Projektarbeit Energie Experimente: Unterschied zwischen den Versionen

Experimente: Unterschied zwischen den Versionen

Experimente von Projektarbeit Energie
 
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Es wurden zwei '''Experimente''' durchgeführt, welche die Effektivität von kurzfristigem Energiesparen herausfinden sollen. Zudem sollten diese Experimente Demoexperimente sein, um zu prüfen, wie viel Strom man in der gesamten Schweiz reduzieren könnte. Zur Prüfung unserer Thesen und um Erkenntnisse zu sammeln, standen uns zwei Haushalte bzw. zwei Familien zur Verfügung.
Es wurden zwei '''Experimente''' durchgeführt, welche die Effektivität von kurzfristigem Energiesparen herausfinden sollen. Zudem sollten diese Experimente Demoexperimente sein, um zu prüfen, wie viel Strom man in der gesamten Schweiz reduzieren könnte. Zur Prüfung unserer Thesen und um Erkenntnisse zu sammeln, standen uns zwei Haushalte bzw. zwei Familien zur Verfügung.


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<code>x ̅ </code> ist die Darstellung für das arithmetische Mittel, <code>n</code> steht für die Anzahl Werte und <code>x_i</code> für einen Wert, der Datenreihe. Der Vorteil des arithmetischen Mittel ist, dass die Abstände der Quadrate der Werte zum arithmetischen Mittel minimal sind. Die Funktion hat ihren minimalen Wert:
<code>x ̅ </code> ist die Darstellung für das arithmetische Mittel, <code>n</code> steht für die Anzahl Werte und <code>x_i</code> für einen Wert der Datenreihe. Der Vorteil des arithmetischen Mittel ist, dass die Abstände der Quadrate der Werte zum arithmetischen Mittel minimal sind. Die Funktion hat ihren minimalen Wert:


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Der Haushalt besteht aus 4 Personen. Das Haus umfasst ein grosses Haus mit Garten.  
Der Haushalt besteht aus 4 Personen. Das Haus umfasst ein grosses Haus mit Garten.  


Die Wahl den Haushalt der Familie Wyss für das Hauptexperiment zu verwenden, entstand als Alternative: Ursprünglich wollten wir den Haushalt der Familie Hueber nehmen. Wegen mehrerer Probleme wurde es dann aber bei der Familie Wyss gemacht. Der Hauptgrund nicht den Haushalt der Familie Hueber zu verwenden, rührte daher, dass es sich um ein altes Haus handelt mit einer alten Sicherungsinstallationen, welche vermutlich Asbest und offenliegende Leitungen beinhalten. Wir wollten keine Menschen dem Risiko eines Unfalles aussetzen oder etwas unnötig schädigen oder zerstören. Der Haushalt der Familie Wyss wird vermutlich nicht so gute Ergebnisse liefern. Das könnte hauptsächlich daherkommen, dass es sich um ein Zwei-Personen-Haushalt handelt und bereits viel auf Energieeffizienz geachtet wird. So wird z.B. seit jeher der sparende Geschirrwaschmaschinengang verwendet, Lichter werden nicht unnötig brennen gelassen oder es wird mit Restwärme gekocht. Hier bei der Messung der Familie Hueber wurde einfach schlicht vom regulären Stromzähler jeden Tag abgelesen. Jedoch waren wir trotzdem froh, das Experiment auch unter diesen Umständen durchführen zu können, auch wenn es sich bei der Familie Hueber um eine ungenauere Form des Experiments handelt.
Die Wahl den Haushalt der Familie Wyss für das Hauptexperiment zu verwenden, entstand als Alternative: Ursprünglich wollten wir den Haushalt der Familie Hueber nehmen. Wegen mehrerer Probleme wurde es dann aber bei der Familie Wyss gemacht. Der Hauptgrund nicht den Haushalt der Familie Hueber zu verwenden, rührte daher, dass es sich um ein altes Haus handelt mit einer alten Sicherungsinstallationen, welche vermutlich [[wikipedia:de:Asbest|Asbest]] und offenliegende Leitungen beinhalten. Wir wollten keine Menschen dem Risiko eines Unfalles aussetzen oder etwas unnötig schädigen oder zerstören. Der Haushalt der Familie Wyss wird vermutlich nicht so gute Ergebnisse liefern. Das könnte hauptsächlich daherkommen, dass es sich um ein Zwei-Personen-Haushalt handelt und bereits viel auf Energieeffizienz geachtet wird. So wird z.B. seit jeher der sparende Geschirrwaschmaschinengang verwendet, Lichter werden nicht unnötig brennen gelassen oder es wird mit Restwärme gekocht. Hier bei der Messung der Familie Hueber wurde einfach schlicht vom regulären Stromzähler jeden Tag abgelesen. Jedoch waren wir trotzdem froh, das Experiment auch unter diesen Umständen durchführen zu können, auch wenn es sich bei der Familie Hueber um eine ungenauere Form des Experiments handelt.
 
