannien muss ein Gas- oder Stromzähler, der zur Abrechnung durch einen Versorger oder Vermieter verwendet wird, einer zugelassenen Bauart entsprechen. Für Strom erfolgt die Zulassung nach den Measuring Instruments Regulations 2016 oder den Meters Regulations 1998 (Office for Product Safety and Standards). In der EU erfasst die Messgeräterichtlinie Wirkenergiezähler in Anhang V (MI-003). Sie definiert Klassen A, B und C. Verlangt ein Mitgliedstaat Messungen für gewerbliche oder leichtindustrielle Nutzung, muss er jeden Klasse-B-Zähler zulassen; für bestimmte Zwecke darf er Klasse C verlangen. Der Anhang betrifft nur den Zähler. Externe Stromwandler gehören nicht dazu.

Klasse 0.5S nach IEC 62053-22 ist eine Leistungs- beziehungsweise Genauigkeitsklasse, keine Bauartzulassung. Verlangen Sie vor der Abrechnung die Zulassungsbescheinigung für das genaue Zählermodell. Der Leitfaden zur hochgenauen Strommessung erklärt den Unterschied.

Die Höchstpreisvorgabe für die Weiterveräußerung von Ofgem gilt, wenn Strom für häusliche Nutzung oder irgendeine Form der Unterkunft weiterverkauft wird, einschließlich Ferienwohnungen. Der Weiterverkäufer darf dann je Einheit nicht mehr berechnen, als er selbst bezahlt hat. Der Grundpreis wird anteilig nach den von jeder Partei bezogenen Einheiten verteilt. Nutzt der Weiterverkäufer selbst einen Teil des Gebäudes oder betreibt gemeinsame Einrichtungen, trägt er seinen eigenen Anteil.

Für die Weiterveräußerung an Gewerbemieter gilt diese Vorgabe nicht; der Mietvertrag bestimmt die Kosten. Schreiben Sie das Verfahren hinein: Arbeitspreis, Verteilung von Grund- und Leistungspreisen und Umlage der Gemeinschaftsflächen. Messen Sie gemeinschaftlich genutzte Bereiche nach Möglichkeit separat. Wird ihr Verbrauch nur als Rest berechnet, enthält er auch alle Zählerfehler und nicht erfasste Mieterlasten.

Kabelgebunden oder drahtlos

Bei kabelgebundenen Unterzählern entsteht ein Großteil der Kosten durch das Datenkabel: Leitungsweg, Kabeltrasse, Brandabschottung an jeder Trennwand und Montagezeit im genutzten Gebäude. Der Zähler ist nur ein kleiner Teil. Der Vergleich von kabelgebundener und drahtloser Messung behandelt auch RS-485-Busgrenzen und Funkkapazität.

Ein drahtloser Zähler spart das Datenkabel, nicht die Elektroarbeiten. Für kW-Werte braucht er einen abgesicherten Spannungsanschluss an jeder Phase, den eine qualifizierte Elektrofachkraft installieren muss.

Führen Sie vor der Bestellung eine Funkmessung durch. Die Zigbee-Geräte von EpiSensor arbeiten bei 2,4 GHz und erreichen zwischen Geräten in Innenräumen bis zu 50 m. Jedes netzversorgte Gerät leitet Daten seiner Nachbarn weiter; jeder installierte Zähler erweitert so das Mesh. Ein geschlossener Stahlverteiler oder ein Technikraum hinter einer Stahltür kann die Verbindung vollständig blockieren. Testen Sie am tatsächlichen Montageort bei geschlossenen Türen der Verteilung und des Technikraums. Scheitert der Technikraum, platzieren Sie ein netzversorgtes Gerät so, dass es sowohl den Technikraum als auch das nächstgelegene funktionierende Gerät erreicht, und testen Sie erneut.

Datenintervall auswählen

Passen Sie das Intervall an die Datennutzung an:

Speichern Sie den fortlaufenden kWh-Zählerstand neben Intervallwerten. Damit lassen sich Intervalle nachträglich berechnen; der Stand überbrückt Kommunikationslücken. Kennzeichnen Sie einen fehlenden Wert als fehlend. Speichern Sie ihn niemals als null.

Versehen Sie jeden Wert mit einem UTC-Zeitstempel einer synchronisierten Uhr und legen Sie fest, ob ein Intervall seinen Anfangs- oder Endzeitpunkt trägt. Richten Sie die Intervalle an den Abrechnungsperioden des Versorgers aus, die in Großbritannien 30 Minuten betragen. Schon einige Minuten Versatz verhindern den Vergleich einer Lastspitze mit der Rechnung. Der Leitfaden zu Telemetrie-Zeitstempeln erläutert Quellzeit und Uhrensynchronisierung.

