Messkonzepte für Wallbox und Wärmepumpe

Wer eine Wallbox oder Wärmepumpe betreibt, möchte häufig genauer wissen, wie viel Strom diese Verbraucher tatsächlich benötigen. Das kann unterschiedliche Gründe haben:

Abrechnung von Ladestrom für einen Dienstwagen
Abrechnung von Heiz- oder Ladestrom gegenüber Mietern
Nutzung eines vergünstigten Wärmepumpen- oder Ladestromtarifs
Optimierung des Eigenverbrauchs einer Photovoltaikanlage
Kontrolle, ob Wärmepumpe, Wallbox oder Energiemanagement tatsächlich sinnvoll arbeiten

Je nach Ziel reicht ein einfacher zusätzlicher Stromzähler aus – oder es ist ein offizielles Messkonzept mit dem Netzbetreiber notwendig.

Eingebaute Zähler

Viele Wallboxen und einige Wärmepumpen erfassen ihren Stromverbrauch bereits selbst. Bei Wallboxen gibt es Modelle mit Benutzerverwaltung, mit denen sich zum Beispiel Dienstwagen und Privatfahrzeuge getrennt erfassen lassen. Manche Geräte besitzen sogar MID-konforme Zähler.

Bei Wärmepumpen sollte man allerdings vorsichtig sein: Die interne Anzeige ist nicht immer ein geeichter Stromzähler. Häufig werden Stromverbrauch, erzeugte Wärme und Effizienz rechnerisch ermittelt. Für Optimierung und Plausibilitätsprüfung ist das hilfreich, für eine belastbare Abrechnung oder eine echte Effizienzbewertung aber nicht immer ausreichend.

Wichtig: Für die Effizienz einer Wärmepumpe reicht der Stromverbrauch allein nicht aus. Um die tatsächliche Arbeitszahl zu bestimmen, braucht man zusätzlich die erzeugte Wärmemenge. Diese kann entweder von der Wärmepumpe geschätzt werden oder mit einem separaten Wärmemengenzähler gemessen werden.

Zusätzliche Zähler

Wenn das Gerät keinen eigenen Zähler besitzt oder man sich nicht auf die eingebaute Anzeige verlassen möchte, kann ein zusätzlicher Stromzähler in die Zuleitung eingebaut werden. Das kann zum Beispiel ein Hutschienenzähler in einer Unterverteilung oder im Zählerschrank sein.

Solche Zähler unterscheiden sich vor allem in folgenden Punkten:

einphasig oder dreiphasig
maximale Stromstärke
MID-Konformität
Kommunikationsschnittstelle, zum Beispiel S0, Modbus RTU, Modbus TCP oder LAN
Einbauort und Zulässigkeit im Zählerschrank

Für reine Eigenkontrolle und Optimierung reicht oft ein privater Zwischenzähler. Wenn die Messwerte dagegen für Abrechnung oder einen besonderen Stromtarif verwendet werden sollen, müssen die Anforderungen des Netzbetreibers, Messstellenbetreibers und gegebenenfalls des Stromlieferanten beachtet werden.

Messen oder abrechnen?

Es ist wichtig, zwei Fälle zu unterscheiden.

1. Private Messung zur Optimierung

Hier geht es darum, den tatsächlichen Verbrauch besser zu verstehen. Beispiele:

Wie viel Strom benötigt die Wärmepumpe wirklich?
Wie viel Ladestrom geht in das Elektroauto?
Wie viel davon kommt aus der PV-Anlage?
Wann sollte Warmwasser erzeugt oder das Auto geladen werden?

Dafür kann ein zusätzlicher privater Zähler ausreichen. Dieser muss normalerweise nicht vom Messstellenbetreiber betrieben werden und verursacht keine zusätzliche Zählermiete. Der offizielle Stromzähler des Messstellenbetreibers bleibt unverändert bestehen.

2. Offizielle Messung für Tarif oder Abrechnung

Anders sieht es aus, wenn die Messung abrechnungsrelevant ist, zum Beispiel bei:

vergünstigtem Wärmepumpenstrom
separatem Ladestromtarif
unterbrechbarer oder steuerbarer Verbrauchseinrichtung
Abrechnung gegenüber Dritten

Dann muss das Messkonzept mit dem Netzbetreiber und Messstellenbetreiber abgestimmt werden. In diesem Fall werden die relevanten Zähler üblicherweise als offizielle Zähler geführt.

Vergünstigte Tarife und PV-Anlagen

Wer eine Photovoltaikanlage betreibt, möchte häufig wissen, welcher Anteil des Stroms aus der eigenen PV-Anlage stammt und welcher Anteil aus dem Netz bezogen wurde.