 
=== Ergebnisse ===
=== Ergebnisse ===


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Der Fokus lag dabei vor allem beim Kochen und Backen und dem sparenden Umgang mit warmem Wasser und dem unnötigen Stromverbrauch von Elektrogeräten, welche nicht gebraucht werden, aber trotzdem Strom brauchen.
Der Fokus lag dabei vor allem beim Kochen und Backen und dem sparenden Umgang mit warmem Wasser und dem unnötigen Stromverbrauch von Elektrogeräten, welche nicht gebraucht werden, aber trotzdem Strom brauchen.


==== normale Woche ====
==== Normale Woche ====


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==== stromsparende Woche ====
==== Stromsparende Woche ====
 
In der stromsparenden Woche wurden zuerst alle elektronischen Geräte, welche nicht gerade in Benutzung waren vom Stromnetz genommen. Danach wurde nach dem Kapitel [[kurzfristige Energiesparoptionen]] gehandelt.
 
Es wurde darauf geachtet eine möglichst gleiche Woche zu reproduzieren. Z.B. wurde darauf geachtet, dass am Samstag gleich viel Wäsche gewaschen wurde, da Samstag der Waschtag ist. Wenn in den zwei Wochen verschieden oft gewaschen würde, könnte es die Messdaten massgeblich verfälschen.


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Dies ist die Tabelle der normalen Woche exklusiv Montag und Dienstag. Wenn man die Auswertung mit diesen Ergebnissen interpretiert, ist das Ergebnis deutlich anders. Natürlich ist die Standardabweichung hingegen zu der ganzen Woche gesunken. Wenn man das arithmetische Mittel der gekürzten normalen Woche und das der stromsparenden Woche vergleicht wird ersichtlich, dass in der stromsparender Woche 18,8% weniger Strom verbraucht wurde.
Dies ist die Tabelle der normalen Woche exklusiv Montag und Dienstag. Wenn man die Auswertung mit diesen Ergebnissen interpretiert, ist das Ergebnis deutlich anders. Natürlich ist die Standardabweichung hingegen zu der ganzen Woche gesunken. Wenn man das arithmetische Mittel der gekürzten normalen Woche und das der stromsparenden Woche vergleicht wird ersichtlich, dass in der stromsparender Woche 18,8% weniger Strom verbraucht wurde.


Da diese Zahlen mit Vorsicht zu geniessen. Wir gehen tendenziell eher von einer Effektivität von 5 – 10% aus.
Diese Zahlen sind mit Vorsicht zu geniessen. Wir gehen tendenziell eher von einer Effektivität von 5 – 10% aus.


== Haushalt der Familie Wyss ==
== Haushalt der Familie Wyss ==
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Geschätztes Alter: 6 Jahre<br>
Geschätztes Alter: 6 Jahre<br>
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Geschätztes Alter: 4 Jahre
Geschätztes Alter: 4 Jahre
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Das arithmetische Mittel ist eindeutig, wenn auch nahe beieinander. In der stromsparenden Woche wurden durchschnittlich 0,1 kWh pro Tag gespart hingegen zur normalen Woche. Dies sind etwa 4% weniger.
Das arithmetische Mittel ist eindeutig, wenn auch nahe beieinander. In der stromsparenden Woche wurden durchschnittlich 0,1 kWh pro Tag gespart hingegen zur normalen Woche. Dies sind etwa 4% weniger.


Die Standardabweichung ist in der stromsparenden Woche um einiges höher als in der normalen Woche. Dies spiegelt sich auch in den Messdaten ab. An gewissen Tagen in der stromsparenden Woche wurde mehr oder gleichviel Strom gebraucht. An beiden Dienstagen wurde gleichviel Strom gebraucht und am Freitag der stromsparenden Woche wurde sogar mehr Strom verbraucht als in der normalen Woche. Dabei sticht vor allem der Freitag (29. April) heraus. Die Erklärung für die um 64% Erhöhung des Energiebedarfs, im Vergleich zur normalen Woche lässt sich vor allem durch den Backofen und den Kontaktgrill erklären.
Die Standardabweichung ist in der stromsparenden Woche um einiges höher als in der normalen Woche. Dies spiegelt sich auch in den Messdaten ab. An gewissen Tagen in der stromsparenden Woche wurde mehr oder gleichviel Strom gebraucht. An beiden Donnerstagen wurde gleichviel Strom gebraucht und am Freitag der stromsparenden Woche wurde sogar mehr Strom verbraucht als in der normalen Woche. Dabei sticht vor allem der Dienstag (29. April) heraus. Die Erklärung für die um 64% Erhöhung des Energiebedarfs, im Vergleich zur normalen Woche lässt sich vor allem durch den Backofen und den Kontaktgrill erklären.


