Strom, Energie und Schnittstellen – kurz erklärt

Wirkenergie

Die Energie, die tatsächlich in Arbeit, Wärme oder Licht umgesetzt wird. Gemessen in Kilowattstunden (kWh) und die Grösse, über die praktisch jede Energieabrechnung läuft.

Strom und Energie

Blindenergie

Energie, die zwischen Netz und Verbraucher hin- und herpendelt, ohne Arbeit zu leisten. Entsteht durch Spulen und Kondensatoren, wird in kvarh gemessen und von Versorgern ab einer Schwelle verrechnet.

Strom und Energie

Scheinenergie

Die geometrische Summe aus Wirk- und Blindenergie, gemessen in kVAh. Sie bestimmt, wie stark Leitungen und Transformatoren belastet werden.

Strom und Energie

Wirkleistung

Momentaner Leistungsfluss, der Arbeit verrichtet, in Kilowatt (kW). Die Spitzenwerte der Wirkleistung bestimmen die Leistungskosten.

Strom und Energie

Blindleistung

Pendelnde Leistung ohne Arbeitsanteil, in kvar. Sie belastet das Netz, erscheint aber nicht auf dem Wirkenergiezähler – deshalb wird sie separat erfasst.

Strom und Energie

Scheinleistung

Produkt aus Spannung und Strom, in kVA. Nach ihr werden Transformatoren und Zuleitungen dimensioniert.

Strom und Energie

Leistungsfaktor

Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung, auch cos φ. Ein schlechter Leistungsfaktor bedeutet hohe Blindleistung und kann Zusatzkosten auslösen.

Strom und Energie

cos φ

Gebräuchliche Bezeichnung für den Verschiebungsfaktor zwischen Strom und Spannung. Bei rein ohmscher Last ist er 1, bei Motoren deutlich darunter.

Strom und Energie

Oberschwingungen

Vielfache der Netzfrequenz, erzeugt durch nichtlineare Verbraucher wie Frequenzumrichter und Netzteile. Sie belasten Leiter und verfälschen einfache Messverfahren.

Strom und Energie

Lastspitze

Der höchste Leistungswert innerhalb eines Abrechnungszeitraums, meist als Viertelstundenmittel. Oft der teuerste einzelne Posten der Stromrechnung.

Strom und Energie

Lastgang

Die zeitliche Abfolge der Leistungswerte, üblicherweise in Viertelstundenschritten. Er zeigt, wann Energie bezogen wurde – die Frage, die ein Zählerstand nicht beantwortet.

Strom und Energie

Grundlast

Der Verbrauch, der dauerhaft anliegt, auch nachts und am Wochenende. Eine hohe Grundlast ist häufig der erste Fund einer Lastganganalyse.

Strom und Energie

Spitzenlast

Kurzzeitig hoher Leistungsbedarf, etwa beim Anfahren von Anlagen. Lässt sich oft durch zeitliche Entzerrung senken.

Strom und Energie

Lastmanagement

Gezieltes Verschieben oder Begrenzen von Verbrauchern, um Lastspitzen zu vermeiden. Setzt zeitnahe Messwerte voraus.

Strom und Energie

Eigenverbrauch

Der Anteil selbst erzeugter Energie, der direkt vor Ort verbraucht statt eingespeist wird. Zentrale Grösse bei Photovoltaikanlagen.

Strom und Energie

Eigenverbrauchsgemeinschaft

Zusammenschluss mehrerer Parteien in einer Liegenschaft, die gemeinsam erzeugte Energie nutzen. Erfordert eine Messung je Partei.

Strom und Energie

Mieterstrom

Modell, bei dem Mieter lokal erzeugten Strom direkt beziehen. Braucht abrechenbare Messung je Nutzeinheit.

Strom und Energie

Einspeisung

Abgabe von Energie ins Netz, etwa aus einer Photovoltaikanlage. Wird separat vom Bezug gemessen und meist anders vergütet.

Strom und Energie

Bezug

Entnahme von Energie aus dem Netz. Zähler für Eigenverbrauchsmodelle müssen Bezug und Lieferung getrennt erfassen.

Strom und Energie

Tarif

Zeitabhängiger Preis für Energie, etwa Hoch- und Niedertarif. Ein Zähler mit mehreren Tarifregistern erfasst sie getrennt.

Strom und Energie

Zählerkonstante

Faktor, der Zählerimpulse in Energieeinheiten umrechnet, oft als Impulse je kWh angegeben. Wichtig bei S0-Erfassung.

Strom und Energie

Stromwandler

Bauteil, das hohe Ströme auf einen messbaren Wert herunterteilt. Das Wandlerverhältnis muss im Zähler korrekt hinterlegt sein.