Bei einer einfachen Hausinstallation sieht man am Netzanschlusspunkt nur Bezug und Einspeisung des gesamten Hauses. Man erkennt aber nicht ohne Weiteres, ob zum Beispiel die Wärmepumpe gerade mit Netzstrom oder PV-Strom betrieben wurde.

Eine Zählerkaskade kann diese Aufteilung ermöglichen. Dabei werden mehrere Zweirichtungszähler hintereinander angeordnet. Aus deren Messwerten lässt sich berechnen:

Verbrauch von Wallbox oder Wärmepumpe
Verbrauch der übrigen Haushaltsverbraucher
Netzbezug von Wallbox oder Wärmepumpe
PV-Anteil von Wallbox oder Wärmepumpe
Netzbezug des übrigen Haushalts
PV-Anteil des übrigen Haushalts

Eine solche Zählerkaskade kann außerdem die Voraussetzung sein, um vergünstigte Wärmepumpen- oder Ladestromtarife mit einer PV-Anlage zu kombinieren.

Beispiele für Messkonzepte

Netzbetreiber verwenden unterschiedliche Bezeichnungen für Messkonzepte. Häufige Beispiele sind:

Messkonzept 7E-: Photovoltaikanlage mit Eigenverbrauch und unterbrechbarer Verbrauchseinrichtung im Niederspannungsnetz
Messkonzept 27E-: Photovoltaikanlage mit DC-Speicher, Eigenverbrauch und unterbrechbarer Verbrauchseinrichtung im Niederspannungsnetz

Es gibt weitere Varianten, die sich vor allem danach unterscheiden, ob ein Batteriespeicher vorhanden ist, wo dieser angeschlossen ist und ob die Verbrauchseinrichtung separat gemessen oder gesteuert werden soll.

Wichtig: Die genaue Bezeichnung und Ausführung kann je nach Netzbetreiber abweichen. Vor dem Umbau sollte deshalb immer geprüft werden, welches Messkonzept der zuständige Netzbetreiber akzeptiert.

Prinzip einer Zählerkaskade

Das Grundprinzip ist einfach: Zwei Zweirichtungszähler messen an unterschiedlichen Punkten der Installation den Stromfluss in beide Richtungen.

Ein Zähler misst den Austausch mit dem öffentlichen Netz.
Ein weiterer Zähler misst den Stromfluss in einem Teilbereich der Kundenanlage, zum Beispiel zur Wärmepumpe oder Wallbox.

Aus den Differenzen und Flussrichtungen kann anschließend berechnet werden, welcher Verbrauch aus dem Netz und welcher aus der PV-Anlage gedeckt wurde.

Schema eines Messkonzepts 7E-: Eine Photovoltaikanlage versorgt Haushalt und Wärmepumpe bzw. Wallbox. Zwei hintereinander geschaltete Zweirichtungszähler (Z1 am Netzanschluss, Z2 im Haus) messen Strombezug und Einspeisung. Daraus lässt sich der Anteil von Netzstrom und PV-Strom für Wärmepumpe/Wallbox und übrige Verbraucher bestimmen.

Definitionen

Zunächst einige Definitionen der erfassten und berechneten Größen

Symbol	Beschreibung
E_{PV, Erzeugung}	Von der PV-Anlage erzeugte Energiemenge
E_{Z1, Einspeisung}	Von Z1 gemessene Energiemenge in Richtung öffentliches Netz
E_{Z1, Bezug}	Von Z1 gemessene Energiemenge aus Richtung öffentliches Netz
E_{Z2, Einspeisung}	Von Z2 gemessene Energiemenge in Richtung öffentliches Netz
E_{Z2, Bezug}	Von Z2 gemessene Energiemenge aus Richtung öffentliches Netz
E_{Auto, Netz}	Von Wallbox/Wärmepumpe aus dem Netz bezogene Energiemenge
E_{Auto, PV}	Von Wallbox/Wärmepumpe aus PV-Anlage bezogene Energiemenge
E_{Haus, Netz}	Von restlichen Verbrauchern aus dem Netz bezogene Energiemenge
E_{Haus, PV}	Von restlichen Verbrauchern aus PV-Anlage bezogene Energiemenge

Formeln

Aus den von der PV-Anlage sowie Z1 und Z2 erfassten Werten können nun die Energiemengen der Verbraucher einzeln erfasst und auf PV-Anlage und Stromversorger aufgeteilt werden.

