Tom Hartman: „Van onze opstelling in het lab met vierentwintig meters gingen er vier de mist in, maar die gingen wel héél erg de mist in.”

Foto Sake Elzinga

Interview

Ook een slimme meter kan zich vergissen. Die rekent de verkeerde kant uit

Tom Hartman | promovendus elektromagnetische interferentie Televisie kijken en toch stroom terugleveren aan het net? Sommige slimme meters raken in de war van het gebruik van dimmers.

Vierentwintig digitale energiemeters wachten in een lab van de Universiteit Twente op een stroomsignaal. Als promovendus elektromagnetische interferentie Tom Hartman (Universiteit Twente) een televisie via een dimmer aanzet, gebeurt er iets geks. Vier meters denken dat Hartman stroom opwekt in plaats van verbruikt. Alsof er zonnepanelen terugleveren aan het net.

In elk woonhuis in Nederland hangt een energiemeter, verreweg de meesten digitaal. Deze houdt het verbruik bij en bepaalt zo de hoogte van onze energierekeningen. Digitale meters, waaronder slimme meters (digitale meters met wifi), kunnen verstoord worden waardoor ze een te hoog of te laag verbruik registreren. Deze ontdekking uit 2017 was voor Hartman de aanleiding voor zijn vierjarig onderzoeksproject over hoe energiemeters de fout in kunnen gaan.

Dat het verbruik bij sommige van deze meters zelfs negatief kan uitslaan, is nieuw. Dit presenteerde Hartman eerder deze maand tijdens het 2021 joint IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power Integrity, and EMC Europe.

Hoe kwam je op het spoor dat een energiemeter onterecht teruglevering kan aangeven?

„Via een consument die ons een mail stuurde. Hij houdt zijn verbruik goed in de gaten via het slimmemeterportaal. Daar kun je elk kwartier je verbruik zien, heel handig, ik gebruik het zelf ook. Hij probeert sluimerverbruik, het verbruiken van energie wanneer apparaten stand-by staan, te beperken. Daarom boog hij steeds achter zijn televisie om de stekkers eruit te halen. Maar hij is 72, dus dat moest anders. Bij gebrek aan een normale op afstand bedienbare schakelaar raadde een verkoper hem er één met dimfunctie aan – die functie hoefde hij dan niet te gebruiken. Dus die stak hij in het stopcontact achter zijn tv. Toen zag hij ineens zijn verbruik drastisch omlaag gaan en zelfs negatief worden.

Ik hoorde direct een vreemd geluid in zijn huis, een zoem

„Het klonk onwaarschijnlijk dus ben ik naar hem toegegaan om te kijken wat er aan de hand was. Ik hoorde direct een vreemd geluid in zijn huis, een zoem. Hij bleek gelijk te hebben: als we alle apparaten uitzetten en vervolgens de televisie aan, dan kwam er ‘teruglevering’ op het schermpje te staan. Toen werd ik enthousiast: hoe kan dit nou?

„Vervolgens heb ik de tv-set en dimmer meegenomen naar buiten. Achter in mijn auto had ik een kleine opstelling met drie slimme meters. Twee van de drie gaven óók teruglevering aan. Dus de tv en dimmer gingen mee naar het lab om uit te vinden wat er misging.”

Wat gaat er fout bij de metingen?

„Stroom gaat in een golfbeweging door de meter heen. Maar dat is geen nette sinus. De dimmer concentreert alle stroom in een erg klein tijdsinterval, waardoor er heel hoge korte stroompieken ontstaan. Dit betekent dat er in korte tijd heel veel stroom door de kabels wordt gedrukt. Er mag een stroomsterkte van 16 ampère continu door een kabel lopen, maar deze stroompieken gaan richting de 50 ampère. Daarmee kan de energiemeter niet omgaan. Als dat continu zou gebeuren dan branden alle kabels door.