Strom und Energie

Wandlerverhältnis

Das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärstrom eines Stromwandlers, etwa 200/5 A. Ein falsch gesetztes Verhältnis erzeugt einen systematischen Messfehler.

Strom und Energie

Direktmessung

Messung ohne Stromwandler, bei der der gesamte Strom durch den Zähler fliesst. Nur bis zu bestimmten Strömen möglich.

Strom und Energie

Vier-Quadranten-Messung

Erfassung von Wirk- und Blindenergie jeweils in beiden Richtungen. Voraussetzung für Anlagen, die gleichzeitig beziehen und einspeisen.

Strom und Energie

Submetering

Messung von Teilverbräuchen hinter dem Hauptzähler, etwa je Mieter, Maschine oder Gebäudebereich. Grundlage für verursachergerechte Abrechnung.

Messwesen und Abrechnung

Drittmengenabgrenzung

Abgrenzung von Energiemengen, die an Dritte weitergegeben werden. In Deutschland regulatorisch relevant und mit Anforderungen an die Messung verbunden.

Messwesen und Abrechnung

MID

Europäische Messgeräterichtlinie. Ein MID-konformer Zähler darf in der EU für die Verrechnung eingesetzt werden; Modul B+D bezeichnet das Zulassungsverfahren.

Messwesen und Abrechnung

Eichrecht

Rechtlicher Rahmen für Messgeräte im geschäftlichen Verkehr. Zähler, mit denen abgerechnet wird, müssen eichrechtskonform sein.

Messwesen und Abrechnung

PTB-A 20.1

Anforderungsdokument der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt für Elektrizitätszähler. Nachweis der Eichrechtskonformität.

Messwesen und Abrechnung

PTB-A 50.7

Anforderungen für Messgeräte in der Drittmengenabgrenzung und im Energiemanagement.

Messwesen und Abrechnung

Genauigkeitsklasse

Angabe der zulässigen Messabweichung, etwa Klasse B für Wirkenergie oder Klasse 2 für Blindenergie. Niedriger ist genauer.

Messwesen und Abrechnung

ISO 50001

Norm für Energiemanagementsysteme. Verlangt kontinuierliche Erfassung, Auswertung und Berichterstattung von Energiedaten.

Messwesen und Abrechnung

Energiemanagementsystem

Systematischer Prozess zur Erfassung, Bewertung und Verbesserung des Energieeinsatzes. Software ist nur ein Teil davon.

Messwesen und Abrechnung

Messkonzept

Festlegung, welche Grössen an welchen Punkten erfasst werden und wofür. Fehler im Messkonzept lassen sich später kaum korrigieren.

Messwesen und Abrechnung

Messpunkt

Die Stelle in der Anlage, an der gemessen wird – unabhängig vom konkreten Gerät. Benennungen sollten dem Messpunkt folgen, nicht dem Gerät.

Messwesen und Abrechnung

Zählerstand

Der kumulierte Energiewert eines Zählers. Er beantwortet die Frage nach der Menge, nicht die nach dem Zeitpunkt.

Messwesen und Abrechnung

Lastganganalyse

Auswertung der Leistungswerte über die Zeit, um Spitzen, Grundlast und Anomalien sichtbar zu machen.

Messwesen und Abrechnung

Nebenkostenabrechnung

Verteilung von Verbrauchskosten auf Nutzeinheiten. Mit Submetering verursachergerecht statt nach Flächenschlüssel.

Messwesen und Abrechnung

Sankey-Diagramm

Flussdiagramm, dessen Pfeilbreiten den Mengen entsprechen. Macht Energieflüsse und ihre Verhältnisse auf einen Blick erfassbar.

Messwesen und Abrechnung

M-Bus

Meter-Bus, europäischer Standard zur Fernauslesung von Verbrauchszählern nach EN 13757. Zweidrahtleitung, verpolungssicher, für Strom, Wasser, Gas und Wärme.

M-Bus

EN 13757

Normenreihe für die Kommunikation von Verbrauchszählern. Teil 2 beschreibt die physikalische Ebene, Teil 3 die Anwendungsebene.

M-Bus

Standardlast

Ruhestromaufnahme eines M-Bus-Teilnehmers, rund 1,5 mA. Die Summe aller Standardlasten begrenzt die Zahl der Geräte an einem Master.

M-Bus

M-Bus-Master

Gerät, das den Bus speist und die Zähler abfragt. Übernimmt zugleich Pegelwandlung und Kurzschlussüberwachung.

M-Bus

Pegelwandler

Baugruppe, die Busspannung bereitstellt und Signalpegel umsetzt. Im EMU M-Center integriert, sonst ein separates Gerät.

M-Bus

Primäradresse

Kurze M-Bus-Adresse von 1 bis 250, am Gerät eingestellt. Schnell, aber bei Doppelvergabe fehleranfällig.

