Energiemanagementsystem für Zuhause
Energiemanagementsysteme werden gerne in Gewerbebauten genutzt. Doch immer mehr Bauherren erkennen die Vorteile der smarten Vernetzung im Eigenheim.
Energiemanagement – das Wichtigste in Kürze
Ein Energiemanagementsystem im Eigenheim vernetzt stromerzeugende Anlagen mit den steuerbaren Geräten und technischen Elementen des Haushalts.
Dadurch wird im Fall einer Photovoltaikanlage mehr vom selbst erzeugten Strom genutzt. Der Vorteil: Die Hausbesitzer sind unabhängiger von Strom aus dem Netz.
Ein weiterer Pluspunkt: Dank Smartphone, Tablet und Co. hat man Energienutzung und -verbrauch stets im Blick.
Energiemanagement – diese spezielle Form der Gebäudeautomation bewirkt, so scheint es, ein kleines Wunder: Heizanlage, Heizkörper, Außenhülle und Bewohner bleiben die alten, und dennoch sinkt der Energieverbrauch. In Bürotürmen längst die Norm, kann das auch in Wohnhäusern funktionieren.
Was ist ein Energiemanagement?
Ein Energiemanagementsystem ermöglicht die effiziente Nutzung dezentral erzeugter, erneuerbarer Energien in einem Gebäude. Außerdem ist damit die Integration, Vernetzung und Steuerbarkeit unterschiedlichster Komponenten der Haustechnik gemeint.
Ursprünglich wurden Energiemanagementsysteme, kurz EMS, für Industrie- und Bürobauten entwickelt. Inzwischen werden die smarten Synergie-Effekte aber in privaten Haushalten genutzt. Hier spricht man von Home Energy Management Systems, kurz HEMS.
Ein Home Energy Management System ist nicht gleichbedeutend mit einem Smart Home. Das HEMS ist Teil eines Smart-Home-Systems.
In der Regel kommen bei einem Energiemanagementsystem in einem Eigenheim eine Photovoltaikanlage und ein Batteriespeicher zum Einsatz. Viele Bauherren entscheiden sich für die Kombination von Photovoltaikanlage und Hausbatterie, um den Sonnenstrom, der an hellen Tagen im Überfluss erzeugt wird, auch nach Sonnenuntergang noch verwerten zu können.
Ziel eines Energiemanagementsystems im Privatbereich ist es, die mithilfe der Solaranlage erzeugte Energie optimal für den Eigenbedarf zu nutzen.
Warum ist Energiemanagement wichtig?
Der Clou des Energiemanagements ist die Einbeziehung aller technischen Komponenten, die irgendeinen Einfluss auf den Energieverbrauch haben. "Wissen" sie voneinander, so können sie mit der entsprechenden Programmierung planvoll zusammenarbeiten. Dadurch kann im Idealfall zum Beispiel der Energieverbrauch reduziert werden. Laut verschiedenen Branchenstudien können die Einsparungen dank Energiemanagement bis zu 50 Prozent betragen.
"Die Optimierung der Energieflüsse im Haus kann auch Verteilnetze vor dem Hausanschluss entlasten. Energiemanagementsysteme sind deshalb ein immer wichtiger werdender Baustein für eine erfolgreiche Energiewende", betont Dr. Jan Witt, Geschäftsführer der HEA-Fachgemeinschaft, einem Verbund von Marktpartnern aus Energiewirtschaft, Elektroindustrie, Fachhandwerken und Fachgroßhandel.
Energiemanagementsystem im Wohnhaus
In der Hausautomation gibt es vereinfacht gesagt zwei Sorten von Komponenten: Sensoren und Aktoren.
- Sensoren sammeln Daten. Dazu gehören u.a. Temperaturmesser, Fensterkontaktfühler, Glasbruchmelder, Lichtsensoren, Bewegungsmelder, Windmesser usw.
- Aktoren setzen die Daten in Aktionen um. Dazu zählen u.a. Rollladenantriebe, Fensterantriebe, Heizkörperventile, Lichtschalter etc.
Die Verbindung zwischen Sensoren und Aktoren wird entweder über eine Ringleitung hergestellt, parallel zur Elektroinstallation verlegt, oder per Funk. Bedient wird dieses vom Elektriker Bus-System genannte Netzwerk über eine Steuereinheit, den Controller.
Wie funktioniert Energiemanagement?
Die selbstlernende Software, die auf einem kleinen Prozessor im Schaltschrank läuft oder Teil des Smart-Home-Systems ist, weiß, welcher "Stromfresser" wann wie viel zieht. Mithilfe messbarer Daten werden Stromverbrauch und -erzeugung berechnet. Denn dank Internetverbindung hat der Energiemanager das Wetter vor Ort im Blick und plant Entlade- und Ladezeiten im Voraus. Die intelligente Software setzt den Strom klug ein, kühlt zum Beispiel im Sommer das Gebäude mit der reversiblen Wärmepumpe und sorgt dafür, dass das E-Auto so viel Grünstrom wie möglich bekommt.
Der Energiemanager dirigiert quasi alle elektrischen Geräte, schaltet bei Sonnenschein diejenigen ein, die gerade sinnvoll betrieben werden können und schickt erst, wenn alle Möglichkeiten ausgereizt sind, den Solarstrom ins Netz. Außerdem gibt der Energiemanager den Hausbewohnern Feedback zu ihrem Nutzerverhalten.
Die Bedienung erfolgt heute in der Regel mithilfe eines Smartphones, Touchdisplays oder Tablets. Auf den Screens der Geräte sind die Energiedaten grafisch visualisiert, sodass Hausbesitzer ihren Energieverbrauch verständlich aufbereitet stets im Blick haben.