Trotzdem sieht auch der Median sehr gut aus. Da der Median der stromsparenden Woche um einiges tiefer ist, als der der normalen Woche kann man schliessen, dass die Einsparung, welche durch die Massnahmen erfolgte mit längerem Messen nach oben gehen würde und die Massnahmen eine höhere Einsparung als 4% erbringen. Zudem haben wir herausgefunden, dass Kochen und die Geschirrwaschmaschine einen sehr hohen Stromverbrauch haben im Vergleich zu den restlichen elektronischen Geräten. Deshalb sollte man beim Stromsparen besonders genau auf diese Geräte ein Auge haben, um möglichst viel Strom zu sparen.
Trotzdem sieht auch der Median sehr gut aus. Da der Median der stromsparenden Woche um einiges tiefer ist, als der der normalen Woche kann man schliessen, dass die Einsparung, welche durch die Massnahmen erfolgte mit längerem Messen nach oben gehen würde und die Massnahmen eine höhere Einsparung als 4% erbringen. Zudem haben wir herausgefunden, dass Kochen und die Geschirrwaschmaschine einen sehr hohen Stromverbrauch haben im Vergleich zu den restlichen elektronischen Geräten. Deshalb sollte man beim Stromsparen besonders genau auf diese Geräte ein Auge haben, um möglichst viel Strom zu sparen.
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== Quellen ==
== Quellen ==
<references />
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Aktuelle Version vom 21. Januar 2023, 15:19 Uhr

Es wurden zwei Experimente durchgeführt, welche die Effektivität von kurzfristigem Energiesparen herausfinden sollen. Zudem sollten diese Experimente Demoexperimente sein, um zu prüfen, wie viel Strom man in der gesamten Schweiz reduzieren könnte. Zur Prüfung unserer Thesen und um Erkenntnisse zu sammeln, standen uns zwei Haushalte bzw. zwei Familien zur Verfügung.

Mathematische Statistik

Um die Daten auch richtig zu interpretieren, muss man sich mit Mathematik beschäftigen, genauer gesagt mit einem Teilbereich der Mathematik: der Statistik. Dabei erklären wir wichtige Begriffe, welche wir für die Interpretation und Auswertung der Daten unabdingbar finden. Alle Variablen haben für die Formeln die gleiche Bedeutung.

Arithmetisches Mittel

Das arithmetische Mittel ist im Volksmund auch als «Durchschnitt» bekannt. Man addiert dabei alle Werte zusammen und rechnet dann durch Anzahl der Werte. Das arithmetische Mittel ist mathematisch mit dieser Formel schreibbar:

Arithmetisches Mittel 1 Formel.png

x ̅ ist die Darstellung für das arithmetische Mittel, n steht für die Anzahl Werte und x_i für einen Wert der Datenreihe. Der Vorteil des arithmetischen Mittel ist, dass die Abstände der Quadrate der Werte zum arithmetischen Mittel minimal sind. Die Funktion hat ihren minimalen Wert:

Arithmetisches Mittel 2 Formel.png

Median

Der Median wird als Zentralwert bezeichnet und ist ähnlich wie das arithmetische Mittel. Um den Median herauszufinden, muss man zuerst alle Werte der Grösse nach sortieren. Danach wird der zentrale Wert gesucht. Wenn n ungerade ist gibt es einen mittleren Wert. Wenn n aber gerade ist, werden die zwei mittleren Werte genommen und daraus das arithmetische Mittel berechnet.

Der Vorteil des Medians ist, dass die Summe der Abstände zum Median von den Werten am kleinsten ist. Das heisst, dass sich der Median beim Minimalwert der Funktion befindet.

Median Formel.png

Standardabweichung und empirische Varianz

Ein weiteres wichtiges Werkzeug ist die Standardabweichung bzw. die empirische Varianz. Um die Streuung der Daten zu haben braucht man irgendeine Masszahl. Genau geht es um die Abweichung der einzelnen Werte vom arithmetischen Mittel:

Standardabweichung-Empirische Varianz Formel.png

s2 ist die empirische Varianz, wenn man die Standartabweichung berechnen will (s) muss man nur die positive Quadratwurzel ziehen.  

Haushalt der Familie Hueber

Der erste untersuchte Haushalt war derjenige der Familie Hueber.

Informationen zum Haus(halt)

Der Haushalt besteht aus 4 Personen. Das Haus umfasst ein grosses Haus mit Garten.

Die Wahl den Haushalt der Familie Wyss für das Hauptexperiment zu verwenden, entstand als Alternative: Ursprünglich wollten wir den Haushalt der Familie Hueber nehmen. Wegen mehrerer Probleme wurde es dann aber bei der Familie Wyss gemacht. Der Hauptgrund nicht den Haushalt der Familie Hueber zu verwenden, rührte daher, dass es sich um ein altes Haus handelt mit einer alten Sicherungsinstallationen, welche vermutlich Asbest und offenliegende Leitungen beinhalten. Wir wollten keine Menschen dem Risiko eines Unfalles aussetzen oder etwas unnötig schädigen oder zerstören. Der Haushalt der Familie Wyss wird vermutlich nicht so gute Ergebnisse liefern. Das könnte hauptsächlich daherkommen, dass es sich um ein Zwei-Personen-Haushalt handelt und bereits viel auf Energieeffizienz geachtet wird. So wird z.B. seit jeher der sparende Geschirrwaschmaschinengang verwendet, Lichter werden nicht unnötig brennen gelassen oder es wird mit Restwärme gekocht. Hier bei der Messung der Familie Hueber wurde einfach schlicht vom regulären Stromzähler jeden Tag abgelesen. Jedoch waren wir trotzdem froh, das Experiment auch unter diesen Umständen durchführen zu können, auch wenn es sich bei der Familie Hueber um eine ungenauere Form des Experiments handelt.  

