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Einstieg in die vernetzte Zukunft

Warum Smart Home Automation nur ganzheitlich funktioniert

Ohne eine umfassende Verzahnung bisher isoliert betrachteter Gewerke, Marken und Produkte bleibt die Smart Home-Ära Theorie. Die Integrationsplattform EEBus schafft eine unabhängige, offene und standardisierte Schnittstelle zwischen hausinterner Kommunikation und dem Datenaustausch mit dem Energieerzeuger. Sie erfüllt damit eine zentrale Voraussetzung für intelligente Energienetze.

Mit dem Smart Plug, einer Art Zwischenstecker, sind verschiedene Geräte im Haushalt für die Kommunikation via Funk auch nachrüstbar. Außerdem kann damit der aktuelle Energieverbrauch gemessen werden.

Zukunftsvision mit Realitätsbezug: Mit so genannten Gateways und Smart Plugs aus dem Hause E.G.O. lässt sich Energieverbrauch künftig ganz bequem per Mausklick mithilfe von PC, iPad oder iPhone steuern und optimieren. Mit an Bord: Die Integrationsplattform EEBus, die für die reibungslose Kommunikation aller beteiligten Geräte sorgt.

Dipl.-Ing. Martin Wagner, Leiter Business Development bei der E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH.

 

Die viel zitierte Energiewende hat zahlreiche Konsequenzen. Eine befördert den Trend zum intelligenten Haus, der bisher vor allem die Herzen gut betuchter High-Tech-Fans höher schlagen ließ, zum lukrativen Zukunftsmarkt mit „Breitenwirkung“. Zu seinen Pluspunkten gehören nicht nur mehr Komfort und Sicherheit, sondern auch oder gerade erhebliche Energieeffizienzreserven. Dazu leistet die Gebäudetechnik einen wichtigen Beitrag. Vernetzt und gesteuert mit Hilfe moderner Informations- und Kommunikationstechnologie, wird sie zum zentralen Baustein im branchenübergreifenden Smart Home-Konzept.

Etwa drei Viertel des privaten Energieverbrauchs entfallen auf den Sektor „Wärme/Heizen“. Hinzu kommt weiteres Ener­gieeffizienz-Potenzial im Bereich „Klima/Lüftung“. Grund genug also z.B. für Planer, Ingenieure und Handwerker, sich dem Thema „Smart Home Automation“ – also der intelligenten automatischen Steuerung der kompletten Haustechnik – zu widmen. Das neue Kompetenzfeld bietet allen Beteiligten konkrete Marktchancen. Sie basieren letztlich in erster Linie auf einem transparenten Energiemanagement, das die Erzeugerseite mit dem breiten Nutzerspektrum etwa auf der Geräte- und Photovoltaik-Ebene verbindet. Moderne Heizungs- und Klimatechnik etwa bildet eine wesentliche Komponente im smarten Haus, die aber zusammen mit weiteren Elementen in ein übergreifendes Gesamtkonzept integriert werden muss.

Stark schwankende Stromerzeugung
Der Europäische Rat verabschiedete bereits 2007 im Rahmen des Programms „Ener­gy 2020“ ehrgeizige energie- und klimaschutzpolitische Ziele (vgl. separater Kasten). Die ambitionierten Energiepläne der Bundesregierung gehen noch erheblich weiter: Als Vorreiter will Deutschland nicht nur die CO2-Emissionen bis 2020 um 30% reduzieren, sondern auch die Quote Erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung zunächst auf 35% und bis 2050 sukzessive auf 80% erhöhen.
Je höher jedoch der Energie-Anteil aus regenerativen Quellen – insbesondere aus Windkraft und Photovoltaik –, desto größer die Herausforderungen für das Stromnetz: Es muss neben vermehrten dezentralen Einspeisungen vor allem hohe Erzeugungsschwankungen verkraften, da Sonne und Wind weder gleichmäßig noch exakt vorhersehbar zur Verfügung stehen. Um die Nachfrage störungsfrei zu befriedigen, müssten Energieversorger daher nach der jetzigen Praxis teure Regelenergie vorhalten und zusätzlich ihre Speicherkapazitäten z.B. durch Pumpspeicherkraftwerke erweitern.
Das lässt sich indes bei meist regional ausgeprägten Angebotsspitzen etwa von Windkraftanlagen schon heute kaum darstellen. Die Folge: Selbst bei idealen Wetterverhältnissen stehen Windräder eventuell still, weil die Netze keine weitere Energie aufnehmen können. Wesentlich sinnvoller ist es daher, durch gezieltes Lastmanagement die Stromnachfrage stärker als bisher dem Energieangebot anzupassen – und umgekehrt.

