diff --git a/misc/docs/manual.lyx b/misc/docs/manual.lyx index 6999e29..3537cff 100644 --- a/misc/docs/manual.lyx +++ b/misc/docs/manual.lyx @@ -59,20 +59,8 @@ volkszaehler.org the open smartmetering platform \end_layout -\begin_layout Standard -\align right -\begin_inset Graphics - filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/logo.png - lyxscale 50 - scale 20 - -\end_inset - - -\end_layout - \begin_layout Author -Steffen Vogel +volkszaehler.org community, Steffen Vogel \end_layout \begin_layout Abstract @@ -102,6 +90,16 @@ Darum sollten diese Daten ausschließlich für den Nutzer selbst zur Verfügung s aufbauen. \end_layout +\begin_layout Title +\begin_inset Graphics + filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/logo.png + scale 40 + +\end_inset + + +\end_layout + \begin_layout Standard \begin_inset Newpage pagebreak \end_inset @@ -225,7 +223,329 @@ Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht diese Ziele durch eine lückenlose Kette \end_layout \begin_layout Section -Aufbau +Was ist ein intelligenter Zähler, Smart Meter oder elektronischer Heimzähler +\end_layout + +\begin_layout Standard +Ein intelligenter Zähler ist ein elektronischer Strom-, Gas-, Wasser- oder + Wärmemengenzähler. + Er soll dem Nutzer seinen Energieverbrauch transparent machen. + Durch eine zeitnahe Rückmeldung soll ein sparsamer Umgang mit Energie gefördert + werden. + Detaillierte Lastprofile erlauben dem Verbraucher eine gezielte Optimierung + seines Energieverbrauchs. + Sein Lastprofil gibt ihm Antworten auf die folgenden Fragen: +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Wie hoch ist die eigene Grundlast? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Lohnt sich (aus ökonomischer oder ökologischer Sicht) der Ersatz eines Altgeräte +s durch ein effizienteres Neugerät? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Wie hoch ist der Anteil von Geräten mit hoher Leistung, die nur für kurze + Zeit eingesetzt werden (bei Stromverbrauchern z.B. + Fön, Staubsauger, Mikrowelle), am Gesamtverbrauch? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Gibt es hier Optimierungspotenzial? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Lassen sich Lastspitzen in Zeiten günstigerer, tageszeitabhängiger Tarife + verschieben? +\end_layout + +\begin_layout Standard +Dem Energieversorger dienen die genaueren Verbrauchszahlen im Falle eines + intelligenten Stromzählers dazu, die Bereitstellung von Strom im Netz zu + optimieren und so den risikobehafteten kurzfristigen Zukaufbedarf an der + Strombörse zu minimieren und die Kraftwerkeinsatzplanung so zu optimieren, + dass die bereitgestellte Strommenge die Nachfrage nur minimal übersteigt. + Um dies zu erreichen sind die intelligenten Zähler in der Regel aus der + Ferne vom Versorger auslesbar. + +\end_layout + +\begin_layout Standard +Wikipedia schreibt zum Thema intelligente Zähler: +\end_layout + +\begin_layout Quotation +Ein intelligenter Zähler (auch Smart Meter genannt) ist ein elektronischer + Stromzähler, der dem Energieversorgungsunternehmen über eingebaute Zusatzfunkti +onen oder nachträgliche Module ermöglicht, die erfassten Zählerstände über + die Ferne auszulesen. +\end_layout + +\begin_layout Quotation +[…] Neben dem reinen Einsatz von intelligenten Zählern zur Messung des Stromverb +rauchs ist es auch möglich, in einem Haushalt den Wasser-, Gas-, und Wärmeverbra +uch intelligent zu überwachen. +\end_layout + +\begin_layout Quotation +[…] Der Zweck intelligenter Zähler ist vornehmlich, variable Leistungsentgelte + in Abhängigkeit von der Gesamtnachfrage und Netzauslastung erheben zu können. + Damit erhoffen die Energieversorger, das Netz und die vorhandene Kraftwerkinfra +struktur besser auszunutzen sowie Investitionen für Spitzenlastausbau zu + vermeiden oder zumindest zurückzustellen. +\begin_inset Foot +status collapsed + +\begin_layout Plain Layout +Quelle: +\begin_inset Flex URL +status open + +\begin_layout Plain Layout + +http://de.wikipedia.org/wiki/Intelligenter_Zähler +\end_layout + +\end_inset + + +\end_layout + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Standard +Bei den konventionellen Ferrariszählern wird in der Regel einmal im Jahr + der Zählerstand abgelesen. + Dadurch hat weder der Versorger noch der Kunde einen Überblick darüber, + wann genau er wieviel Strom verbraucht. + Bei den intelligenten Stromzählern wird der Verbrauch in deutlich kürzeren + Intervallen erfasst. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Anhand der gemessenen Werte lassen sich Verbrauchsdiagramme erstellen. + Hier seht Ihr als Beispiel ein paar Diagramme typischer Verbraucher eines + Haushaltes: +\end_layout + +\begin_layout Standard +\noindent +\align center +\begin_inset Graphics + filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/backofen.jpg + +\end_inset + + +\begin_inset Graphics + filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/kuehlschrank.jpg + +\end_inset + + +\begin_inset Graphics + filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/spuelmaschine.jpg + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Standard +Tatsächlich birgt die verbraucherfreundliche Lösung einer automatischen + und feingranularen Verbrauchserfassung durch den Stromzähler die Möglichkeit + zur Erstellung eines präzisen Lastprofiles. + Der Lastgang eines Haushalts verrät viel über die Gewohnheiten der Personen, + die in diesem Haushalt leben. + Anhand der gemessenen Daten lassen sich Nutzungsprofile erstellen. + Es sind im Prinzip Rückschlüsse auf die Lebensgewohnheiten des Haushaltes + möglich: +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Wann stehen die Bewohner auf? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Wann gehen Sie ins Bett? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Wird jeden Tag gekocht? mit einer oder mit mehreren Herdplatten? oder gibts + häufig Pizza? :-) +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Ändern sich die Gewohnheiten (Besuch oder Nachwuchs)? +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Muss ein Bewohner Nachts häufiger auf Toilette? +\end_layout + +\begin_layout Standard +Im Prinzip hat man mit diesen Daten eine bessere Überwachung als mit einer + Kamera! +\end_layout + +\begin_layout Standard +Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) schreibt den Versorgern nur vor, das + auch der Kunde auf diese Daten zugreifen können muss. + Die Nutzung, Weitergabe, Anonymisierung der Daten ist in dem Gesetz nicht + explizit geregelt. + +\end_layout + +\begin_layout Section +Was ist der Volkszaehler? +\end_layout + +\begin_layout Standard +volkszaehler.org ist ein freier intelligenter Stromzähler im Selbstbau, bei + dem die anfallenden Stromprofile unter der Kontrolle des Nutzers verbleiben. + Die Daten des Volkszaehlers sind nicht duch den Versorger auslesbar. + Mit einem Materialeinsatz von ca. + EUR 100, etwas Geschick und Zeit lässt sich ein solcher Volkszaehler auf + Basis eines Standard-µC-Moduls aufbauen. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Der Volkszaehler kann nicht als fertiges Gerät gekauft werden. + Es ist ein Selfmade-Projekt. + Der Volkszaehler besteht nicht aus einem einzigen Element sondern aus insgesamm +t 4 Modulen (Messung, Verarbeitung, Speicherung & Auswertung). + Das Modul zur Messung muss in der Regel von einem Elektriker im Schaltschrank + der Hausinstallation eingebaut werden. + Es gibt auch Varianten die keinen Eingriff in die Hausinstallation benötigen. + Alle anderen Module lassen sich von interessierten Tüftlern selber nachbauen. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Die einzelnen Module und deren Zusammenspiel wird etwas weiter unten genauer + erklärt. + +\end_layout + +\begin_layout Section +Warum brauche ich einen Volkszaehler? +\end_layout + +\begin_layout Standard +Wer seinen Energiebedarf analysieren möchte, braucht dazu genaue Messwerte. + Bei heutigen Hausinstallationen mit konventionellen Drehstromzählern sind + für den Stromverbrauch diese Messwerte nicht vorhanden. + Es wird also ein intelligenter Zähler benötigt, der in der Lage ist den + Energiebedarf über sehr kurze Zeiträume zu messen und zu speichern. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Diese Geräte werden heute schon von vielen Versorgern angeboten. + Die einfachen Lösungen ermöglichen die Anzeige der aktuellen Leistung, + der Verbrauchswerte des aktuellen Tages, der aktuellen Woche, des aktuellen + Monats und der jeweils vorhergehenden Zeiträume. + Bei den meisten Lösungen, bei denen darüber hinaus eine komfortable Auswertung + möglich ist, werden die Verbrauchsdaten jedoch zum Versorger übertragen. + Der Nutzer kann dann i.d.R. + über eine Weboberfäche eine komfortable Analyse vornehmen. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Wie schon weiter oben geschildert besteht nun die Möglichkeit für den Versorger + auf Grundlage der Daten Nutzerprofile anzulegen und diese auszuwerten. +\end_layout + +\begin_layout Standard +So Lustig diese Gedankenspiele auch sind - mit einem intelligenten Zähler + eines Versorgers gibt man seine Daten aus der Hand und weiß nicht was mit + diesen Daten gemacht wird. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Wer dies nicht möchte, hat mit dem Volkszaehler die Möglichkeit sich einen + intelligenten Zähler selbst zu bauen und die Verbrauchsdaten selbst auszuwerten. + Die Daten bleiben beim Kunden und der Versorger hat keinen Zugriff auf + diese Daten. + +\end_layout + +\begin_layout Section +Wie funktioniert der Volkszaehler? +\end_layout + +\begin_layout Standard +Der Volkszaehler besteht aus mehreren Modulen. + Für jedes Modul gibt es unterschiedliche Ideen der Umsetzung. + Es gibt also nicht den einen Volkszaehler, sondern in der technischen Ausführun +g verschiedene Varianten. + Grundsätzlich funktionieren aber alle diese Varanten nach dem gleichen + Prinzip. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Die Sensoren - in der Regel je einer pro Phase - werden im Schaltschrank + der Hausinstallation zwischen den Vorsicherrungen und den normalen Sicherungsau +tomaten installiert. + Diese Sensoren geben ihre Signale an ein µController-Board weiter, welches + die Daten über eine Netzwerkverbindung an einen Datenbankserver zur speicherung + weitergibt. + Möchte der User nun die Daten abrufen und auswerten nutzt er dazu einen + Webbrowser, mit dem er die Daten aus der Datenbank abrufen - und diese + grafisch aufbereiten lassen kann. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Die folgende Zeichnung zeigt die Position der Sensoren im Schaltschrank. + Das µController-Board kann, muss aber nicht, im Schaltschrank installiert + werden. +\end_layout + +\begin_layout Standard +\begin_inset Graphics + filename /home/stv0g/workspace/volkszaehler.org/misc/graphics/schematischer_schaltkasten.jpeg + scale 50 + +\end_inset + + +\end_layout + +\begin_layout Section +Woraus besteht ein Volkszaehler? +\end_layout + +\begin_layout Standard +Der Volkszaehler besteht aus 4 Modulen: +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Messen +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Verarbeiten +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Protokollieren/Speichern +\end_layout + +\begin_layout Itemize +Auswerten +\end_layout + +\begin_layout Standard +Für jedes dieser Module gibt es verschiedene Ideen diese zu realisieren. + Mehr dazu findet Ihr im Wiki unter Morphologischer Kasten. +\end_layout + +\begin_layout Standard +Hier möchte ich für jedes Modul eine Beispielkonfiguration vorstellen und + kurz ein paar Infos dazu schreiben: \end_layout \begin_layout Standard @@ -239,6 +559,59 @@ Das Projekt lässt sich in drei Bereiche aufteilen, die untereinander über werden. \end_layout +\begin_layout Subsubsection +Messen +\end_layout + +\begin_layout Standard +Ein möglicher Messsensor ist ein Wattmeter, welches auf der Hutschiene des + Schaltschrankes montiert wird und zwischen den Vorsicherungen und den Sicherung +sautomaten eingeschleift wird. + In der Regel wird pro Phase ein Wattmeter benötigt. +\end_layout + +\begin_layout Standard +hier ein Foto der Wattmeter im Schaltschrank einfügen! +\end_layout + +\begin_layout Standard +Auf dem Foto sieht man unten die Stromanschlüße und oben - die etwas dünnere + Kabel - die Signalleitungen die dann zum µController-Board gehen. +\end_layout + +\begin_layout Standard +kurz die Funktionsweise der Wattmeter erklären +\end_layout + +\begin_layout Subsubsection +Verarbeiten +\end_layout + +\begin_layout Standard +hier das AVR-Net-IO beschreiben +\end_layout + +\begin_layout Subsubsection +Speichern +\end_layout + +\begin_layout Standard +hier den Webserver beschreiben +\end_layout + +\begin_layout Subsubsection +Auswerten +\end_layout + +\begin_layout Standard +hier das Frontend beschreiben +\end_layout + +\begin_layout Standard +Wer bis hierher gekommen ist und nun Lust auf mehr hat, kann sich gerne + in dem Wiki umsehen … +\end_layout + \begin_layout Subsection Controller \end_layout @@ -271,7 +644,7 @@ Ein typisches Setup für ein Einfamilienhaus könnte folgendermaßen aussehen: \begin_layout Itemize 3x 1-phasige S0-Stromzähler für den Hausanschluss \begin_inset Foot -status open +status collapsed \begin_layout Plain Layout jede Phase erhällt einen Zähler diff --git a/misc/docs/manual.pdf b/misc/docs/manual.pdf index 76cae4c..c4b57f4 100644 Binary files a/misc/docs/manual.pdf and b/misc/docs/manual.pdf differ diff --git a/misc/graphics/backofen.jpg b/misc/graphics/backofen.jpg new file mode 100644 index 0000000..40885b8 Binary files /dev/null and b/misc/graphics/backofen.jpg differ diff --git a/misc/graphics/kuehlschrank.jpg b/misc/graphics/kuehlschrank.jpg new file mode 100644 index 0000000..0e8d676 Binary files /dev/null and b/misc/graphics/kuehlschrank.jpg differ diff --git a/misc/graphics/schematischer_schaltkasten.jpeg b/misc/graphics/schematischer_schaltkasten.jpeg new file mode 100644 index 0000000..62a3431 Binary files /dev/null and b/misc/graphics/schematischer_schaltkasten.jpeg differ diff --git a/misc/graphics/spuelmaschine.jpg b/misc/graphics/spuelmaschine.jpg new file mode 100644 index 0000000..ff26bad Binary files /dev/null and b/misc/graphics/spuelmaschine.jpg differ