Ergebnisse

Da keine Messgeräte installiert werden konnten, wurde manuell jeden Abend um 21:00 der Stromzähler abgelesen und die Daten akribisch dokumentiert. Die Messungen begannen am Sonntag, dem 27. März. Um einen normalen Verbrauch zu protokolieren, wurde eine Woche der normale Stromverbrauch dokumentiert, anschliessend an diese Woche wurden alle Familienmitglieder für das Experiment geschult und mit den Massnahmen vertraut gemacht. Auf die Messung des normalen Stromverbraucht folgte eine Woche mit möglichst reduziertem Stromverbrauch. Der Fokus lag dabei vor allem beim Kochen und Backen und dem sparenden Umgang mit warmem Wasser und dem unnötigen Stromverbrauch von Elektrogeräten, welche nicht gebraucht werden, aber trotzdem Strom brauchen.

Normale Woche

Tag Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag
kWh 6 3 14 16 15 44 20


Normale Woche Haushalt Eliah Hueber.png


arithmetisches Mittel Median empirische Varianz Standardabweichung
16,857142857142858 15 178,14285714285714 13,347016788138731

Stromsparende Woche

In der stromsparenden Woche wurden zuerst alle elektronischen Geräte, welche nicht gerade in Benutzung waren vom Stromnetz genommen. Danach wurde nach dem Kapitel kurzfristige Energiesparoptionen gehandelt.

Es wurde darauf geachtet eine möglichst gleiche Woche zu reproduzieren. Z.B. wurde darauf geachtet, dass am Samstag gleich viel Wäsche gewaschen wurde, da Samstag der Waschtag ist. Wenn in den zwei Wochen verschieden oft gewaschen würde, könnte es die Messdaten massgeblich verfälschen.

Tag Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag
kWh 15 14 20 10 16 24 25


Stromsparende Woche Haushalt Eliah Hueber.png


arithmetisches Mittel Median empirische Varianz Standardabweichung
17,714285714285715 16 30,238095238095237 5,498917642417936

Interpretation

Eine exakte Prognose, wie effektiv die Massnahmen wirklich sind, ist sehr schwer zu machen, da man dafür zwei exakt gleiche Wochen bräuchte, welche man nie haben kann. Daher kann man nur eine Schätzung abgeben, wie effektiv die Massnahmen sich auf den Stromverbrauch auswirken.

Die extrahierten Daten des Experimentes sehen verwirrend aus. Auf den ersten Blick haben wir in der stromsparenden Woche mehr Strom verbraucht, als wir in der normalen Woche gebraucht haben. Das arithmetische Mittel der normalen Woche liegt bei 16,86, dasjenige der sparenden Woche liegt bei 17,71. Der Median, der weniger empfindlich auf Extremwerte reagiert, zeigt ein ähnliches Ergebnis. Der Median der normalen Woche liegt bei 15 und der der stromsparenden Woche liegt bei 16. Beides lässt schliessen, dass wir in der stromsparenden Woche mehr Strom verbraucht haben als in der normalen Woche.

Unter der Hypothese, dass die Massnahmen im Haushalt nur eine stromsparende Wirkung haben können, muss neben den Massnahmen einen weiteren Faktor, welche sich geändert hat, eine wichtige Rolle spielen und für die Erhöhung des Stromverbrauchs in der stromsparenden Woche verantwortlich sein.

Wenn man die Standardabweichung bzw. die empirische Varianz zur Interpretation hinzuzieht, wird ein grosser Unterschied zwischen den zwei Wochen ersichtlich. Die Schwankungen der normalen Woche sind um ein Vielfaches grösser als bei der stromsparenden Woche. Dies belegt die Standartabweichung mit 13,3 in der normalen Woche und 5,5 in der stromsparenden Woche. Um die Daten richtig auszuwerten, muss man wissen, dass am Montag und Dienstag der normalen Woche sehr heisses Wetter herrschte. Dies hatte weitreichende Folgen auf den Stromverbrauch. Die Heizung war aus, alle Personen im Haushalt verbrachten viel weniger Zeit im Haus und nutzen daher auch viel weniger Elektrogeräte. Am Mittwoch änderte sich dann aber die abiotischen Umweltfaktoren in Bezug auf Temperatur und Sonne. Es wurde deutlich kälter. Diese Kälte zog sich durch das ganze restliche Experiment.

