Arten von Stromzählern

Ferraris-Zähler

Drehstromzähler nach dem Ferraris-Prinzip für Haushalte

Weit verbreitet sind die Ferraris-Zähler nach dem Induktionsprinzip, benannt nach dem Italiener Galileo Ferraris. Hierbei wird durch den Ein- oder Mehrphasenwechselstrom sowie die Netzspannung in einem Ferrarisläufer (Aluminiumscheibe, auch Ferrarisscheibe) ein magnetisches Drehfeld induziert, welches in ihr durch Wirbelströme ein Drehmoment erzeugt. Dieses ist in jedem Augenblick proportional zum Produkt aus Strom und Spannung und somit im zeitlichen Mittel zur Wirkleistung. Die Scheibe läuft in einer aus einem Dauermagnet bestehenden Wirbelstrombremse, die ein zur Geschwindigkeit proportionales Bremsmoment erzeugt. Die Scheibe, deren Kante als Ausschnitt durch ein Fenster von außen sichtbar ist, hat dadurch eine Drehgeschwindigkeit, welche zur elektrischen Wirkleistung proportional ist. Die Zählung der Umdrehungen ist dann zur tatsächlich bezogenen elektrischen Energie proportional.

Ferraris-Zähler summieren in ihrem üblichen Aufbau auch bei Oberschwingungs- oder Blind­stromanteilen nur die Wirkleistung. Es gibt ähnlich aufgebaute Blindverbrauchszähler, welche die induktive bzw. kapazitive Blindleistung summieren. Ihre innere Schaltung entspricht der Schaltung bei Blindleistungsmessung.

Mit der Aluminiumscheibe ist ein Rollenzählwerk verbunden, so dass der Energiedurchsatz als Zahlenwert in Kilowattstunden (kWh) abgelesen werden kann. Mithilfe der am Zähler an­ge­brach­ten Angabe Umdrehungen pro Kilo­watt­stunde kann man visuell auch die aktuelle Leistung ermitteln, indem man über einen bestimmten Zeitraum die Umdrehungen beobachtet und zählt.

Die Ablesung dieser Zähler, welche rein mechanisch arbeiten, kann nur durch einen Außendienstbesuch des Elektrizitäts­netz­betreiber, oder durch die Zusendung einer Ablesekarte welche vom Kunden durch Eigenablesung durchgeführt wird, erfolgen. In der Praxis findet diese Ablesung einmal jährlich statt. Der Kunde gibt somit bei seiner Anmeldung seinen geschätzten Strombedarf an, dieser wird vom Energielieferanten logisch geprüft. Dieser Wert wird sodann auf einen monatlichen Verbrauch gerechnet und mit dem vereinbarten Tarif multipliziert und dem Kunden unabhängig von seinem tatsächlichen Verbrauch per monatliche Abschlag in Rechnung gestellt. Erst nach der ersten erfolgten Abrechnung – also ein Jahr später, kann vom Versorger die gelieferte Strommenge festgestellt werden. Schon aus diesem Grund ist es nahezu unmöglich 100% Ökostrom zum Kunden zu liefern, da der genau Verbrauch auch erst nach der erfolgten Jahresabrechnung stattfinden kann.

Beispiel:

  • Anmeldung zum Energieversorger findet am 01.01.2010 statt
  • Erstablesung des Energieverbrauches findet theoretisch am 02.01.2011 statt.

Da es dem Energieversorger unbekannt ist, welche Strommenge de facto verbraucht wird, kann nur mengenmäßiger Ausgleich stattfinden und dies erst nach Jahreswechsel.

Eine 100% Ökostromversorgung kann somit nicht dargestellt werden.

Doppel- und Mehrtarifstromzähler

Zweitarifzähler mit integriertem Rundsteuerempfänger

Diese Zähler können den Verbrauch in zwei oder mehr Tarifen unterteilt zählen, siehe Abschnitt Tarifumschaltung und die nebenstehende Abbildung eines Zweitarifzählers mit integriertem Rund­steuer­empfänger.

So diese ebenso als Ferraris – Zähler ausgeführt sind, gelten auch hier die Ausführungen  zum Ferraris – Zähler.
Eine 100% Ökostromversorgung kann somit nicht dargestellt werden.

Elektronische Energiezähler

Die seit einigen Jahren neu entwickelten elektronischen Energiezähler enthalten keine mechanisch bewegten Elemente. Der Stromfluss wird wahlweise mittels Stromwandlern, Strommesssystemen mit Rogowskispulen, Nebenschlusswiderständen oder Hall-Sensoren erfasst. Die Weiterverarbeitung der Messwerte erfolgt mit einer elektronischen Schaltung. Das Ergebnis wird einer alphanumerischen Anzeige (meist Flüssig­kristal­lanzeige, LCD) zugeführt.

Gleiches wie für Ferraris Zähler, gilt auch für elektronische Zähler ohne Fernauslesemöglichkeit
Eine 100% Ökostromversorgung kann somit nicht dargestellt werden.

Elektronischer Energiezähler mit Fernauslesung

Fernablesbarer Haushalts-Stromzähler

In Italien stellt Enel seit dem Jahr 2000 alle 30 Millionen Zähler, auch im Haushaltsbereich, auf fernsteuerbare Geräte um. Diese sind mittels PLC (Powerline Communication) auslesbar. Dem Kunden stehen auf dem Display umfangreiche Informationen zur Verfügung, auf Wunsch kommen bis zu drei verschiedene Tarife (Neben-, Haupt- und Spitzenzeit) zur Anwendung. Säumigen Kunden wird der Strom nicht ganz abgestellt, sondern per Fernsteuerung die verfügbare Leistung auf wenige hundert Watt gedrosselt.