Ein Energiemanagementsystem lässt sich in ein Smart-Home-System einbinden. So lassen sich einzelne Geräte im Haus entsprechend bestimmter Parameter aufeinander abgestimmt programmieren.
Einbeziehung aller technischen Komponenten
Automation ist in Teilbereichen Standard. Heizanlagen zum Beispiel sind über ihre Regelkreise außentemperaturgeführt. Bei einem clever geplanten Energiemanagementsystem werden alle Komponenten miteinander vernetzt, um dadurch Energie einzusparen.
Ein versehentlich offen gelassenes Fenster wird entweder per Fensterantrieb geschlossen oder die Heizkörperventile im betreffenden Raum schließen. Rollläden, von Lichtsensoren und Temperaturfühlern gesteuert, können im Sommer der Überhitzung vorbeugen. Im Winter dagegen maximimieren Rollläden die solaren Gewinne und verhindern die Auskühlung über die Glasflächen, da sie bei Sonnenschein hoch und nach Sonnenuntergang oder bei trübem Himmel herunterfahren.
Heizkörper oder Fußbodenheizung verhalten sich bis zum Erreichen einer vorher festgelegten Temperaturmarke passiv. Wo genug Tageslicht zur Verfügung steht, muss kein Kunstlicht brennen.
Aber: Nicht alles vernetzen!
In einem privaten Haushalt ist es nicht sinnvoll, sämtliche Geräte, die Strom verbrauchen, über ein Energiemanagementsystem zu regulieren.
Entscheidend sind zunächst die Strom erzeugenden und speichernden Elemente, also die Photovoltaikanlage und der Batteriespeicher. Darüber hinaus sollten insbesondere diejengen stromverbrauchenden Geräte eingebunden werden, die nicht permanent in Benutzung sind. Also zum Beispiel die Wallbox oder einzelne smarte Haushaltsgeräte.
Energiemanagement der Solaranlage
Für Besitzer von Photovoltaikanlagen, die nach 2009 montiert wurden, kommt es in erster Linie darauf an, den Eigenverbrauch ihres Solarstroms zu erhöhen. Hierfür gibt es Kombinationen aus Speicher und Energiemanager. Dieser hat alle Geräte im Blick, die als Abnehmer für den Sonnenstrom infrage kommen und sinnvoll eingesetzt werden können, und schaltet sie gemäß Programmierung ein.
Die Waschmaschine, vielleicht schon am Vorabend befüllt, den Trockner, die Spülmaschine. Einige Kühlschränke und Gefriertruhen können auf Vorrat kühlen und dafür zu anderen Zeiten phasenweise abgeschaltet werden, ohne "Unterbrechung der Kühlkette".
Wo eine Wärmepumpe vorhanden ist, wird mit dem weder profitabel ins Netz zu verkaufenden noch anderweitig im Haus nutzbaren Strom Wärme aus der Umwelt gewonnen.
Energiemanagement im Altbau per Funk
Möchte man im Altbau auf das aufwendige Verlegen einer Ringleitung verzichten, wählt man ein Funksystem. Das kann mit der drahtlosen Variante des verbreiteten KNX-Standards laufen, KNX-RF, oder einer anderen "Sprache", die alle Aktoren und Sensoren verstehen. Oder alternativ mit preiswerteren Standards wie ZigBee oder TCP/IP.
Schaltbare Steckdosen oder Zwischenstecker dienen zur Steuerung der Aktoren. Sensoren wie Bewegungsmelder, Thermostate, Rauchmelder werden nach Bedarf frei montiert, wie die zentrale Bedieneinheit mit Display.
Bei einem derzeit erhältlichen System zur Nachrüstung laufen die Daten übers Internet, über den Server des Anbieters, bedient und gesteuert werden kann das Ganze auch per Smartphone oder Tablet von außen.
Was kostet ein Energiemanagementsystem?
Wer ein Energiemanagementsystem nachträglich installieren möchte, muss je nach Herseller mit über 1.000 Euro rechnen – abhängig davon, wie viele Geräte eingebunden werden sollen. Je nach Anbieter kommen außerdem monatliche Fixkosten für die Datenspeicherung in der Cloud hinzu.
Apropos Daten: Wie sicher sind die Daten eines Energiemanagementsystems? Werden die Daten zur Nutzung nur lokal verwertet, sind sie relativ gut geschützt. Für die Speicherung in der Cloud empfiehlt sich ein Server in Deutschland oder der EU, da hier der Datenschutz weiter greift als in anderen Ländern.
Förderung Energiemanagement
Für den Energiemanager gibt es über die Zuschüsse für Einzelmaßnahmen Förderung vom BAFA (Tel: 06196/908–1625).
Energiemanagement-Ratgeber für Bauherren
Bei der Nutzung von selbst erzeugtem Strom stehen Bauherren und Modernisierer häufig vor offenen Fragen. Bei der Planung und Installation eines effizienten Energiemanagements sind Fachkenntnisse erforderlich. Denn aufgrund der Vernetzung unterschiedlicher Erzeuger und Verbraucher ist ein gewerkeübergreifendes Konzept notwendig, das einen intensiven Informationsaustausch zwischen allen beteiligten Gewerken erfordert.
Die HEA-Broschüre "Energiemanagementsysteme" bietet eine Hilfestellung und zeigt die Möglichkeiten einer smarten Vernetzung von Technologien wie Photovoltaikanlage, Stromspeicher, Wärmepumpe und Elektroauto auf. Eine Marktübersicht fasst gängige Systeme mit den einhergehenden Schnittstellen zusammen.
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