Energieverbrauchsmonitoring mit Smart Plug, Prometheus und Grafana
- Dieser Beitrag ist kein Tutorial, das alle Details der einzelnen Konfigurationsschritte erklärt. Wer mit Linux und der Kommandozeile vertraut ist, kann diese Konfiguration selbst nachbauen.
Kauf und Einrichtung der Smart Plugs
- Seit einigen Jahren interessiere ich mich für den Energieverbrauch meines Computer-Setups und meiner Haushaltsgeräte.
- Früher habe ich einen einfachen digitalen Energiemesser verwendet, um Momentanwerte zu erhalten, aber für eine langfristige Überwachung des Stromverbrauchs elektrischer Geräte war das nicht ideal.
- Ich habe einen Smart Plug bei athom.tech gekauft. Ich habe die EU-Style-Version V3 bestellt; inklusive der Weihnachtszeit dauerte der Versand neun Tage.
- Die Steckdosen kommen mit vorinstalliertem Tasmota. Ein beiliegender Zettel erklärt, wie sie mit dem WLAN-Netzwerk verbunden werden, danach kann der Plug im Browser verwaltet werden.
- Über die Web-GUI lassen sich mit nur wenigen Klicks problemlos Firmware-Updates auf die neueste Version durchführen.
Software-Stack
- Mein ursprüngliches Ziel war, den Stromverbrauch von Home Server, Router, Workstation und Durchlauferhitzer visuell zu überwachen.
- Die Strommessdaten wurden auf der bereits laufenden Prometheus-Instanz des Home Servers gesammelt.
- Auf dem Server lief für jede Steckdose eine Instanz der tasmota-power-exporter-Lösung, und Prometheus erfasste die Daten jede Sekunde.
- Eine bereits laufende Grafana-Instanz auf dem Home Server wurde wiederverwendet, um Basisdiagramme für die Strommessung anzuzeigen.
Beobachtungen und Erkenntnisse
- Nach rund vier Monaten Betrieb dieses Setups habe ich Folgendes gelernt:
Durchlauferhitzer
- Dass ein elektrischer Durchlauferhitzer am meisten Strom verbraucht, ist keine Überraschung.
- Typischer Verbrauch: 4,51 kWh/Tag
- Beobachteter Minimalwert: 0,56 kWh/Tag, normalerweise wenn niemand zu Hause ist
- Beobachteter Maximalwert: 11,1 kWh/Tag, an einem Tag mit viel Wäsche und Duschen
Home-Server-Setup
- Alle Home-Server-Workloads laufen auf dem Zimaboard. Einer der Hauptvorteile ist sein sehr niedriger Stromverbrauch.
- Das vom ISP bereitgestellte Modem-/Router-Gehäuse verbraucht mehr Strom als das Zimaboard.
- Vorübergehend wurde das Home-Server-Setup auf den ASRock Deskmini X300 umgestellt. Im Leerlauf ist der Stromverbrauch im Vergleich zum Zimaboard deutlich höher.
Spannung
- Tasmota-Smart Plugs melden auch die aktuelle Spannung. Während typischer Spitzenlastphasen sinkt die Spannung im Allgemeinen.
- Spannungsabfall tritt auf, wenn stromintensive Geräte wie elektrischer Durchlauferhitzer, Wasserkocher, Elektroherd oder Mikrowelle betrieben werden.
Workstation
- Typischer Verbrauch: 0,95 kWh/Tag
- Beobachteter Minimalwert: 0.07 kWh/Tag
- Beobachteter Maximalwert: 1.52 kWh/Tag
Laden
- Dieser Plug eignet sich gut, um die Ladeprofile verschiedener Geräte zu beobachten.
- Bei den meisten Geräten steigt die Ladegeschwindigkeit schnell bis der Akku fast voll ist, danach verlangsamt sie sich.
Zuverlässigkeit
- Die Zuverlässigkeit der Smart Plugs ist insgesamt in Ordnung, aber einzelne Steckdosen melden ihre Statistiken häufig nicht rechtzeitig.
- Zwei Steckdosen mussten komplett aus- und wieder eingeschaltet werden.
Ideen für die Zukunft
- Die Plugs bieten die Möglichkeit, Geräte über verschiedene APIs ein- und auszuschalten. Ich plane, Home Assistant oder einfache Skripte dafür zu verwenden.
Abschließende Gedanken
- Insgesamt bin ich mit diesem Setup sehr zufrieden. In Zukunft kann ich zuverlässig messen, wie effizient verschiedene Compute-Setups sind, sodass die Beurteilung der Energieeffizienz der Geräte deutlich einfacher wird.
GN⁺-Meinung
- Es ist spannend, dass man den gesamten Stromverbrauch im Haushalt so fein granular auf Steckdosenebene überwachen kann. Normalerweise weiß man nur aus der monatlichen Rechnung Bescheid, aber hier kann man es im Sekundentakt beobachten.
- Im Vergleich von Zimaboard und ASRock im Beitrag des Autors scheint entscheidend zu sein, wie gut die von der CPU unterstützten C-States genutzt werden können, wenn man auf Energieeffizienz achtet.
- Wenn man die gesamte IT-Landschaft zu Hause überwacht, kann man tageszeitabhängige Verbrauchsmuster erkennen, die bei der Tarifwahl helfen könnten.
- Beim Aufbau eines Smart Homes sollte das Sammeln und Visualisieren von Sensordaten über Systeme wie Prometheus und Grafana eigentlich Standard sein.
- Wenn man den Stromverbrauch in Echtzeit überwacht, wäre es möglich, den Verbrauch so zu steuern, dass man Spitzenzeiten vermeidet. Das könnte helfen, nicht von Stromkostenspitzen überrascht zu werden.
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Hacker News Diskussion
Zusammenfassung:
• Es wurde vorgestellt, wie ein Zigbee-Leistungsschalter am Stromzähler im Haus angeschlossen und der Stromverbrauch auf einem E-Ink-Display angezeigt werden kann. • Es wurde ein Gerät namens Rainforest Automation Eagle gekauft, um den Smart Meter auszulesen und die Daten an Prometheus zu senden.