M-Bus

Sekundäradresse

Achtstellige Identifikationsnummer eines Zählers, kombiniert mit Hersteller, Version und Medium. Ab Werk eindeutig.

M-Bus

Zählersuche

Automatisches Abfragen aller möglichen Adressen, um angeschlossene Geräte zu finden. Spart bei grösseren Anlagen Tage.

M-Bus

Telegramm

Eine Abfrage-Antwort-Folge auf dem M-Bus. Der Zähler liefert dabei seinen kompletten Datensatz.

M-Bus

Baudrate

Übertragungsgeschwindigkeit in Bit pro Sekunde. Bei M-Bus üblich sind 300, 2400 und 9600 Bd, in der Praxis meist 2400.

M-Bus

Schleifenwiderstand

Gesamtwiderstand der Busleitung hin und zurück. Bei M-Bus auf maximal 90 Ω begrenzt.

M-Bus

Wireless M-Bus

Funkvariante des M-Bus nach EN 13757-4, verbreitet bei Wasser- und Wärmezählern ohne Kabelanbindung.

M-Bus

RS-485

Elektrische Schnittstellennorm für differenzielle Zweidrahtübertragung im Halbduplex-Betrieb. Robust gegen Störungen, aber nicht verpolungssicher.

RS-485 und Modbus

Differenzielle Übertragung

Signalübertragung als Spannungsdifferenz zwischen zwei Adern. Störungen treffen beide Adern gleich und heben sich auf.

RS-485 und Modbus

Halbduplex

Senden und Empfangen über dasselbe Adernpaar, jedoch nie gleichzeitig.

RS-485 und Modbus

Abschlusswiderstand

Widerstand von 120 Ω an beiden physikalischen Busenden, der Reflexionen verhindert. Nur an den Enden, nicht an jedem Gerät.

RS-485 und Modbus

Bias-Widerstand

Vorspannungswiderstände, die den Ruhepegel des Busses definieren, damit kein Teilnehmer Rauschen als Daten interpretiert.

RS-485 und Modbus

Unit Load

Lastmass eines RS-485-Teilnehmers. Ein Segment verträgt klassisch 32 Unit Loads; moderne Treiber ziehen Bruchteile davon.

RS-485 und Modbus

Stichleitung

Abzweig von der Hauptlinie zu einem Gerät. Bei RS-485 möglichst kurz halten, da Abzweige Reflexionen erzeugen.

RS-485 und Modbus

Linientopologie

Durchgehende Verkabelung von einem Busende zum anderen. Die einzige für RS-485 empfohlene Topologie.

RS-485 und Modbus

Modbus

Offenes Protokoll für die Kommunikation zwischen Automatisierungsgeräten. Arbeitet mit 16-Bit-Registern und Master-Slave-Betrieb.

RS-485 und Modbus

Modbus RTU

Binäre Modbus-Variante über serielle Leitungen, meist RS-485. Nutzt CRC16 und ein Silent Interval zur Rahmenerkennung.

RS-485 und Modbus

Modbus TCP

Modbus über Ethernet, Standardport 502. Statt CRC trägt jedes Telegramm einen MBAP-Kopf; mehrere Clients können gleichzeitig lesen.

RS-485 und Modbus

Funktionscode

Nummer, die die gewünschte Operation angibt. Für Zähler relevant sind vor allem 3 (Holding Register) und 4 (Input Register).

RS-485 und Modbus

Holding Register

Les- und schreibbares 16-Bit-Register im Modbus-Datenmodell.

RS-485 und Modbus

Input Register

Nur lesbares 16-Bit-Register, typisch für Messwerte.

RS-485 und Modbus

CRC16

Prüfsumme, mit der Modbus-RTU-Telegramme abgesichert werden. Fehlerhafte Telegramme werden verworfen.

RS-485 und Modbus

Silent Interval

Pause von mindestens 3,5 Zeichenlängen, die bei Modbus RTU Anfang und Ende eines Telegramms markiert.

RS-485 und Modbus

TCP/IP

Protokollfamilie, auf der Ethernet-Netzwerke und das Internet aufbauen. Grundlage für Modbus TCP, MQTT, BACnet IP und OPC UA.

TCP/IP und Netzwerk

IP-Adresse

Eindeutige Adresse eines Geräts im Netzwerk. Messgeräte brauchen eine stabile Adresse, statisch oder per DHCP-Reservierung.

TCP/IP und Netzwerk

DHCP-Reservierung

Zuordnung einer festen IP-Adresse zu einer MAC-Adresse. Verbindet die Bequemlichkeit von DHCP mit der Stabilität fester Adressen.

TCP/IP und Netzwerk

MAC-Adresse

Hardwareadresse einer Netzwerkschnittstelle. Dient zur eindeutigen Identifikation im lokalen Netz.

