Smappee findet Ihre Geräte. Wie funktioniert das?

Smappee findet Ihre Geräte. Wie funktioniert das?

Smappee findet nach einigen Tagen des Anlernens Ihre Geräte. Es nennt Ihnen aber nicht den Namen und die Art des Geräts. Es gibt Hunderttausende von verschiedenen Geräten und Herstellern. Wir verfügen nicht über diese Datenbank mit allen Signaturen dieser Geräte (Kühlschränke, Fernseher...), um Smappee das Gerät automatisch bezeichnen lassen zu können.

Smappee kann aber die verschiedenen Geräte ermitteln, die Sie in Ihrem Haushalt haben, da jedes davon den Strom in unterschiedlicher Weise nutzt.

Ein Kühlschrank beispielsweise ist mit einem Elektromotor ausgestattet, der den Kompressor antreibt. Startet der Motor aus einer Ruheposition, muss er innerhalb eines Sekundenbruchteils mehr Leistung aufbringen (und somit mehr Strom verbrauchen), bis die Kühlflüssigkeit zirkuliert. Nehmen wir nun an, Ihr Kühlschrank benötigt zu Beginn der Kühlung eine Leistung von 45 Watt. Nach einem typischen Zeitraum von 5, 10, … Minuten wird Ihr Kühlschrank den Sollwert von 4°°C erreicht haben, und der Motor beendet den Kühlvorgang. Die in Ihrem Haushalt gemessene Gesamtleistung (d. h. die Gesamtheit aller Ihrer Geräte zu diesem spezifischen Zeitpunkt) wird dann plötzlich reduziert, da Ihr Kühlschrank gerade den Kühlvorgang beendet hat. Man würde nun eine Verringerung der Leistung um 45 W (entsprechend der Anfangsleistung zu Beginn des Vorgangs) erwarten, aber in der Praxis ist eine weniger starke Verringerung zu beobachten, etwa 40 W (da der Motor, wenn er einmal in Betrieb ist, weniger Leistung benötigt). Smappee vergleicht diese Leistungsveränderungen mithilfe statistischer Methoden (z. B.: Ich messe +45 W, dann -40 W, dann wieder +45 W, dann -40 W usw.). Natürlich ist es nicht so einfach, weil sich Dutzende anderer Geräte in der Zwischenzeit ein- und ausschalten, oder weil gewisse Geräte mit einer Leistung von beispielsweise 2.000 W sehr leicht Schwankungen um 40 W aufweisen können, wenn sie den Strom für ihre Leistung beziehen. Somit besteht die Herausforderung darin, die Leistungsveränderungen dem richtigen Gerät zuzuordnen. Dazu kommen zahlreiche andere Erschwernisse, etwa Dimmer (bei denen die Leistung von beispielsweise 10 W bis 250 W für dimmbare Beleuchtung reicht), LED-Fernseher (je nach dem Film, den Sie ansehen, schwankt die Leistung der LED sehr stark!), usw.

 

Dennoch haben wir gute Erfolge erzielt und können Lasten („Loads“) oder Geräte („Appliances“) ermitteln und klassifizieren, die ein- und ausgeschaltet werden.

Ich vergleiche Smappee gerne mit Shazam, der App zum Erkennen eines Songs, den Sie hören. Wir alle würden es akzeptieren, wenn uns die App bei vielen Hintergrundgeräuschen oder anderen Tonquellen wie sprechenden Menschen oder einem laufenden Radio mitteilen würde, dass sie die Melodie nicht erkannt hat. Im Fall von Smappee sind wir ständig mit Hintergrundgeräuschen konfrontiert (Ladegeräte, Standby-Verbrauch der Geräte, Pumpen, Lichter usw.), aber auch mit mehreren gleichzeitig verwendeten Geräten, die alle gleichzeitig in demselben „Pub ihre elektrische Melodie singen“. Wenn also der „Bariton“ singt (Ihr Wäschetrockner mit 3.500 W, ..), lässt sich die zarte Stimme Ihrer LED-Leuchte nur schwer vernehmen (10 W).

Anders ausgedrückt, Smappee hört sich all diese singenden Geräte in Ihrem Haushalt an (indem es die Gesamtleistung misst, die Ihr Haushalt bezieht, und das Tausende Male pro Sekunde). Es erkennt dann die verschiedenen „Melodien“ (Geräte), kennzeichnet sie mit „Find me 1“ (erstes erkanntes Gerät bzw. erste erkannte „Melodie“), „Find me 2“, usw.

 

So installieren Sie Smappee in einem Einphasensystem

 

Die verschiedenen Melodien oder Geräte werden dem Benutzer angezeigt, nachdem Smappee diese mehrere Male gehört hat. Dadurch weiß es, dass es sich nicht nur um ein zufälliges Geräusch oder eine Kombination anderer Melodien handelt. Das braucht eine gewisse Zeit, und Smappee muss einige „Ein- und Aus“-Ereignisse gehört oder zuverlässig gemessen haben, bevor dem Nutzer angezeigt wird: „Smappee found a new Appliance:  Find me 12!“ (Smappee hat ein neues Gerät gefunden: Neues Gerät – 12!“)

Da Smappee nicht über diese „große Datenbank“ mit allen Gerätetypen und ihrem „Stromverbrauchs-Fußabdruck“ verfügt, ist es nicht möglich, das ermittelte Gerät zu bezeichnen. Somit erstellt Smappee eine Liste von gefundenen „Find me XX“-Geräten, die Sie bezeichnen bzw. identifizieren sollten.

