Stromverbrauch in Echtzeit aufzeichnen mit Home Assistant, Frient und ISKRA-Zähler MT175

Stromzähler mit Frient-Sensor

Home Assistant bietet mit dem Energy Dashboard seit Mitte 2021 die Möglichkeit, die Verbrauchswerte von Strom und Gas direkt am Zähler abzulesen und auf dem Dashboard übersichtlich und in Echtzeit darzustellen. Da wir vor Kurzem von unserem Netzbetreiber eine sogenannte „moderne Messeinrichtung“ erhalten haben, bin ich auf die Suche gegangen, wie ich die Werte am Einfachsten an Home Assistant senden kann. Es gibt wie so oft im Leben verschiedene Wege, die zum Ziel führen. Da ist die sehr kostengünstige DIY-Variante, die aber Erfahrung mit Leiterplatten, Löten und Programmieren erfordert. Eine andere Möglichkeit bietet der Lesekopf von Weidmann Elektronik mit einem USB-Anschluss. Dazu muss sich aber die Smart-Home-Zentrale in direkter Nähe zum Schaltschrank befinden, was bei mir nicht der Fall ist. Mein Schaltschrank sitzt in einem Kellerflur, ich habe dort nichtmal eine Steckdose in der Nähe und mein Home-Assistant-Server befindet sich in einem anderen Raum. Zweimal durch Wände bohren um ein USB-Kabel zu ziehen, wollte ich mir gern ersparen.

Funktioniert Frient mit der IR-LED?

Im deutschen Home Assistant Discord-Chat bin ich auf den Energiemonitor der dänischen Firma Frient gestoßen. Ich hatte das kleine Kästchen, das seine Daten per Funk überträgt zwar schon bei meinen Recherchen gesehen, aber schnell verworfen, weil es nicht mit Infrarot-Schnittstellen am Stromzähler zurecht kommen soll. Mein Stromzähler ist ein Modell MT175 von ISKRA und ist mit genau so einer IR-LED ausgestattet. Die LED blinkt bei jedem verbrauchten 0,1 Watt kurz auf. Sichtbar ist das für das bloße Auge nicht, aber wenn man eine Smartphone-Kamera darauf richtet, kann man es sehen.

Der User auf Discord berichtete, dass er Frient erfolgreich an einem ISKRA-Zähler einsetzt. Daraufhin habe ich mir ein Gerät zum Ausprobieren bestellt. Der Frient ist im Vergleich zu anderen Lösungen mit rund 60 Euro nicht gerade der preiswerteste. Aber er läuft mit Batterien und braucht daher keinen Stromanschluss. Außerdem funkt er seine Daten per Zigbee an die Smarthome-Zentrale. Zigbee ist in meinem Haus zur Steuerung von smarten Steckdosen und Leuchten sowieso schon vorhanden, also war dies für mich eine der einfachsten Lösungen – ganz ohne Löten und Bohren. Durch die Zigbee-Verbindung kommt der Energiemonitor von Frient ganz ohne Internet und Cloudanbindung aus. Die erhobenen Daten bleiben in meinem Netzwerk und verlassen das Haus nicht. Kein Dritter außerhalb meines Hauses hat auf die gesendeten Daten Zugriff, was für mich ein wichtiger Punbkt bei der Auswahl meiner Smart-Home-Geräte ist.

Der Energiemonitor von Frient ist baugleich mit dem Modell Develco ZHEMI101, daher dürfte diese Anleitung auch dafür passen.

Auspacken und Inbetriebnahme

Frient kommt in einer schlichten, kleinen Pappschachtel. Neben dem eigentlichen Gerät liegt der Lesekopf zum Anschluss an den Stromzähler dabei und die benötigten AA-Batterien. Wie lange die Batterien durchhalten kann ich noch nicht sagen, aber in Berichten ist von ein bis zwei Jahren die Rede. Home Assistant verfolgt ja den Ladezustand aller batteriebetriebenen Smart-Home-Geräte, wird mich also rechtzeitig an den Batterietausch erinnern.

Als erstes schiebt man das Gehäuse nach oben weg, dann werden die Batterien eingelegt. Wenn alles in Ordnung ist und der Frient sich im Auslieferungszustand befindet, beginnt das Funkmodul jetzt mit der Suche nach einer Zigbee-Zentrale. Diese muss so eingestellt sein, dass sich neue Geräte verbinden können.

Mein Home Assistant läuft auf einem Raspberry Pi 4B mit über USB angeschlossener Samsung 980 SSD mit 250 GB Speicherplatz. An einem weiteren USB-Anschluss ein SONOFF Zigbee 3.0 Dongle. In Home Assistant arbeitet das Add-On Zigbee2MQTT und der Eclipse Mosquitto Broker.