Als Datenschnittstellen sind Infrarot, S0-Schnittstelle, M-Bus, Potentialfreier Kontakt, KNX (zuvor EIB), 20-mA-Stromschnittstelle (verbunden mit GSM-, PSTN-Modems) oder Power Line Carrier (PLC) gebräuchlich. Die Impulsausgänge (S0) liefern in der Regel eine Impulswertigkeit von 2000 bis 5000 Impulsen pro kWh. Dieser Wert muss dann, abhängig vom Zähler, mit einem festen Faktor von zum Beispiel 30 oder 50 multipliziert werden, um den kumulierten Messwert zu bekommen.

Wird dieser Zähler jede ¼ Stunde ausgelesen, kann eine zeitgleiche Lieferung von Ökostrom sichergestellt werden. Die zeitgleiche Lieferung ist nur mit einer fernauslesbaren Messmethodik durchführbar. Ein Kunde der 100% Ökostrom zeitgleich beziehen möchte muss daher solche modernen Zähler installiert haben. Zuständig dafür sind die Elektrizitätsnetzbetreiber nicht die Energieversorger. Die strikte Trennung von NB und EVU ist gesetzlich reguliert.

Nachrüstbare Zählerausleser

Für Zähler konventioneller Bauart mit mechanischer Verbrauchsanzeige besteht die Möglichkeit, diese mit einem Auslesegerät zu versehen. Diese Geräte erfassen den Zählerstand der mechanischen Verbrauchsanzeige mit Hilfe einer optischen Einrichtung. Mittels Texterkennung (OCR) wird das erfasste Bild in eine elektronische Information verwandelt. Diese Information kann dann wie bei den elektronischen Energiezählern über diverse Datenschnittstellen weiter übermittelt werden. Damit ist ein automatisches Ablesen des Zählers möglich (englisch: AMR, Automated Meter Reading) und das manuelle Auslesen kann entfallen.

Kassier-, Münz-, Prepaymentzähler

Kassierstromzähler (engl. prepaid für ‚vorausbezahlt‘)

In einigen Ländern gibt es auch Kassierzähler (Münzzähler), welche durch den Einwurf von Geld, Jetons oder neuerdings durch Chipkarten, Chipschlüssel oder Eingabe einer PIN den Abruf einer definierten Menge elektrischer Energie ermöglichen .

In Deutschland werden solche Zähler in Waschküchen von Mietshäusern und vereinzelt auch von Energieversorgungsunternehmen bei Kunden mit schlechter Zahlungsmoral eingesetzt. Sie verhindern auch den Aufbau von Geldschulden. Prepaymentzähler mit Chipkarten sind z.B. in Südafrika weit verbreitet.

Lastgangzähler

Bei Großkunden wird der Stromverbrauch nicht nur anhand der genutzten Energie (in kWh) und Blindarbeit (in kvarh), sondern zusätzlich oder nur nach der genutzten Energie jeder Registrierperiode verrechnet. Hierfür werden Lastgangzähler installiert, die nach jeder Registrierperiode einen Messwert speichert.

In einem Lastgangzähler können mehrere Lastgänge gleichzeitig erfasst und gespeichert werden. Typischerweise werden diese Zähler per Fernablesung ausgelesen.

Die Registrierperiode ist in Deutschland auf 15 Minuten festgelegt. Der gespeicherte Messwert kann die

  • durchschnittlich genutzte Leistung in kW bzw. kvar
  • Zählwerksstand in kWh bzw. kvarh
  • Energieverbrauch in kWh bzw. kvarh

der letzten Registrierperiode sein. Für kleinere Kunden wird der Lastgang anhand eines Standardlastprofils (z. B. H0 für Haushaltskunden) nachgebildet.

Lastgangzähler sind fernauslesbar und somit für einen zeitgleiche Ökostrombelieferung geeignet.

 


 

Normen

Die in Europa gültigen Normen für elektronische Energiezähler sind: IEC 62053-21 bis -23. Für die Datenschnittstellen werden IEC 62056-21 sowie IEC 62056-42 -46 -53 (DLMS) und IEC 870 genutzt.

Verkehrsfehlergrenzen

Die relativen Fehlergrenzen als Maß für die Genauigkeit der Zähler liegt im Haushaltsbereich bei 2 %. Bei hoher zu zählender elektrischer Arbeit sind auch Zähler der Genauigkeitsklassen 1, 0,5 und 0,2 (meist in Verbindung mit Messwandlern) im Einsatz. Höchste Anforderungen bestehen zum Beispiel an der Übergabestelle vom Kraftwerk ins Netz oder zwischen Übertragungsnetzen. Die Genauigkeitsklasse ist auf den Zählern hin und wieder angegeben. Diese Angabe kann so aussehen: etwa ein Kreis, in dem sich eine Zahl befindet oder Kl. 2 oder (1), wobei die Zahl immer die relative Verkehrsfehlergrenze in Prozent angibt. Aus speziellen Legierungen aufgebaute Ringbandkerne ermöglichen seit kurzem hochpräzise elektronische Energiezähler in gleichstromtoleranter Ausführung.