TCP/IP und Netzwerk

VLAN

Logisch getrenntes Netzsegment auf gemeinsamer Infrastruktur. Messtechnik erhält üblicherweise ein eigenes VLAN.

TCP/IP und Netzwerk

MBAP

Modbus Application Protocol Header bei Modbus TCP, mit Transaktionsnummer, Protokollkennung, Länge und Unit Identifier.

TCP/IP und Netzwerk

Unit Identifier

Feld im MBAP-Kopf, das bei Gateways das dahinterliegende serielle Gerät adressiert.

TCP/IP und Netzwerk

Port 502

Standardport für Modbus TCP.

TCP/IP und Netzwerk

NTP

Protokoll zur Zeitsynchronisation. Ohne synchrone Uhren lassen sich Lastgänge mehrerer Geräte nicht sinnvoll vergleichen.

TCP/IP und Netzwerk

BACnet IP

Protokoll der Gebäudeautomation über IP. Arbeitet objektorientiert: jeder Messwert ist ein eigenes Objekt.

TCP/IP und Netzwerk

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. Vermittelt BACnet-Broadcasts über Subnetzgrenzen hinweg.

TCP/IP und Netzwerk

OPC UA

Plattformunabhängiger Industriestandard für Datenaustausch mit integriertem Informationsmodell und Sicherheitskonzept.

TCP/IP und Netzwerk

MQTT

Leichtgewichtiges Publish-Subscribe-Protokoll für Telemetriedaten. Geräte veröffentlichen Werte, Interessenten abonnieren sie.

MQTT

MQTT-Broker

Vermittlungsstelle zwischen Sendern und Empfängern. Alle Nachrichten laufen über ihn; Sender und Empfänger kennen einander nicht.

MQTT

Publish

Das Veröffentlichen einer Nachricht unter einem Topic beim Broker.

MQTT

Subscribe

Das Abonnieren eines Topics, um die dort veröffentlichten Nachrichten zu erhalten.

MQTT

Topic

Hierarchischer Pfad, unter dem Nachrichten veröffentlicht werden. Struktur und Benennung bestimmen die spätere Nutzbarkeit der Daten.

MQTT

Wildcard

Platzhalter beim Abonnieren: + für genau eine Ebene, # für alle darunterliegenden Ebenen.

MQTT

QoS

Quality of Service, die Zustellgarantie. 0 sendet ohne Bestätigung, 1 garantiert mindestens eine, 2 genau eine Zustellung.

MQTT

Retain

Flag, mit dem der Broker den letzten Wert je Topic aufbewahrt. Neu verbundene Abonnenten sehen sofort Daten.

MQTT

Last Will

Nachricht, die der Broker veröffentlicht, wenn die Verbindung eines Geräts unerwartet abbricht. Macht Ausfälle sichtbar.

MQTT

TLS

Verschlüsselung der Transportverbindung. Pflicht, sobald Messdaten das eigene Netz verlassen.

MQTT

LoRa

Funkmodulationsverfahren mit Spreizbandtechnik. Tauscht Datenrate gegen Reichweite und Störfestigkeit.

LoRa und LoRaWAN

LoRaWAN

Netzwerkprotokoll über LoRa, mit Gateways, Netzserver, Verschlüsselung und Beitrittsverfahren.

LoRa und LoRaWAN

Spreizfaktor

Parameter SF7 bis SF12, der Reichweite gegen Sendedauer abwägt. Höher heisst weiter, aber langsamer.

LoRa und LoRaWAN

EU868

Lizenzfreies Frequenzband um 868 MHz, in Europa für LoRaWAN genutzt.

LoRa und LoRaWAN

Duty Cycle

Gesetzliche Begrenzung der Sendezeit je Gerät und Stunde im lizenzfreien Band. Bestimmt den möglichen Sendetakt.

LoRa und LoRaWAN

Klasse A

Betriebsmodus, bei dem ein Gerät nach dem Senden zwei kurze Empfangsfenster öffnet. Der sparsamste der LoRaWAN-Modi.

LoRa und LoRaWAN

OTAA

Over-the-Air Activation: Beitritt mit DevEUI, JoinEUI und AppKey, wobei die Sitzungsschlüssel ausgehandelt werden. Empfohlenes Verfahren.

LoRa und LoRaWAN

ABP

Activation by Personalization: fest einprogrammierte Sitzungsschlüssel. Einfacher, aber weniger sicher.

LoRa und LoRaWAN

Gateway

Empfangsstation, die LoRa-Pakete aufnimmt und an den Netzserver weiterleitet. Geräte sind keinem Gateway fest zugeordnet.

LoRa und LoRaWAN

Payload-Decoder

Code, der die kompakt gepackten Nutzdaten eines Pakets in benannte Messwerte zerlegt. Ohne ihn bleiben die Daten unlesbar.

LoRa und LoRaWAN