Mit dieser Schwankung der abiotischen Umweltfaktoren ist es leicht zu erklären warum man am Montag und Dienstag der normalen Woche nur insgesamt 9 kWh verbraucht wurden. Um das Experiment nicht durch diese Extremwerte zu verfälschen, fanden wir es gut sie aussenvor zu lassen.


arithmetisches Mittel Median empirische Varianz Standardabweichung
51,8 16 159,2 12,617448236470002


Dies ist die Tabelle der normalen Woche exklusiv Montag und Dienstag. Wenn man die Auswertung mit diesen Ergebnissen interpretiert, ist das Ergebnis deutlich anders. Natürlich ist die Standardabweichung hingegen zu der ganzen Woche gesunken. Wenn man das arithmetische Mittel der gekürzten normalen Woche und das der stromsparenden Woche vergleicht wird ersichtlich, dass in der stromsparender Woche 18,8% weniger Strom verbraucht wurde.

Diese Zahlen sind mit Vorsicht zu geniessen. Wir gehen tendenziell eher von einer Effektivität von 5 – 10% aus.

Haushalt der Familie Wyss

Der zweite untersuchte Haushalt war derjenige der Familie Wyss.

SmartPi

Glücklicherweise misst Herr Halsmayer auch seinen Stromverbrauch zuhause und so kamen wir schnell zu einem passenden Messgerät, ohne Geld oder etwas dergleichen zu investieren. Dabei handelt es sich um einen Raspberry Pi verbunden mit einem Messmodul, genannt «SmartPi», und bestimmter Software zur Auswertung der Daten.

Beim Gerät handelt es sich um einen Raspberry Pi verbunden mit einem sog. «SmartPi 2.0» des Unternehmens Enerserve. Es hat folgende Spezifikationen und Eigenschaften:

  • Der SmartPi dient als Ergänzung und kann auf jeden Raspberry Pi montiert werden.
  • Die Standardversion kann Strom bis 100 A messen.
  • Das Gerät besitz vier Klinkeneingänge. Somit ist die Messung aller drei Phasen und des Nullleiters möglich.
  • Der SmartPi erzeugt sein eigenes WLAN. Darüber kann man via der passenden IP-Adresse auf die Benutzeroberfläche des Gerätes zugreifen und es verwalten oder die Messdaten abrufen.[1]

Der SmartPi erzeugt sein eigenes WLAN. Darüber kann man via der passenden IP-Adresse auf die Benutzeroberfläche des Gerätes zugreifen und es verwalten oder die Messdaten abrufen. Für genauere Verwaltung des Raspberry Pis selbst sollte man jedoch direkt mit Raspberry Pi OS arbeiten. Dort kann noch genauer eingestellt werden.

Der SmartPi im Zählerkasten

Darin ist die Oberfläche in ein Dashboard- und den Graph-Bereich gegliedert. Das Dashboard zeigt den derzeitigen Verbrauch in Watt sowie Ampère an. Zudem zeigt es den addierten Verbrauch jedes Tages über eine Woche in kWh. Im Graph-Bereich wird detailliert ein Tag mit der Leistung in Watt, die dann gezogen wurde, angezeigt. Dort kann auch mit der Maus genauer ein Zeitpunkt untersucht werden.

Die Installation des Geräts im Zählerkasten erfolgte als Alternative: Ursprünglich wollten wir ihn im Hauptsicherungskasten der Wohnung einbauen. Dieser war aber zu eng, um eine einfache Installation zu gewähren, weshalb Herr Halsmayer alternativ den Zählerkasten vorschlug. Er wollte jedoch sich selbst und niemand anderen in Gefahr bringen, weshalb wir mit ihm Tobias Strasser anheuerten, einen ehemaligen Schüler von ihm, welcher Elektriker ist. Die Installation durch ihn erfolgte schnell: Er öffnete den Kasten, sagte welche Kabel für was seien, legte die Klammern um die drei nötigen Kabel und erklärte noch einige sonstige elektrische Apparaturen im Kasten. Anschliessend testeten wir das System, welches sofort tadellos seinen Dienst verrichtete.

Stromversorgung des SmartPis

Die Demontage des Gerätes erfolgte durch Herrn Halsmayer, da er sich nun mit dem Kasten vertraut fühlte. Anschliessend behielten wir das Gerät noch für einige Zeit, um die Interpretation korrekt schreiben zu können.

Grosse Probleme bereitete uns der Abruf der Daten, die die verbrauchten kWh pro Tag anzeigen. Diese verschwinden nämlich nach 7 Tagen vom Dashboard. Auf einfachem Weg sind diese Daten nach unserem Wissensstand und dem von Herrn Halsmayer nicht abrufbar. Nach langem Probieren fand Herr Halsmayer dann heraus, dass man die Zeit im Gerät zurückstellen kann und somit auf die Daten zugreifen kann. Dies tat er mit direkten Befehlen über die Befehlszeile von Raspberry Pi OS an den SmartPi. Er befürchtete jedoch, dass die Daten vielleicht korrumpiert werden könnten, weshalb er schnell machen wollte. Jedoch stellte das für uns kein Problem mehr dar, da wir nun alle relevanten Daten hatten.

Es erfolgte nur die Installation von drei anstatt der vier verfügbaren Klinkeneingängen, da es nicht nötig ist den Nullleiter anzuschliessen.

Informationen zum Haus(halt)

Die Gründe, warum dieser Haushalt für das Experiment bevorzugt wurde, wurden bereits in Informationen zum Haus(halt) der Familie Hueber erwähnt.