Das Gerät „Neues Gerät – 12“ zu finden, ist eine interessante Übung, zumindest, wenn Sie den Energie-Fußabdruck Ihres Haushalts wirklich begreifen oder wissen möchten, wie viel Leistung und Energie der Kühlschrank oder die Mikrowelle bezieht. Im Grunde macht es ja auch Spaß, wie ein Energiespar-Spiel.

Wie gut funktioniert das?

Ich hoffe, Sie verstehen, wie schwierig es für Smappee sein wird, die diversen Geräte in Ihrem Haushalt zu ermitteln, und dass es manchmal, wenn sich mehrere Geräte gleichzeitig ein- und ausschalten, das Ereignis „Kühlschrank ein“ verpassen könnte.

Die ersten Tausende von Smappee-Geräten, die vor Ort installiert wurden, haben uns so viele wertvolle Rückmeldungen geboten, dass wir diese komplexe Suche nach Geräten verfeinern und deutlich verbessern konnten.

In meinem Haus hat Smappee mehr als 70 Geräte gefunden. Ich habe sie fast alle benannt, und der Großteil davon wird wirklich zu 90 % erkannt. Ich kann die Anzahl der Nespressi, die wir getrunken haben, überprüfen, und ich wette, dass Smappees gezählte „Nespresso EIN-/AUS-Ereignisse im vergangenen Monat“ genau der Zahl der von mir verbrauchten Nespresso-Kapseln entspricht.

Dasselbe gilt für „Garagentür Offen/Geschlossen“, die Garagenbeleuchtung, den Schweinwerfer im Garten usw.

 

Stromverbrauch dieser Geräte?

Da Smappee die Leistung (bei einem EIN- und AUS-Ereignis) erkennt und auch die Zahl der EIN- und AUS-Zeitstempel erfasst, kann es die EIN-Zeiten (Stunden) und so anhand der Leistung in Watt die von jedem Gerät verbrauchten Watt x Stunden angeben. Die Energie wird in Wh oder in kWh (Kilowatt-Stunden) gemessen.

Die DNA eines Geräts

Um nähere Informationen zu einem Gerät zu bieten – ob Sie dieses ermittelt haben oder nicht – zeigt Ihnen die DNA Durchschnittsdaten darüber, wie Sie dieses spezifische Gerät verwenden. Die DNA gibt an, wie oft die Geräte EIN- und AUSgeschaltet wurden, wie lang (in Sekunden) das Gerät EINgeschaltet war (Durchschnittswert aller insgesamt gemessenen EIN-AUS-Zyklen), die von diesem Gerät genutzte Durchschnittsleistung (Durchschnitt der EIN- und AUS-Werte) in Watt, den täglichen Gesamt-Stromverbrauch in Wh sowie die damit verbundenen Kosten (Wh x Kosten pro kWh). Sie können Ihren Tarif pro KWh bearbeiten, damit er dem Preis Ihres Stromanbieters entspricht.

Die Liste der wichtigsten Parameter (Leistung, Verbrauch, ..) wird ebenfalls auf wöchentlicher, monatlicher und jährlicher Basis erstellt. Für die Berechnung auf jährlicher Basis werden die „bisher verfügbaren, von Smappee erfassten Daten“ hochgerechnet. Ist Smappee beispielsweise seit „5 Wochen“ in Verwendung, wird der Verbrauch „5 Wochen“ zur Schätzung Ihres Jahresverbrauchs herangezogen.

Um dem Nutzer die Identifikation des Geräts zu erleichtern, oder zu ermitteln, wann dieses Gerät in Gebrauch ist, zeigt Ihnen das DNA-Rad an, wann dieses Gerät am häufigsten in Gebrauch ist. Je dunkler gefärbt das grüne Segment ist, desto mehr EIN- und AUS-Ereignisse wurden zu diesem Zeitstempel ermittelt. Ein weißes Segment gibt an, dass das Gerät zu diesem Zeitstempel nicht in Verwendung war.

Die Registerkarte TAG zeigt das Rad der 24-Stunden-Nutzung (Durchschnittsberechnung anhand der letzten x Tage), und die Registerkarte „Woche“ zeigt die Nutzung an jedem Wochentag. Die Registerkarte „Monat“ zeigt das variable Fenster der letzten 31 Tage, und die Registerkarte „Jahr“ zeigt die monatliche Nutzung, die saisonbedingte Schwankungen des Verbrauchs ermöglicht (Gerät wird in den Wintermonaten genutzt, aber nicht in den Sommermonaten, usw.)

