Elektriciteitsmeters

Wat is het?

Een elektriciteitsmeter (of kilowattuurmeter) is een toestel om elektrische energie (E) te meten. Het kan zowel om verbruik als om productie gaan. Sommige toestellen meten tegelijk ook andere grootheden zoals spanning, stroom, cos φ en spanningskwaliteit.

In gebouwen aangesloten op een openbaar elektriciteitsnet wordt een (hoofd)meter op de aansluitingskabel geplaatst en beheerd door de distributienetbeheerder (DNB, bv. Fluvius).

Voor aansluitingen tot 56 kVA gebruikt de distributienetbeheerder een Ferrarismeter of een digitale meter. Voor zwaardere aansluitingen worden andere types meters gebruikt, die we hier niet bespreken.

Oorspronkelijk stond bij elke gebruiker een Ferrarismeter. Die wordt nu vervangen door een digitale meter.

Naast de meter van de DNB kunnen bijkomende submeters voorzien worden door de eindgebruiker, bijvoorbeeld voor het meten van een individueel toestel of van een elektrisch circuit.

De Ferrarismeter van de DNB

Dit is de ‘klassieke meter’ (Figuur 1). Hij registreert de energie. De stand wordt normaal jaarlijks doorgegeven.

Bij een driefasige aansluiting meet hij het totaal van de 3 fasen.

De meter draait terug wanneer er energie in het net wordt geïnjecteerd i.p.v. afgenomen, tenzij hij voorzien is van een teruglooprem (Figuur 2).

De digitale meter van de DNB

De digitale meter heeft een aantal voordelen t.o.v. de klassieke meter. Een van de belangrijkste is dat hij het mogelijk maakt om gebruikers te belonen die hun verbruik

Dit is essentieel om de energietransitie naar hernieuwbare energie tot een succes te maken.

Figuur 1: Ferrarismeter

Figuur 2: Ferrarismeter met teruglooprem (de rode pijl wijst het symbool aan)
(Bron: energiesparen.be)
De digitale meter van de DNB meet de spanning, stroom, faseverschuiving en kwaliteit van de spanning. Hij berekent de afgenomen en geïnjecteerde elektrische energie en kan ook draadloos verbinden met een digitale gasmeter, watermeter en andere. De digitale elektriciteitsmeter stuurt dan ook de meetwaarden van de andere meters door naar de DNB.

Figuur 3: Digitale meter

Submeters

Submeters bestaan in verschillende uitvoeringen, bv. om in de elektriciteitskast te monteren (Figuur 4) of om in een stopcontact te steken (Figuur 5).

Figuur 4: Submeters in elektriciteitskast.

Figuur 5: Submeter ingebouwd in een schakelbare tussenstekker voor een stopcontact.

Hoe werkt het?

Het energieverbruik gedurende een bepaald tijdsinterval kan berekend worden door het elektrisch vermogen gedurende dit interval te vermenigvuldigen met de lengte van het interval. Bij een variabel vermogen kan het energieverbruik berekend worden door de integraal te nemen van het vermogen over het beschouwde tijdsinterval:

Indien het vermogen constant blijft, kan de formule vereenvoudigd worden tot:

waarin:

  • E = energie (‘Energy’)     in kWh
  • P = vermogen (‘Power’)   in kW
  • t = tijd (‘time’)               in h

De formule voor het vermogen P hangt af van de vorm van de elektriciteit. Voorbeeld: voor monofasige wisselstroom geldt (P uitgedrukt in W, niet in kW):

waarin:

  • P = actief vermogen     in W
  • U = spanning               in V
  • I = stroom                   in A
  • φ = faseverschuiving tussen U en I

Een Ferrarismeter is eigenlijk een inductiemotor. De meter bestaat uit spoelen die een schijf laten ronddraaien met een snelheid die evenredig is met het actief vermogen. De schijf zet een telwerk in beweging, dat het verbruik registreert.

Omdat hij gebruikt maakt van inductie, kan een Ferrarismeter alleen wisselstroom meten.

Een digitale meter meet de spanning U, de stroom I en de faseverschuiving φ tussen beide en berekent daaruit het vermogen P en de energie E.

De spanning tussen twee punten wordt typisch gemeten door een gekalibreerde weerstand met hoge waarde parallel te plaatsen (Figuur 6). Door de hoge waarde van de weerstand, vloeit er maar een kleine stroom door, zodat de meting zelf nauwelijks verbruik veroorzaakt.

De stroom door een geleider kan gemeten worden door een gekalibreerde weerstand met kleine waarde in serie te plaatsen (Figuur 6). Door de lage waarde van de weerstand, heeft die nauwelijks invloed op de te meten stroom.

Voor een stroommeting kan ook een stroomtransformator (TI, Engels CT = Current Transformer) gebruikt worden (Figuur 7). Die kan over de geleider geplaatst worden, zodat die niet onderbroken moet worden.

 


Figuur 6: Meting van spanning (in V) en stroom (in A)
Figuur 7: Stroommeter die over
een geleider kan geklikt worden

 

Digitale uitlezing

De digitale meter van de DNB en sommige digitale submeters zijn voorzien van een communicatiemodule waarmee ze de (digitale) meetwaarden kunnen doorgeven aan slimme toepassingen.

Bij de Ferrarismeter en sommige digitale submeters is dat niet het geval. Vaak kan er dan een externe module gemonteerd worden, die de meterstand digitaal registreert en kan doorgeven.