Beim Haus, in dem gemessen wurde handelt es sich um ein um etwa 1990 erbauten, Neubau im Stil der heutigen Moderne. Geheizt wird mit einer Gasheizung und alle Wohnungen werden über Bodenheizungen und gänzlich ohne Heizkörper mit der Wärme versorgt. Jedoch haben allgemein temperaturbedingte Verbraucher wie die Heizung eine eher geringe Auswirkung auf unsere Messungen, da wir nur den Stromverbrauch messen. Waschmaschinen und Tumbler sind teils in den Wohnungen vorhanden, aber auch teils nicht.

Der Haushalt besteht aus einem 16-jährigen Jugendlichen und einer 52-jährigen Erwachsenen mit einem eher, auch normal, geringem Stromverbrauch.

Wichtige Informationen für die Interpretation der Graphen (spezifisch auf Haushalt):

  • Die Wohnung verfügt nicht über eine eigene Waschmaschine oder Tumbler. Der Stromverbrauch dieser Geräte wurde somit nicht berücksichtigt.
  • Die Umluft-Funktion des Ofens ist kaputt. Deshalb wurde viel mit Ober- und Unterhitze gearbeitet, was logischerweise den Verbrauch erhöhte. Dies war über die gesamte Messdauer der Fall.
  • Typische Abläufe resp. Einstellungen des Kühlschranks und des Gefrierschranks. Die Geräte kühlen immer in Intervallen. Der Kühlschrank etwa alle 12 Minuten und der Gefrierschrank etwa alle 50 Minuten. Die Temperatur des Kühlschranks betrug in der normalen Woche 5°C und die des Gefrierschranks -15°C. In der stromsparenden Woche 7°C und -15°C.
  • Die Geschirrwaschmaschine hat immer zwei Verbrauchshöchstpunkte. Der erste tritt beim heissen Waschgang auf und der zweite bei der Trocknung. Dazwischen verringert sich der Verbrauch für eine gewisse Zeit.
  • Der Kontaktgrill hat verschiedene Modi. Hauptsächlich wurden damit jedoch Paninis (Sandwichmodus) und Würste (Wurstmodus) zubereitet.
  • Kaffee wird immer mit einer Bialetti Moka Express auf dem Herd zubereitet.
  • Der Wasserkocher ist das Gerät, das über eine kurze Zeit den meisten Strom bezieht. Fakt ist, dass es trotzdem sparender ist, als wenn man das Wasser auf dem Herd zum Kochen bringt.
  • Beim Staubsauger handelt es sich um einen Akkubetriebenen, der somit beim Aufladen des Akkus Strom verbraucht und nicht bei der Benutzung des Staubsaugers.

Relevante Geräte

Bild Beschreibung
Ofen Valentin Wyss.jpg
 Ofen

Marke: Electrolux
Geschätztes Alter: 25 Jahre
Besonderheit: Umluft-Funktion kaputt

Herdplatten Valentin Wyss.jpg
 Herdplatten

Marke: Electrolux
Geschätztes Alter: 25 Jahre
Besonderheit: Licht der Steuerung der Platte oben links defekt.

Kühlschrank Valentin Wyss.jpg
 Kühlschrank

Marke: Electrolux
Geschätztes Alter: 5 Jahre
Temperatur:

  • 5°C (= normal)
  • 7°C (= sparend)
Gefrierschrank Valentin Wyss.jpg
 Gefrierschrank

Marke: Electrolux
Geschätztes Alter: 5 Jahre
Temperatur:

  • -15°C (= normal)
  • -15°C (-15°C ist die maximale Temperatur) (= sparend)
Geschirrwaschmaschine Valentin Wyss.jpg
 Geschirrwaschmaschine

Marke: V-ZUG
Geschätztes Alter: 10 Jahre
Modi:

  • Alltagsmodus (ohne Eco) (= normal)
  • Alltagsmodus (mit Eco) (= sparend)
Kontaktgrill Valentin Wyss.jpg
 Kontaktgrill

Marke: Tefal
Geschätztes Alter: 6 Jahre
Modi:

  • Sandwichmodus
  • Wurstmodus
Kaffee (Bialetti Moka Express) Valentin Wyss.jpg
 Kaffee (Bialetti Moka Express)

Marke: Bialetti
Geschätztes Alter: 1 Jahr
Besonderheit: Kaffee wird mit dem Herd aufgebrüht.

Toaster Valentin Wyss.jpg
 Toaster

Marke: Primavista (Landi)
Geschätztes Alter: 10 Jahre

Wasserkocher Valentin Wyss.jpg
 Wasserkocher

Marke: MioStar (Migros)
Geschätztes Alter: 10 Jahre

Fernseher Valentin Wyss.jpg
 Fernseher

Marke: Sony
Geschätztes Alter: 2 Jahre
Zeit: Läuft jeden Abend und an Wochenenden teils den ganzen Tag.