Symbol	Beschreibung
E_{PV, Erzeugung}	Direkt gemessen durch PV-Anlage
E_{Z1, Einspeisung}	Direkt gemessen durch Messstellenbetreiber
E_{Z1, Bezug}	Direkt gemessen durch Messstellenbetreiber
E_{Z2, Einspeisung}	Direkt gemessen durch Messstellenbetreiber
E_{Z2, Bezug}	Direkt gemessen durch Messstellenbetreiber
E_{Auto, Netz}	E_{Z1, Bezug} – E_{Z2, Bezug}
E_{Auto, PV}	E_{Z2, Einspeisung} – E_{Z1, Einspeisung}
E_{Haus, Netz}	E_{Z2, Bezug}
E_{Haus, PV}	E_{PV, Erzeugung} – E_{Z2, Einspeisung}

Die Formeln gelten für die dargestellte Zähleranordnung und Zählrichtung. Bei abweichender Installation oder invertierter Zählrichtung müssen die Vorzeichen entsprechend angepasst werden.

Beispielhafte Auswertung

Mit einer Zählerkaskade lässt sich zum Beispiel ermitteln:

Wie viel Strom die Wärmepumpe insgesamt verbraucht hat
welcher Anteil davon direkt aus der PV-Anlage kam
welcher Anteil aus dem Netz bezogen wurde
ob sich eine zeitliche Verschiebung von Warmwasserbereitung oder Ladevorgängen lohnt

Gerade bei Wärmepumpen ist diese Transparenz hilfreich. Eine Wärmepumpe kann zwar sehr effizient arbeiten, sie reagiert aber empfindlich auf hohe Vorlauftemperaturen, ungünstige Zeitprogramme, falsche Speicherladung oder schlecht abgestimmte Hydraulik. Ein separater Stromzähler hilft dabei, solche Effekte sichtbar zu machen.

Für eine vollständige Effizienzbewertung sollte zusätzlich die erzeugte Wärme gemessen oder zumindest plausibilisiert werden. Nur dann lässt sich die reale Arbeitszahl bestimmen.

Wärmepumpe und Energiemanagement

Viele moderne Systeme können Wärmepumpe, Wallbox, Batteriespeicher und Photovoltaikanlage miteinander verbinden. Das Ziel ist meistens, möglichst viel eigenen Solarstrom selbst zu verbrauchen.

Das kann sinnvoll sein, sollte aber sorgfältig eingerichtet werden. Eine Wärmepumpe ist kein beliebiger Verbraucher. Wenn ein Energiemanagement sie ungünstig steuert, kann die Effizienz sinken. Beispiele:

unnötig hohe Warmwassertemperaturen
unnötig hohe Puffertemperaturen
häufiges Takten
Aktivierung des elektrischen Zuheizers
Verschiebung in Betriebsbereiche mit schlechter Arbeitszahl

Deshalb ist es sinnvoll, zuerst die Wärmepumpe selbst stabil und effizient einzustellen. Erst danach sollte ein Energiemanagement aktiviert und optimiert werden.

Messkonzept ohne gesonderten Stromtarif

Das gezeigte Prinzip kann auch ohne gesonderten Stromtarif genutzt werden. Dann werden zusätzliche Zähler lediglich zur eigenen Auswertung eingebaut. Der Zähler des Messstellenbetreibers bleibt der abrechnungsrelevante Zähler gegenüber dem Stromlieferanten.

Diese Lösung kann sinnvoll sein, wenn man:

den Verbrauch einer Wärmepumpe kontrollieren möchte
den realen Ladestrom einer Wallbox erfassen möchte
PV-Eigenverbrauch genauer analysieren möchte
keine zusätzliche Zählermiete für einen offiziellen Tarifzähler möchte
keinen separaten Wärmepumpen- oder Ladestromtarif nutzt

Bei Arbeiten im Zählerschrank oder an fest installierten Stromkreisen ist immer ein Elektrofachbetrieb erforderlich.

Einfache Alternative für Dienstwagen

Für Dienstwagenfahrer kann eine detaillierte Verbrauchserfassung entbehrlich sein, wenn der Arbeitgeber pauschale Erstattungen nutzt. Das Bundesfinanzministerium lässt unter bestimmten Bedingungen pauschale Erstattungen für das Laden eines Dienstwagens zu. Ob das im Einzelfall sinnvoll und zulässig ist, sollte steuerlich geprüft werden.

Fazit

Für viele Haushalte reicht ein zusätzlicher privater Zähler aus, um den Verbrauch von Wallbox oder Wärmepumpe besser zu verstehen. Wer dagegen einen vergünstigten Tarif nutzen oder abrechnungsrelevante Werte erzeugen möchte, braucht ein mit Netzbetreiber und Messstellenbetreiber abgestimmtes Messkonzept.

Bei Wärmepumpen ist besonders wichtig: Stromverbrauch allein erklärt nicht die Effizienz. Aussagekräftig wird die Auswertung erst, wenn auch die erzeugte Wärme betrachtet wird. Eine gute Messung hilft, Fehler in Steuerung, Hydraulik oder Energiemanagement früh zu erkennen.