Meters zonder communicatiemodule

Meters met een zichtbaar mechanisch telwerk kunnen uitgelezen worden door het toevoegen van een (externe) sensor.

Bij een meter met draaischijf kan het markeringsstreepje gedetecteerd worden met een lichtbundel en reflectiesensor (Figuur 8).

Digitale elektriciteitsmeters kunnen ook uitgerust zijn met een LED-lampje dat een puls geeft telkens er eenzelfde hoeveelheid energie bijgekomen is.

Zie ook de pagina over gasmeters waarin bijkomende systemen voor het uitlezen van een mechanisch telwerk aan bod komen.

Opgelet: deze systemen kunnen de draairichting niet vaststellen. Ze zijn niet geschikt voor meters die in twee richtingen draaien.
Figuur 8: Uitlezen van een Ferrarismeter m.b.v. een lichtbundel (Bron: Youless)

De digitale meter van de DNB

De kwartierwaarden (en voor gas de uurwaarden) en de dagwaarden van de metingen van het elektrisch energieverbruik worden opgeslagen in de digitale meter. De dagwaarden worden dagelijks doorgestuurd naar de DNB. De kwartier- en uurwaarden worden mee verstuurd als de klant toestemming heeft gegeven. In Vlaanderen kan de gebruiker de waarden raadplegen via het onlineportaal ‘Mijn Fluvius’.

De andere meetwaarden worden niet opgeslagen in de digitale meter. De volgende meetwaarden kunnen wel ogenblikkelijk doorgestuurd worden naar de gebruiker: E, P, U, I. Hiervoor beschikt de digitale meter over twee uitgangen, de zogenaamde ‘P1’- en ‘S1’-poort. De P1-poort stuurt de data per seconde door, de S1-poort nog veel sneller. In de toekomst zullen er digitale meters zonder S1-poort geïnstalleerd worden.

Om de data te ontvangen en verwerken heeft de gebruiker een extern systeem voor datacaptatie- en verwerking nodig. Meer info over de mogelijkheden en de toestellen beschikbaar op de markt is te vinden op maakjemeterslim.be.

Submeters met communicatiemodule

Er bestaan verschillende protocollen waarlangs submeters kunnen communiceren met een energiemanagementsysteem (EMS), zoals bijvoorbeeld Modbus, M-Bus en BACnet.

Een eenvoudige manier van communiceren is via een zogenaamd S0-contact, waarlangs de meter een puls stuurt telkens er eenzelfde hoeveelheid energie bijgekomen is (Figuur 9). Dit is vergelijkbaar met de LED-puls die hierboven beschreven werd. Het S0-contact kan verbonden worden met een EMS, dat de pulsen dan moet interpreteren. Dat kan maar als de meter slechts in één richting werkt. Bij een lage energiestroom kan het enige tijd duren vooraleer een volgende puls gegeven wordt. In de tussentijd is de werkelijke waarde van de energiestroom niet gekend.
Figuur 9: Energiemeter met pulsuitgang

Aandachtspunten

Registratie kwartierwaarden digitale meter DNB

Elk kwartier wordt het energieverbruik geregistreerd. De digitale meter gebruikt hiervoor afzonderlijke registers voor afname en voor injectie.

Als er tijdens een kwartier een aantal minuten wordt afgenomen en een aantal minuten wordt geïnjecteerd, worden beide waarden apart geregistreerd. Er is dus geen sprake van terugdraaien, ook niet op kwartierbasis. Ogenblikkelijk zelfverbruik wordt wel in rekening gebracht.

Bij een driefasige aansluiting meet de digitale meter de 3 fasen apart, maar enkel het totaal van de 3 fasen wordt geregistreerd.

Voorbeeld: een driefasige aansluiting met een monofasige PV-installatie.

  • Gedurende 1 kwartier:
    fase met PV-installatie      5 kW injectie*
    2 andere fasen samen      1 kW afname*
    digitale meter ziet            4 kW injectie*
    gedurende 15 min =         1 kWh injectie
  • Het volgende kwartier:
    6 minuten zelfde situatie, daarna 9 min:
    fase met PV-installatie     0 kW
    2 andere fasen samen     1 kW afname*
    digitale meter registreert:
    6 min 4 kW injectie =       0,4 kWh injectie
    9 min 1 kW afname =       0,15 kWh afname

* constant vermogen over de gemeten periode

MID

Meters die voor facturatie gebruikt worden – zoals de meter van de DNB, maar ook submeters voor bv. groenestroomcertificaten of om het verbruik van een laadpaal te factureren – moeten voldoen aan de Europese MID-richtlijn (2014/32/EU).

Om aan de richtlijn te voldoen, moeten de meters voorzien zijn van:

  • de CE-markering
  • gevolgd door een rechthoek met de letter M en de laatste 2 cijfers van het jaar van goedkeuring
  • en de identificatie van het erkend controleorganisme (getal van 4 cijfers) dat de conformiteit heeft onderzocht


Figuur 10: Aanduiding van een energiemeter die voldoet aan de MID-richtlijn

Bijlage V van de MID-richtlijn behandelt de kilowattuurmeters. Er zijn 3 klassen van nauwkeurigheid: A, B en C.

In België:

  • Bij huishoudelijk gebruik, mag de meting uitgevoerd worden met een meter van klasse A.
  • De meting bij het handelsgebruik en/of het lichtindustriële gebruik moet worden uitgevoerd met een meter van klasse B of C.

Meer informatie