Staubsauger Valentin Wyss.jpg
 Staubsauger

Marke: Dyson
Geschätztes Alter: 5 Jahre
Besonderheit: Ständig am Laden, ausser vollständig geladen.

Föhn Valentin Wyss.jpg
 Föhn

Marke: BaByliss
Geschätztes Alter: 4 Jahre

PC Valentin Wyss.jpg
 PC (Desktop)

Marke: Eigenbau
Geschätztes Alter: 1 Jahr

Ergebnisse

Leider war es uns nicht möglich die Ergebnisse in Excel-Graphen umzusetzen, weswegen wir schlicht Screenshots gemacht haben. Die Rohdaten resp. alle rundum der Messung relevanten Dateien können jedoch auf der Webseite unter www.projektarbeitenergie.tk/messung abgerufen werden.

Normale Woche

2. April 2022
Graph 03.04.2022.png
  • 9:30 = Föhn
  • 10:20 = Wasserkocher
  • 12:45 – 15:30 = PC
  • 19:10 = Kochen, 2 Platten bei Stufe 4 und 9
  • 20:00 = Ofen, Oberhitze bei 175°C
  • 20:40 – 23:20 = PC

Gesamtverbrauch: 2,38kWh

3. April 2022
Graph 03.04.2022.png
  • 11:30 – 13:30 = PC
  • 18:30 = Wasserkocher
  • 18:30 = Kochen
  • 19:36 = Geschirrwaschmaschine, Alltagsmodus (ohne Eco)

Gesamtverbrauch: 4,73 kWh

4. April 2022
Graph 04.04.2022.png
  • 12:20 – 13:30 = PC
  • 17:30 – 18:25 = Kochen, 2 Platten bei Stufe 5
  • 17:45 – 18:25 = Ofen, Oberhitze bei 200°C

Gesamtverbrauch: 2,53 kWh

5. April 2022
Graph 05.04.2022.png
  • 12:20 – 12:40 Kochen, 2 Platten auf Stufe 6
  • 19:25 Geschirrwaschmaschine, Alltagsmodus (ohne Eco)

Gesamtverbrauch: 2,61 kWh

6. April 2022
Graph 06.04.2022.png
  • 12:35 – 13:20 = Kochen, 1 Platte bei Stufe 8
  • 12:45 – 13:20 = Ofen, Unterhitze bei 175°C
  • 17:00 – 20:45 = PC

Gesamtverbrauch: 2,77 kWh

7. April 2022
Graph 07.04.2022.png
  • 17:00 – 20:45 = PC
  • 18:35 – 19:00 = Kontaktgrill

Gesamtverbrauch: 1,66 kWh

8. April 2022
Graph 08.04.2022.png
  • 8:00 = Kaffee
  • 9:30 = Toaster
  • 11:40 = Kochen
  • 12:50 = Geschirrwaschmaschine, Alltagsmodus (ohne Eco)
  • 13:45 = Kaffee
  • 20:45 = Föhn

Gesamtverbrauch: 3,32 kWh

Ganze Woche
Tag 2. April 3. April 4. April 5. April 6. April 7. April 8. April
kWh 2,38 4,73 2,53 2,61 2,77 1,66 3,32


Graph 02.04.2022-08.04.2022.png


arithmetisches Mittel Median empirische Varianz Standardabweichung
2,857142857142857 2,61 0,9263904761904765 0,9624918057783539

Stromsparende Woche

Massnahmen

Wir haben hauptsächlich auf die folgenden Punkte geachtet:

  1. Eco-Modus der Geschirrwaschmaschine nutzen!
  2. Nur vollständig gefüllte Geschirrwaschmaschine.
  3. Kühlschrank auf 7°C und Gefrierschrank auf -15°C einstellen!
  4. Möglichst keine Geräte im Standby lassen und wenn möglich alles nach Gebrauch vollständig ausstecken!
  5. Mit Restwärme arbeiten (sowohl Backofen als auch Herd)
  6. Z.B. Wasser für Wienerli etc. mit Wasserkocher erwärmen!
  7. Verbrauch beim Kochen verkleinern (z.B. weniger Wasser bei Pasta, damit nicht zu viel erwärmt werden muss.)
  8. Licht nicht unnötig brennen lassen!
  9. Qualitativ hochwertige Pfannen verwenden! (sind besser isoliert)
  10. Velo-Akku effizienter nutzen!
  11. Z.B. Fleisch früh aus dem Gefrierschrank nehmen und von der Umgebungswärme auftauen lassen!

Wir sind bereits ein verhältnismässig sparsamer Haushalt mit zwei Personen, weshalb der Impakt eher gering ausgefallen ist. Jedoch bringt allgemein jedes gesparte Watt etwas zum Umschwung hin zu einer besseren Zukunft.