Auf dem Weg zum „Internet der Energie“
Experten zufolge lassen sich etwa 30% des Energieverbrauchs im Haushalt (ca. 3,5 GW) „lastverschieben“. Das heißt, dass z.B. die Waschmaschine dann startet, wenn viel Strom verfügbar und daher auch besonders günstig ist. Voraussetzung dafür sind so genannte „Smart Grids“ – intelligente Infrastrukturen, die Stromerzeuger und -speicher, Übertragungs- und Verteilnetze und Stromnutzer über moderne Informations- und Kommunikationstechnologien verbinden. Das künftige Energiesystem wird so zu einem Netzwerk zahlreicher unabhängiger Akteure, die ähnlich wie im World Wide Web in unterschiedlichster und immer wieder wechselnder Konstellation miteinander interagieren. Dieses „Internet der Energie“ zielt darauf ab, zu jedem Zeitpunkt unter Einbeziehung verfügbarer Speicher- und Lastverschiebungsmöglichkeiten die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch herzustellen.
Smart Grids signalisieren also nicht nur, wenn aufgrund erhöhten Strombedarfs zusätzliche Kraftwerke eingeschaltet werden müssen, sondern steuern die Nachfrage so, dass sie sich dem zunehmend schwankenden Angebot anpasst. Ein Beispiel: Ein Kühlhaus wäre dann stärker herunter zu kühlen, wenn gerade die Sonne scheint oder kräftiger Wind weht. Bei Schatten oder Flaute hingegen könnte man es sogar vorübergehend ausschalten.
Als zentrale Schaltstellen im intelligenten Stromnetz fungieren an das Internet angeschlossene Energiemanagement-Plattformen. Über sie könnten Energieversorger Daten zur Stromverfügbarkeit und die jeweiligen Tarife an die Energienutzer übermitteln. Sind dann auch Waschmaschine, Wärmepumpe & Co. vernetzt, tauschen sie sich untereinander hinsichtlich ihres quantitativen und zeitlichen Ener­giebedarfs aus, um niedrigpreisige Phasen voll zu nutzen.

EEBus löst Hauptproblem
Bereits seit 2010 sind in Deutschland bei Neubau und Totalsanierungen intelligente Stromzähler, so genannte Smart Meter, vorgeschrieben. Darüber hinaus müssen Energieversorger seit 2011 ihren Kunden lastvariable bzw. tageszeitabhängige Tarife offerieren, um so einen finanziellen Anreiz zu schaffen, den Energiebedarf möglichst an dem verfügbaren Angebot zu orientieren.
Als problematisch erweist sich in der Praxis jedoch meist die fehlende „Verständigung“ der einzelnen im Haushalt vorhandenen Geräte. Aufgrund einer Vielzahl von nebeneinander existierenden Protokollen (Sprachen) ist der Datenaustausch zwischen den Geräten unterschiedlicher Hersteller oft nicht möglich. Genau dieses entscheidende Defizit will ein offenes, geräte- und firmenunabhängiges Integrationskonzept namens EEBus beseitigen. Die Entwicklung des Kölner Technologieunternehmens Kellendonk bildet als universelle Schnittstelle eine Art Klammer für alle derzeit verbreiteten Protokolle. Sie macht damit aus bislang „stummen“ Einzelgeräten (von der Wärmepumpe über Heizkörper-Thermostate, Lüftungs- und Klimageräte, Fensterantriebe, Wasch- und Spülmaschinen bis hin zum Fernseher) aktive Teilnehmer in einem kommunizierenden Gesamtsystem. Die Geräte können zum Datenaustausch auf unterschiedliche Technologien zurückgreifen: Funk, Powerline (auf das Stromnetz modulierte Übertragung) oder Ethernet.
Die intensiv angestrebte Normierung des EEBus auf nationaler und internationaler Ebene soll nicht nur für einen verbindlichen Standard, sondern auch für die nötige Zukunfts- und Investitionssicherheit sorgen. Erst auf einer solchen verlässlichen Basis sind die ebenso umfassende wie unverzichtbare Vernetzung bisher isoliert betrachteter Gewerke, Marken und Produkte und damit der nachhaltige Erfolg des „intelligenten Hauses“ überhaupt denkbar.