Im Zigbee2MQTT-Dashboard auf der Home-Assistant-Oberfläche muss in der oberen Leiste der Button „Anlernen aktivieren“ betätigt werden. In meinem Fall hat sich Frient innerhalb weniger Sekunden verbunden und war in der Übersicht zu finden. Sollte das nicht auf Anhieb funktionieren, kann es sein, dass der Frient nicht auf dem Auslieferungszustand ist oder der Zeitraum für die Anlernphase überschritten ist. Man kann das Gerät einfach wieder auf den Auslieferungszustand zurücksetzen und die Anlernphase starten, indem man etwa 10 Sekunden lang auf den Knopf auf der Leiterplatte drückt, bis die LED schnell zu blinken beginnt.

Einrichten in Zigbee2MQTT

Hier kommt ein wichtiger Zwischenschritt, um Frient am Stromzähler MT175 von ISKRA zu betreiben. In der Standardeinstellung von Frient erwartet dieser 1.000 Blinksignale der LED je verbrauchter kWh. Der Zähler MT175 sendet allerdings 10.000 Signale je kWh. Wie viele Signale der Zähler aussendet, ist auf dem Gehäuse angegeben. Würde man Frient jetzt einfach anschließen, wären alle ausgelesenen Werte um den Faktor 10 verfälscht. Weder am Stromzähler noch am Frient können diese Werte verändert werden. Hier kommt die Stärke von Zigbee2MQTT als Schnittstelle ins Spiel. Klickt man sich in die Einstellungen des gerade angelegten Geräts, kann man unter dem Reiter „Details“ unter dem Punkt „pulse_configuration“ den Wert auf passende 10.000 Impulse je kWh ändern.

An dieser Stelle ist es gut, den „interface_mode“ auf „electricity“ zu setzen und einen Blick auf die Linkqualität zu werfen. Dieser Wert gibt an, wie gut oder schlecht die Funkverbindung zwischen Frient und der Zigbee-Zentrale ist. Je höher dieser Wert, umso besser. In meinem Fall wird 50 angegeben, was eigentlich kein guter Wert ist. Das kommt durch die zwei gemauerten Wände, den Metall-Schaltkasten und eine Kellertür aus Metall zustande, die das Funksignal überwinden muss. Da die Werte, die im Home Assistant ankommen aber zuverlässig eingehen und plausibel sind, bin ich damit zufrieden. Sollte das Signal nicht ausreichen, dient jedes mit dem Stromnetz verbundenes Zigbee-Gerät als Funkverstärker. Man kann also eine einfache Zigbee-Steckdose auf halbem Weg platzieren, die das Signal verstärkt und weiterleitet.

Jetzt wird das Gehäuse wieder auf Frient geschoben, bis es einrastet. Anschließend das Kabel des LED-Lesekopfs in die vorgesehene Buchse stecken und das Gerät im Stromkasten platzieren. Der LED-Lesekopf wird einfach auf das Sendemodul gesetzt und bleibt dort magnetisch hängen.

Einrichten in Home Assistant

Ist alles eingerichtet, ist der Frient als Gerät in Home Assistant verfügbar und gibt sich als Energy meter (ZHEMI101) von Develco aus. Mehrere Sensoren und andere Entitäten stehen zur Auswertung zur Verfügung.

Screenshot aus den Entwicklereinstellungen zum Energiemonitor von Frient in Home Assistant

Wählt man im Energie-Dashboard in Home Assistant (zu finden unter Einstellungen > Dashboards) den Frient-Sensor mit dem Zusatz „energy“ unter Stromnetz als Datenquelle für den Stromverbrauch hinzu, werden die gesammelten Impulse vom Stromzähler ab sofort hübsch übersichtlich und grafisch dargestellt.

Das Energie-Dashboard
in Home Assistant

Bei mir zeigt das Energie-Dashboard neben dem aktuellen Stromverbrauch des Hauses (aktualisiert in Abständen von 5 Sekunden) den stündlichen Verbrauch an, den Gesamtzählerstand sowie die Herkunft des aktuell verbrauchten Stroms (ob fossil oder nicht-fossil). Die letzte Angabe basiert auf einer Integration des Strommonitors und CO²-Signals auf der Seite electricitymaps.com, die in Home Assistant über eine kostenlose API eingebunden werden kann.

Im Vergleich zu den Angaben auf dem Stromzähler selbst (Gesamtverbrauch und aktueller gemessener Durchfluss) sind die vom Frient-Energiemonitor gesendeten Daten genau passend und plausibel. Wenn sich nach ein paar Tagen und Wochen die Diagramme mit Diagrammen gefüllt haben werden, wird das Energy-Dashboard in Home Assistant eine wertvolle Unterstützung sein, den Stromverbrauch im Haushalt im Blick zu halten und Stromfresser aufzuspüren.

Auch wenn das Gerät von Frient nicht die preiswerteste Variante ist, um den Stromverbrauch in Home Assistant zu visualisieren, ist es für mich die einfachste und schnellste funktionierende Lösung. Ich kann nach wenigen Tagen Einsatz den Energiemonitor von Freint uneingeschränkt empfehlen.