Beispiel: Nachtlast

Ein Gebäude bezieht nachts 18 kW. Bei unbelegtem Gebäude erwartet der Betreiber 10 kW. Die Differenz beträgt zehn Stunden lang 8 kW oder 80 kWh pro Nacht. Bei 0,25 £/kWh sind das 20 £ pro Nacht:

Unterzähler an den Hauptverteilungen verorten den größten Teil der Differenz an der Lüftungsverteilung. Die Lüftungsanlagen laufen die ganze Nacht, weil ein Zeitplan manuell übersteuert und danach nicht wiederhergestellt wurde.

Messen Sie nach der Korrektur die Einsparung am Zähler der Lüftungsverteilung. Der Hauptzähler vermischt sie mit jeder anderen Änderung im Gebäude. Vergleichen Sie den Median des nächtlichen Energieverbrauchs über zwei vergleichbare Wochen vor und nach der Korrektur, mit gleichen Wochentagstypen und ähnlichen Außentemperaturen. Sinkt der Median von 95 auf 23 kWh, sind das 72 kWh pro Nacht beziehungsweise rund 26.300 kWh und 6.570 £ pro Jahr. Berichten Sie diesen Wert. Die erste Nacht nach der Korrektur mal 365 ist keine Messung. Der Leitfaden zur nächtlichen Grundlast vertieft die Auswertung.

Mit einem Pilotbereich beginnen

Wählen Sie für den Piloten einen Bereich mit schwierigen Fällen: einen deutlich überdimensionierten Stromwandler, eine Verteilung hinter langer Zuleitung oder Transformator, einen aufklappbaren Stromwandler an einem bestehenden Kabel und den schlechtesten Funkort des Standorts, oft ein Technikraum im Untergeschoss. Prüfen Sie jeden Messpunkt vom Leiter bis zum Bericht. Trennen Sie bei einem Zähler eine Stunde lang die Kommunikation und stellen Sie sie wieder her. Die Historie muss eine Lücke zeigen und der Zählerstand ohne Sprung weiterlaufen. Die Checkliste zur Inbetriebnahme nennt die aufzubewahrenden Nachweise.

Erweitern Sie das System, wenn die Verteilungen des Piloten mindestens vier Wochen lang innerhalb der vorab festgelegten Toleranz mit ihrem übergeordneten Zähler übereinstimmen und jede Lücke markiert ist. Der Leitfaden zur Auswahl eines Energiemonitoringsystems nennt Fragen an Anbieter vor dem Piloten.

Unterzählung mit EpiSensor

Ein ZEM-Strommonitor wird mit angeschlossenen, auf das Gerät kalibrierten Stromsensoren geliefert. EpiSensor bewertet Zähler und Sensoren gemeinsam als Klasse 0.5S nach IEC 62053-22. Der Stromwandlerbeitrag zum obigen Fehlerbudget ist daher bereits in der Geräteklasse enthalten; am Standort muss kein Stromwandlerverhältnis eingestellt werden. Jeder Sensor muss trotzdem auf dem Leiter seiner Phase sitzen. Der ZEM sendet Messwerte über das Zigbee-Mesh. Seine Genauigkeitsklasse ist keine Bauartzulassung für die Abrechnung; vor einer Weiterberechnung an Mieter gelten die oben genannten Regeln.

Eine ZMB-Modbus-Schnittstelle, eine ZHM-M-Bus-Schnittstelle oder ein ZPC-Impulszähler liest vorhandene Zähler aus. Alle melden an ein Gateway mit Edge, das die Historie vor Ort hält.

In Edge kann ein berechnetes Gerät den Rest für den Abgleich ausgeben. Ist der übergeordnete Zähler der erste Eingang, veröffentlicht der Ausdruck $1-($2+$3+$4) den Rest darunter als eigenen Sensor, der grafisch dargestellt und exportiert werden kann. Legen Sie das Verhalten bei veralteten Eingangswerten fest. Bei Use the last value bleibt ein stummer Unterzähler auf seinem letzten Wert und der Rest erscheint normal. Bei Treat as zero springt der Rest um die Last dieses Zählers und sieht wie eine neue ungemessene Last aus. Stellen Sie When an input is stale auf Emit null instead of computing. Dann wird kein Rest veröffentlicht, bis alle Eingänge wieder melden, und die Historie zeigt eine Lücke. Die Standardschwelle für veraltete Eingänge beträgt fünf Minuten. Die Anwendung zur Mieter-Unterzählung zeigt ein vollständiges System; die Reihe zu Messung und Stromwandlern vertieft Stromwandlerauswahl und Zählergenauigkeit.