Ich bereite täglich 4 Espresso zu. Die Espressomaschine verbraucht innerhalb von 36 Sekunden 1.140 W. Sie ist täglich 2 Minuten und 30 Sekunden in Betrieb und verbraucht täglich 48 Wh. Bei einem Tarif von 0,25 EUR pro kWh ergeben sich somit Kosten von 0,01 EUR. (Bitte beachten Sie: Es handelt sich um gerundete Durchschnittszahlen).

Wenn ich mir den Außenring der DNA in der Registerkarte TAG ansehe, zeigt sich, dass ich am Morgen etwa um 7:30 Uhr (dunkleres Segment) und etwa um 13:00 Uhr, nach dem Mittagessen, Kaffee zubereite. Auch morgens und am Nachmittag bereite ich Kaffee (richtig – ich arbeite zu Hause) zu, aber nie in der Nacht oder am Abend, außer einmal um 1:00 Uhr, als wir Besuch von Freunden hatten. Zu dieser Zeit ist normalerweise Flaute!

 

In der Registerkarte JAHR (Abbildung rechts), schätzt Smappee, dass ich 1.359 Espresso zubereiten und dafür 17 kWh verbrauchen werde, was mich 4,34 EUR (Strom) kosten wird. Offenbar habe ich im Juli weniger davon getrunken (helleres Grün im oben stehenden DNA-Bild). Richtig, ich war im Urlaub. Die Monate Mai und September waren unvollständig (somit helleres Grün; Beginn im Mai, und der Screenshot wurde irgendwann im September erstellt).

Die Registerkarte WOCHE ist nützlich, um nachzusehen, wann das Gerät verwendet wird. Smappee zeigt mir an, dass ich an jedem Wochentag Kaffee trinke. Etwas mehr am Mittwoch, Donnerstag und Freitag.

          

Warum haben wir bei Smappee diesen Grundsatz namens „NILM“ angewendet?

NILM steht für „Non Intrusive Load Monitoring“ (nichtintrusive Lastüberwachung).

Warum haben wir diesen komplexen Mechanismus umgesetzt? Könnten wir nicht einfach den Verbrauch jedes Geräts in unserem Haus messen?

Nein! Niemals würden Sie 70 (typische Anzahl von Geräten) Energie-Messgeräte kaufen und in Ihrem Haushalt installieren. Das würde enorme Kosten verursachen! Außerdem wäre es auch unpraktisch; würden Sie wirklich in die Steckdose hinter Ihrem Einbaukühlschrank und Ihrer Mikrowelle ein Messgerät installieren …? Und wie würden Sie den Verbrauch Ihres „Garagentür-Antriebs“ messen, der direkt mit Ihrem Sicherungskasten verkabelt ist? Wie viel Zeit würden Sie für die Installation und das Ablesen dieser Messgeräte aufwenden?

Somit sind wir zu dem Schluss gekommen, dass eine „brauchbare“ und „erschwingliche“ Lösung für Sie, unsere Kunden, folgendermaßen aussehen muss:

  • Es müssen möglichst viele Geräte mit nur einem Messfühler gemessen werden!  (vs. 50+ unpraktische „Steckdosen-Messgeräte“ überall…).
  • Es muss Ihr gesamter Haushalt gemessen werden (um Ihre Stromrechnung zu überprüfen).
  • Sie muss leicht zu installieren sein (ein Messfühler anstatt +50)
  • Sie muss erschwinglich sein (daher ein Messfühler, kein weiteres Display erforderlich, …).
  • Sie muss Echtzeit-Feedback von Ihrem Gesamtkonsum bis hin zu den einzelnen Geräten geben (12 % Ersparnis, siehe weiter unten).
  • Benutzerfreundliche Software (App-basiert, Smartphone, Tablet).
  • Die Smappee-Anwendung ist nicht mit einem weiteren Display ausgestattet, sondern nutzt Ihr Smartphone oder Tablet (Kostensenkung).
  • Echtzeitinformationen: Sie können von überall aus den Verbrauch Ihrer Haushaltsgeräte beobachten.
  • Sie müssen Ihre Produktion von Solarenergie messen können!
  • Sie müssen den Strom und die Energie möglichst genau, wenn nicht sogar besser als Ihr Stromzähler, messen (d. h., dass die Spannung ebenfalls gemessen werden muss, wobei Schwankungen von 10 % tagsüber normal sind).
  • Die Lösung sollte viel Spaß bringen und einen höheren „Mehrwert“ bieten als nur das Strommessen, denn das allein ist langweilig! (Wir haben die Fernbedienungsfunktion von einem beliebigen Ort aus hinzugefügt, die Möglichkeit zu ermitteln, ob Geräte ein- oder ausgeschaltet sind: jemand zu Hause? Ein Einbrecher oder die Kinder wohlbehalten heimgekommen? Habe ich vergessen, mein Bügeleisen auszuschalten usw.?
  • Sie muss zukunftssicher sein (intelligente Stromnetze und Angebot-Nachfrage, Elektrofahrzeuge...), Teil der neuen IoT (Internet der Dinge)-Community von interoperablen Geräten sein (IFTTT, Apple HomeKit, usw.).

 

HomeKit ist eine eingetragene Handelsmarke der Apple Inc.

Haben Sie Fragen? Anfrage einreichen

Kommentare

Powered by Zendesk