Ulanzi Awtrix und ioBroker: Hausstromverbrauch in Echtzeit für Balkonkraftwerk anzeigen

Ich beschäftige mich seit Kurzem intensiv mit unserem Stromverbrauch. Dank unseres Balkonkraftwerks, einer sogenannten „Plug’n’Play Fotovoltaikanlage“, speisen wir bis zu 800 Watt in unser Haus ein. Unser Netzbetreiber Enercity hat den Easymeter Q3M Stromzähler kostenlos so konfiguriert, dass er den aktuellen Verbrauch sekündlich darstellt. Doch diese Information ist etwas zu versteckt im Zählerschrank. Und da kommt das Ulanzi TC001 Display (kaufen) zum Einsatz.

Ulanzi TC001 mit Awtrix als Display

Vor kurzem wurde die Ulanzi TC001 als Konkurrenz zur überteuerten La Metric eingeführt, und ich habe mich für sie entschieden. Das Smart Pixel Clock Display kann mit der Firmware Awtrix light ausgestattet werden, sodass es sich per HTTP-Protokoll oder MQTT mit beliebigen Meldungen bespielen lässt – zum Beispiel mit dem aktuellen Stromverbrauch des Hauses in Echtzeit.

Das Gerät bietet eine Auflösung von 8 × 32 Pixeln. Das reicht zusammen mit den 8 × 8 Pixel großen Icons aus, um erstaunlich viele Informationen zu übertragen. Vor allem für kurze Zahlenwerte wie Leistungsangaben ist das Ideal. Sogar einen Akku bietet das günstige Gerät, um es auf niedrigster Helligkeitsstufe für 4 Stunden mit Strom zu versorgen. Den Lautsprecher habe ich selbst noch nie benutzt, aber er ist vorhanden, um RTTTL Dateien abzuspielen. Genauso wenig wie den Helligkeitssensor und den Temperatursensor. Zwei Pfeiltasten und ein Bestätigungsknopf oben erlauben die Navigation durch die Apps. Zu guter Letzt muss es mit einem USB-C-Kabel mit Strom versorgt werden.

Awtrix benötigt einen Server

Das Ulanzi Display mit der Awtrix Light Firmware benötigt zwingend einen Server. Das kann im Prinzip jeder Rechner sein. Wenn man die Anzeige manuell, auf der Shell ansprechen will, dann geht das wie folgt:

curl -X POST [ip-des-ulanzi]/api/custom?name=helloworld -H 'Content-Type: application/json' -d "{ \"text\": \" Hello World\", \"duration\": 10 }"

Allerdings geht das viel komfortable mit einer Middleware für Smarthome wie ioBroker, Home Assistant oder NodeRED. Ich habe die besten Erfahrungen mit dem ioBroker gemacht.

Der Weidmann-Sensor mit USB-Anschluss

Um den Stromverbrauch digital erfassen zu können, habe ich den Infrarot-Sensor von Weidmann (hier erhältlich) angeschafft. Bei diesem Modell muss nichts mehr gelötet werden. Mit einem eingebauten Magneten wird er am Stromzähler befestigt und liest die Daten wie Zählerstand und aktuellen Verbrauch aus. Der Sensor funktionierte einwandfrei mit meinem Easymeter und dem ioBroker Smartmeter-Adapter, den ich problemlos per Plug’n’Play integrieren konnte.

Die Easymeter Modelle sind mit zwei praktischen Schnittstellen ausgestattet, die eine effiziente Energieverwaltung ermöglichen. Die Schnittstelle auf der Oberseite ist speziell für Energieversorger konzipiert. Hier besteht die Möglichkeit, ein Fernabfragungsmodul zu installieren, um den Zählerstand regelmäßig und automatisch abzulesen. In der Regel wird diese Option von Unternehmen mit einem hohen Stromverbrauch genutzt.

Jedoch ist es auch möglich, die zweite Schnittstelle zu verwenden, die für den Kunden vorgesehen ist. Aufgrund der strengen Datenschutzbestimmungen wird hier ein reduzierter Datensatz übertragen, der die Privatsphäre der Kunden gewährleistet.

Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung der oberen Schnittstelle bei Easymeter Modellen in den meisten Fällen die sinnvollere Option ist, da Energieversorger diese Schnittstelle üblicherweise nicht nutzen. Somit bleibt den Kunden ihre private Datensphäre weitestgehend erhalten.

