Hoe de digitale elektriciteitsmeter veel te veel stroom registreert

De kans is vrij groot dat al een monteur bij je langs is geweest, die een zogenoemde slimme meter installeerde. Inmiddels zijn ze al in miljoenen Nederlandse huizen aanwezig. De overheid heeft de netbeheerders opgedragen om tot 2020 alle oude, ‘domme’ meters te vervangen. De slimme meter geeft het stroomverbruik (en productie door bijvoorbeeld zonnepanelen) meteen door aan de energieleverancier waardoor een nauwkeurig beeld van de stromen in het elektriciteitsnet ontstaat. Dat is een essentiële stap naar een zogenoemde slim elektriciteitsnet, waarin vraag en aanbod zorgvuldig op elkaar afgestemd zijn.

Met de introductie van de slimme meter verdwijnt de ouderwetse analoge variant, die stroom registreert via een draaischijf. Het principe van de digitale en slimme varianten berust meestal op een zogenoemde Hall-sensor of Rogowski-spoel. Ondanks dat de meters voldoen aan de eisen uit 2006 van de International Electrotechnical Commission en wettelijk zijn goedgekeurd ontstonden er de afgelopen jaren klachten van mensen die zeggen een onverklaarbaar hoog stroomverbruik te hebben sinds de installatie van een nieuw exemplaar. Wetenschappers van de Universiteit Twente en de Hogeschool van Amsterdam besloten een negental digitale meters (waaronder slimme exemplaren) onder de loep te nemen.

Ze ontdekten dat meters in specifieke gevallen tot maar liefst 582 procent méér elektriciteit registreren dan de oude varianten. Ook waren er exemplaren die juist 31 procent minder elektriciteit waarnamen. In totaal zouden er ongeveer 850.000 van deze meters bij mensen thuis zijn geïnstalleerd. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine.

Stroom met een andere vorm

In het lab testten onderzoekers dagenlang diverse soorten verlichting, zoals led- en spaarlampen in combinatie met dimmers, op verschillende standen. Cees Keyer werkte als deeltijd-promovendus van de Universiteit Twente mee aan het onderzoek. Hij zegt dat ze als standaard een ‘ouderwetse’ analoge meter gebruikten. De onderzoekers bekeken dus een verschil tussen deze analoge en de slimme meters. De grootste verschillen ontstonden met de dimmers die voor ruim een derde waren opgedraaid en een reeks led- en spaarlampen. De afwijkingen zaten tussen de -32 en +582 procent. Bij een andere stand van de dimmer, voor een kwart opgedraaid, zaten de verschillen tussen de -28 en +64 procent.

De keuze om juist deze relatief moderne elektronica te testen is niet toevallig. Moderne lampen en dimmers verbruiken de elektriciteit vaak in snelle pulsen. Ze veranderen daarmee niet alleen de sterkte van de stroom (die in ons wisselstroomnet wordt afgegeven als een nette golf), maar ook de vorm. “Als je een dimmer met een ledlamp aansluit op meetapparatuur dan zie je geen mooie golf meer”, zegt Keyer. “We hebben het sterke vermoeden dat de meters daar niet goed mee om kunnen gaan en zo het verschil ontstaat.”

Spanning en stroomsterkte registreren

Om uit te vinden hoe deze meters de verbruikte elektriciteit registreren, maakten de wetenschappers meerdere (verzegelde) slimme meters open. Ze zagen dat de stroommeters op verschillende principes berusten. En hoewel de gevonden zogenoemde Hall-sensoren, Rogowski-spoelen en shuntweerstanden anders werken dan de ‘ouderwetse’ Ferraristeller, het zijn beproefde methodes om hoeveelheden elektriciteit te meten. Waar ontstaan de verschillen?

Keyer zegt dat producenten hun meetmethodes geheim houden, maar dat hij wel een vermoeden heeft waar het misgaat. “Je bent afhankelijk van een processor die de spanning en stroomsterkte van de sensors registreert, daaruit kun je het verbruik berekenen”, zegt hij. “Wij denken dat dit niet snel genoeg gebeurt. Met een lage meetfrequentie pik je het snelle gepulste elektriciteitsverbruik van moderne elektronica niet goed op.”

Waarom heeft de klassieke meter hier geen last van? Keyer zegt dat die tellers worden aangedreven als een soort elektromotor, een natuurkundig principe dat niet of nauwelijks gevoelig is voor de vorm van de stroom.

Overigens, echt stroomvretende apparaten zoals wasmachines of waterkokers vervormen de stroom niet. Is het daarom eigenlijk een probleem in de marge? Keyer vindt van niet. “Ook al verbruiken lampen met dimmers doorgaans niet veel, je hebt ze wél veel langer dan een waterkoker aanstaan”, zegt hij. “Hoe dan ook moet een meter natuurlijk in alle gevallen het goede aanwijzen.”

Van de markt af

Keyer en collega’s konden niet controleren of het probleem inderdaad ontstaat door een lage meetfrequentie. Dit probleem zou op te lossen zijn met een hogere meetfrequentie van de slimme meters. “Dat vergt hoogstwaarschijnlijk een snellere processor in de meter”, zegt Keyer. “En die verbruikt meer energie, waardoor je snel tegen het wettelijke maximum van drie watt verbruik voor de meter zelf loopt.”

In een reactie op hun website beaamt Netbeheer Nederland, waarin alle netbeheerders zijn vertegenwoordigd, dat de afwijkingen in deze ‘stresstest’ kunnen ontstaan. Maar ze voegen eraan toe dat de onderzochte omstandigheden in de praktijk niet waarschijnlijk zijn. De meters werken naar behoren, stelt Netbeheer Nederland.

Keyer vindt dat de netbeheerders het probleem bagatelliseren. “In principe zeggen ze dat je de meters in een lab altijd wel op tilt kunt krijgen”, aldus Keyer. “Maar wij hebben dit probleem ook bij mensen thuis gesignaleerd. Wij vinden dat de meters waarbij we deze fouten hebben ontdekt van de markt gehaald moeten worden.”