„Het is alsof je een liniaal van een meter hebt en je verwacht signalen die maximaal 50 centimeter zijn. En ineens komt er iets van 13 meter aanzetten en daar kan ik met mijn liniaal van een meter niets over zeggen. Dus dan zeg ik maar: het is één meter.

Het is best raar om een dimmer achter een televisie te zetten, maar mensen doen het wel

„Afhankelijk van het moment van de stroompiek leidt dit tot een overschatting of onderschatting of zelfs een negatieve meting van het verbruik. Met de dimmer kun je de stroompiek van links naar rechts ten opzichte van de sinusbeweging van de stroomspanning verschuiven. Toen ik hem links neerzette, ging het verbruik omlaag. Vervolgens zette ik hem rechts neer en toen zag ik het verbruik op het schermpje van de meter naar 400 watt gaan terwijl er maar 20 verbruikt werd. Dus we gingen van -400 watt links naar 400 watt rechts. De verklaring hiervoor publiceren we binnenkort in een wetenschappelijk tijdschrift.”

Hoe kwam je erachter wat er misgaat, heb je de meter opengeschroefd?

„Nee dat mag niet volgens de wetgeving intellectueel eigendom en de meters zijn van netbeheerders. Dus we moesten in ons onderzoek de meter behandelen als een ‘black box’. We wisten alleen wat erin gaat en wat eruit komt, maar niet precies wat er in het apparaat gebeurt.

„We konden uitvinden wat er misgaat aan de hand van twee casussen. De eerste casus was een waterpomp voor vijvers, waardoor de meter een te hoog energieverbruik aangaf. Maar toen wisten we nog niet dat negatief verbruik ook kon, dat was alleen een vermoeden. Met de dimmer konden we zowel overschatting als onderschatting van het stroomverbruik simuleren. Zo konden we het effect van een verstoring op de vierentwintig meters onderzoeken.”

Is het meetprobleem op te lossen?

„Wat het lastig maakt is dat mensen allerlei apparaten met elkaar combineren. Je kan niet al deze combinaties testen. Het is best raar om een dimmer achter een televisie te zetten, maar mensen doen het wel. De meters voldoen aan alle standaarden, maar het kan wel beter. Ze kunnen er een filter in stoppen die de pulsen opschoont.

„Daar komt binnenkort ook een publicatie over. Dat maakt het voor mij persoonlijk schitterend. Dan heb ik een PhD-onderzoek met een kop en een staart, wat ook nog eens op een verjaardag uit te leggen is.”

Ik kreeg al direct van een neef een foto van zijn meterkast toegestuurd met de vraag: heb je voor mij ook zo’n dimmer?

Kan je op deze manier geld verdienen?

„Ja, maar ik zou het niet aanraden. Je apparatuur kan er stuk van gaan omdat er in korte pieken heel veel stroom doorheen gaat. En als de fabrieksinstellingen van de dimmer anders waren geweest, waardoor die korte hoge piek op een ander moment kwam, dan was de meter juist een veel te hoog stroomverbruik gaan aangeven.

„Ook zijn er genoeg slimme meters die het wel goed doen. Van onze opstelling in het lab met vierentwintig meters gingen er vier de mist in, maar die gingen wel héél erg de mist in.”

Moet je nu op ieder feestje de meterkast in?

„Haha ja. Ik kreeg al direct van een neef een foto van zijn meterkast toegestuurd met de vraag: heb je voor mij ook zo’n dimmer? Toen grapte ik terug: helaas, ik heb diezelfde meter maar die doet het gewoon goed. Het gaat om bepaalde gebieden in Nederland waar de meters hangen die de mist in gaan. Welke gebieden dat zijn kan ik niet zeggen.

„Op de website Tweakers waren er meer dan tweehonderd reacties op een bericht over ons onderzoek. Daar reageerde iemand dat sinds hij een slimme meter heeft, zijn zonnepanelen soms ’s nachts ook stroom opleveren. Bij hem wil ik ook graag gaan kijken, maar ik heb nog geen contactgegevens.”