23. April 2022
Graph 23.04.2022.png
  • 7:30 = Kaffee
  • 11:10 – 11:35 = PC
  • 12:55 = Kontaktgrill, Panini
  • 17:50 = Kochen
  • 18:15 = Toaster
  • 19:30 – 19:40 = Föhnen
  • 21:30 – 22:00 = PC

Gesamtverbrauch: 1,85 kWh

24. April 2022
Graph 24.04.2022.png
  • 7:30 = Kaffee, 1 Platte bei Stufe 5
  • 8:30 = Backofen (ohne Vorheizen)
  • 8:45 = Kaffee, 1 Platte bei Stufe 5
  • 10:40 = Wasserkocher
  • 11:30 – 21:30 = PC
  • 12:00 = Kochen
  • 17:15 Kochen, Teigwaren (geringe Menge Wasser)
  • 18:20 = Geschirrwaschmaschine, Alltagsmodus (mit Eco)

Gesamtverbrauch: 4,75 kWh

25. April 2022
Graph 25.04.2022.png
  • 13:15 – 13:30 = PC
  • 17:40 – 21:00 = PC

Gesamtverbrauch: 1,73 kWh

26. April 2022
Graph 26.04.2022.png
  • 17:50 = Wasserkocher
  • 19:00 = Kochen, Rührei
  • 17:30 – 21:00 = PC

Gesamtverbrauch: 1,55 kWh

27. April 2022
Graph 27.04.2022.png
  • 12:40 = Wasserkocher
  • 12:45 – 13:00 = Kochen, 2 Platten bei Stufe 5 (Wasser für Wienerli in Wasserkocher erwärmt)
  • 16:00 – 21:00 = PC
  • 18:55 = Kontaktgrill
  • 19:40 = Geschirrwaschmaschine (mit Eco)

Gesamtverbrauch: 2,92 kWh

28. April 2022

Extrem geringer Verbrauch!

Graph 28.04.2022.png
  • 20:00 – 21:30 = PC

Gesamtverbrauch: 1,03 kWh

29. April 2022
Graph 29.04.2022.png
  • 6:55 = Kaffee
  • 7:10 = Wasserkocher
  • 9:10 = Kaffee
  • 11:30 = Ofen, Ober- und Unterhitze bei 200°C
  • Ganzer Morgen = Staubsauger
  • 11:45 = Kontaktgrill

Gesamtverbrauch: 5,45 kWh

Ganze Woche
Tag 23. April 24. April 25. April 26. April 27. April 28. April 29. April
kWh 1,85 4,75 1,73 1,55 2,92 1,03 5,45


Graph 23.04.2022-29.04.2022.png


arithmetisches Mittel Median empirische Varianz Standardabweichung
2,7542857142857144 1,85 2,9279285714285717 1,7111190991361682

Interpretation

Leider haben wir nicht immer identisch aufgeschrieben, was wir gemacht haben, weil wir es schlicht vergessen haben. Deshalb ist die Menge an Information für die Interpretation je nach Tag unterschiedlich, was die Interpretation unbeständig macht. Trotzdem kann man mit den aufgeschriebenen Aktivitäten und den Graphen des Energieverbrauchs grundsätzlich interpretieren.

Die Daten dieses Experiments sehen vielversprechender aus als diejenigen der Familie Hueber. Da bei der Messung nur elektrische Geräte in der Wohnung gemessen wurden, ist die Abweichung wegen abiotischen Umweltfaktoren etc. relativ klein und macht die Ergebnisse weniger fehleranfällig. Das arithmetische Mittel ist eindeutig, wenn auch nahe beieinander. In der stromsparenden Woche wurden durchschnittlich 0,1 kWh pro Tag gespart hingegen zur normalen Woche. Dies sind etwa 4% weniger.

Die Standardabweichung ist in der stromsparenden Woche um einiges höher als in der normalen Woche. Dies spiegelt sich auch in den Messdaten ab. An gewissen Tagen in der stromsparenden Woche wurde mehr oder gleichviel Strom gebraucht. An beiden Donnerstagen wurde gleichviel Strom gebraucht und am Freitag der stromsparenden Woche wurde sogar mehr Strom verbraucht als in der normalen Woche. Dabei sticht vor allem der Dienstag (29. April) heraus. Die Erklärung für die um 64% Erhöhung des Energiebedarfs, im Vergleich zur normalen Woche lässt sich vor allem durch den Backofen und den Kontaktgrill erklären.

Trotzdem sieht auch der Median sehr gut aus. Da der Median der stromsparenden Woche um einiges tiefer ist, als der der normalen Woche kann man schliessen, dass die Einsparung, welche durch die Massnahmen erfolgte mit längerem Messen nach oben gehen würde und die Massnahmen eine höhere Einsparung als 4% erbringen. Zudem haben wir herausgefunden, dass Kochen und die Geschirrwaschmaschine einen sehr hohen Stromverbrauch haben im Vergleich zu den restlichen elektronischen Geräten. Deshalb sollte man beim Stromsparen besonders genau auf diese Geräte ein Auge haben, um möglichst viel Strom zu sparen.

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Quellen

  1. ↑ Kickstarter. (Unbekannt). SmartPi - Turn your Raspberry Pi into a SmartMeter [Web-Artikel]. Gefunden unter https://www.kickstarter.com/projects/1240982104/smartpi-turn-your-raspberry-pi-into-a-smartmeter?lang=de, zuletzt abgefragt am 30.04.2022
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