Bezüglich eines Aufklebers, der von Easymeter selbst bereitgestellt wird, ist es wichtig zu erwähnen, dass es sich hierbei nicht um ein Siegel handelt und die Entfernung davon gestattet ist. Ursprünglich auf Wunsch eines Kunden angebracht, scheint dieser Aufkleber jedoch zu Verwirrung bei allen Kunden zu führen und es herrscht die Sorge, dass Schwierigkeiten auftreten könnten, wenn er entfernt wird. Danke an die Firma Weidmann Elektronik für diese Information.

Achtung! Wenn ihr den Sensor an der Vorderseite installiert, dann muss der Stromzähler vom Netzbetreiber für die Anzeige des momentanen Verbrauchs freigeschaltet werden. Mir wurde zuerst ein Code zugesendet, den ich per Taschenlampe (!) eingeben musste. Das hat aber nicht funktioniert. Die Anzeige des aktuellen IST-Verbrauchs verschwand nach kurzer Zeit wieder. Nur der kostenfreie Besuch eines Servicetechnikers hat Abhilfe geschaffen. Das heißt auch nicht, dass der Stromzähler rückwärts läuft. Genauer gesagt zeigt er nur den verschenkten Strom an.

ioBroker im Docker Container auf Synology NAS

Zu Beginn habe ich ioBroker auf einem Raspberry Pi 4 über das Image installiert. Doch mittlerweile bin ich ein großer Fan der Containerisierung mit Docker geworden, da die Vorteile gegenüber dedizierter Hardware überwiegen. Dank dieser Anleitung konnte ich meinen Synology DSM7 dazu bringen, den USB-Adapter zu erkennen. Der ioBroker Container läuft im privilegierten Modus, sodass er problemlos auf die USB-Geräte zugreifen kann.

Awtrix Light Adapter für den ioBroker

Nun fehlte nur noch die Verbindung zum Ulanzi Smart Pixel Display. Dank des Awtrix Light Adapters können die Werte aus dem Objektbaum von ioBroker permanent an die Anzeige übertragen werden. Dazu habe ich eine „App“ im Adapter angelegt und den Stromverbrauchswert im Objektbaum referenziert. Die Daten rufe ich alle 5 Sekunden ab. Als Gimmick ändert sich die Farbe des Haus-Icons, wenn der Wert negativ ist – also wenn wir mehr Strom produzieren, als verbrauchen. Entsprechend wird es rot, wenn wir über 1000 Watt aus dem Stromnetz beziehen und dafür zahlen müssen. Besonders loben muss ich an dieser Stelle die Community rund um den ioBroker. Selten habe ich so schnell Hilfe bei Rückfragen erhalten.

Weitere Funktionen: Ertrag der PV-Anlage anzeigen

Ich habe auch den Shelly S Plug, der hinter der PV-Anlage angeschlossen ist, in ioBroker integriert. Dadurch kann ich mit einem Druck auf die Pfeiltasten am Ulanzi TC001 den aktuellen Ertrag der PV-Anlage anzeigen lassen.

Am Ende laufen nun zwei Apps auf dem Ulanzi Display:

1. Aktueller Verbrauch des Hauses. Dieser kann auch negativ sein.
2. Aktuelle Erzeugung des Stroms vom Balkonkraftwerk.

Die erste App wird bei einem Neustart zuerst angezeigt. Wenn man aber wie ich das Gerät durchlaufen lässt, dann bleibt die Anzeige auf der letzten App stehen.

Zusammenfassung: Was benötigt man alles?

Für meinen Anwendungsfall habe ich folgende Geräte und Zubehör angeschafft:

1. Ulanzi Smart Pixel Display (kaufen)
2. Weidmann USB-Sensorkabel für Stromzähler (kaufen)
3. Shelly Plug S für PV-Produktionsangaben (kaufen)
4. ioBroker
5. ioBroker Adapter Awtrix Light
6. ioBroker Adapter Smartmeter
7. ioBroker Adapter Shelly
8. Raspberry Pi 4 für ioBroker (kaufen)
9. Alternative: Synology NAS mit Docker-Support (z.B. DS220+ kaufen)

Nützliches Spielzeug

Das Ulanzi Display (kaufen) steht in der Küche und bringt sofortige Transparenz in unseren Stromverbrauch. Wir sehen sofort, wenn Geräte wie die Kaffeemaschine, der Backofen oder der Fernseher eingeschaltet werden. Das Balkonkraftwerk gibt sein Bestes, um den Verbrauch tagsüber im negativen Bereich zu halten. Wenn der Überschuss sehr hoch ist, können wir diese Energie sofort nutzen. Die Investition in das Ulanzi TC0001 Display (hier erhältlich) und den Weidmann-USB-Sensor (hier erhältlich) hat sich am Ende als überschaubar erwiesen. Nun freue ich mich auf weitere Experimente innerhalb des neuen Setup.