Neues Gateway-Zeitalter
Mit diesem Technologie-Fundament will u.a. die E.G.O.-Gruppe im Zukunftsmarkt Smart Home Automation durchstarten, wie das Unternehmen im Vorfeld der „Light + Building“ erklärt. Auf dem EEBus basierende Steuerungssysteme des weltweit aktiven Zulieferers der Hausgeräteindustrie (vgl. separater Kasten) sollen künftig eine große Bandbreite an Geräten im Haus fit für die smarte Zukunft machen.
So kündigte Martin Wagner, Leiter Business Development, im Gespräch mit der IKZ-Redaktion zur Frankfurter Messe erste Prototypen so genannter Gateways an. Diese zentralen Schaltstellen sammeln und verarbeiten Daten aller angeschlossenen Geräte und ermöglichen dadurch ihre verbrauchsoptimierte Steuerung. Gateways könnten außerdem eventuelle Gerätefehler automatisch melden. Die Störungen ließen sich dann ggf. per Fernwartung direkt beheben bzw. zumindest analysieren, sodass der Servicetechniker sofort wisse, welche Ersatzteile er benötigt. Kein Zweifel: wirklich „smarte“ Perspektiven.

Bilder: E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH

www.egoproducts.com


Nachgefragt

IKZ-FACHPLANER:
Viele sprechen im Zusammenhang mit Smart Home von einem Mega-Markt der Zukunft. Teilen Sie diese Euphorie?


Wagner: Zweifellos bietet dieser Sektor mittel- und langfristig ein ebenso erhebliches wie konkretes Potenzial. Nach unserer festen Überzeugung haben Geräte, die im engeren und weiteren Sinne zur Gebäudetechnik gehören, ohne intelligente Vernetzung keine Zukunft. Allerdings ist eine plötzliche Markt-Explosion nicht zu erwarten. Dazu gibt es z.B. bei den Smart Grids einfach noch zu viele offene Fragen und Hürden im regulatorischen und gesetzlichen Bereich, die zunächst beantwortet bzw. beseitigt werden müssen. Gleiches gilt für die Datensicherheit beim Austausch zwischen Endverbraucher und Energieerzeuger bzw. weiteren Unternehmen. Auch fehlen bisher klare finanzielle Anreize für „smarte“ Investitionen, die auf mehr Energieeffizienz abzielen. Stoppen lässt sich die Smart Home-Entwicklung aber gewiss nicht.


IKZ-FACHPLANER:
Mit welchem Konzept will sich E.G.O. als Komponentenhersteller im Zukunftsmarkt „Smart Home“ positionieren und etablieren?

Wagner: Die E.G.O.-Gruppe bringt u.a. als Spezialist für Steuerungselektronik wichtige Kernkompetenzen mit, um innovative Produkte und Lösungen für intelligent vernetzte Haussysteme zu entwickeln und herzustellen. Wir konzentrieren uns dabei auf die Tätigkeitsfelder Energieverbrauchsmessung und Lastmanagement sowie Erhöhung von Komfort und Sicherheit. Hier exis­tieren bereits erste „smarte“ Prototypen, die nun sukzessive in konkrete Kundenprojekte integriert werden. Wir wollen damit einerseits unser bestehendes Geschäft für die Zukunft sichern, sind andererseits aber natürlich auch stark daran interessiert, neue Märkte zu erschließen und damit neue Kunden zu gewinnen. Smart Home Automation hat also für unser Unternehmen eine große strategische Relevanz.


IKZ-FACHPLANER:
Sie werden auch bei der „Light + Building“, der Weltleitmesse für Licht und Gebäudetechnik, in Frankfurt vertreten sein. Welche konkreten Lösungen zeigen Sie dem nationalen und internationalen Fachpublikum?

Wagner: Wir werden an unserem Stand D56 in Halle 9.0 eine Reihe von Prototypen für unterschiedliche Anwendungen im Smart Home-Sektor präsentieren. Dazu gehören kommunikationsfähige, zur Einbindung weiterer Komponenten geeignete Gateways und Plugs, die das Energiemanagement in Häusern optimieren sowie Komfort und Service-Funktionen verbessern bzw. ermöglichen.
Ein anderes konkretes Beispiel ist der Einschraubheizkörper, der zur direkten Beheizung von Wasser bzw. wässrigen Lösungen in verschiedenen Haushalts- und Industriegeräten wie Heizungskessel, Heißwasserspeicher oder Durchlauferhitzer eingesetzt wird. Als „smart“ erweist sich das gut nachrüstbare Element z.B. in Heizungssystemen, die Erneuerbare Energien nutzen. So fungiert es etwa bei Wärmepumpen, wenn deren Leis­tung nicht mehr die gewünschte Heizschwelle erreicht, als Zusatzheizung. In Kombination mit einer Solaranlage hingegen lässt sich mit seiner Hilfe überschüssige Energie speichern, indem es mit dem aktuell nicht benötigten Solarstrom das im Speicher befindliche Wasser erwärmt. Das ist nicht nur ökologisch, sondern in der Regel auch finanziell günstiger als die komplette  Einspeisung der überschüssigen Energie ins Stromnetz.

 


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