Wie Wohnen und Arbeiten smart werden – Smarte Gebäude übernehmen im Energiesystem der Zukunft eine ganz zentrale Rolle:

Als leidenschaftlicher Entwickler energieeffizienter Wohnprojekte, hat Sobek die Formel „Triple Zero“ für das Haus der Zukunft kreiert: „Ein solches Triple Zero Gebäude verbraucht null Energie, gibt null Emissionen ab und produziert null Abfall.“ Immer weiter hat der Architekt seine Idee in verschiedenen Experimentalgebäuden – bereits im Jahr 2000 in seinem eigenen Wohnhaus – umgesetzt, und den Ansatz auf Basis gewonnener Erkenntnisse weiterentwickelt. Mit dem einstöckigen „Aktivhaus B10“, das im Frühsommer in der Stuttgarter Weißenhofsiedlung entstand, ist nun das weltweit jüngste Haus nach dem Triple Zero Konzept Realität geworden.
Das Smart Building wurde von der SchwörerHaus KG vorgefertigt und innerhalb eines Tages auf dem Grundstück im Bruckmannweg 10 montiert. Herzstück des Aktivhauses ist ein vorausschauendes und selbst lernendes Energiemanagementsys­tem. „Das System der Firma alphaEOS AG überwacht sämtliche Einflussgrößen auf die Energieerzeugung und den Energiebedarf im ‚Aktivhaus B10‘“, erklärt Jonathan Busse, Vorstand von alphaEOS. Hierzu zählen beispielsweise das aktuelle und prognostizierte Wetter, aber auch der Komfort- und Mobilitätsbedarf der Nutzer im Haus.

Elektromobilität in die Gebäudesteuerung integriert
„Kommt der Fahrer mit seinem E-Smart zurück, wird das Tor rechtzeitig geöffnet und für passendes Raumklima und angenehme Beleuchtung gesorgt“, beschreibt Busse eines der Szenarien, in denen sich das System an die Bedürfnisse der Benutzer anpasst. Das Elektroauto des Projektpartners Daimler AG kann ins Gebäude auf eine Drehscheibe fahren, die das komfortable Ein- und ausfahren ermöglicht. Verlässt der Nutzer das Gebäude, werden alle Haustechniksysteme in den Energiesparmodus gefahren und beispielsweise die Zugänge verschlossen. „Keyless-go ist in der Automobilindustrie längst Standard und wird auch bei Immobilien für Sicherheit und Komfort immer wichtiger“, weiß Busse.
Im ersten Betriebsjahr wird in dem Forschungshaus mit seinen 86 m² eine Büronutzung erprobt. Dazu hat alphaEOS eine Art Zukunftslabor für das Wohnen der Zukunft (Future Living Lab) mit vier Arbeits- und Forschungsplätzen eingerichtet, um die sich Studierende und Nachwuchsforscher bewerben können. Nach einem Jahr wird das Gebäude dann für eine Wohnnutzung hergerichtet.
Das Aktivhaus versorgt sich selbst mit nachhaltig erzeugter Energie: Auf dem Dach ist eine PV-Anlage mit integrierter Solarthermie installiert, die neben Wärmeenergie auch rund 8300 kWh elektrische Energie im Jahr liefert. Der errechnete Strombedarf für alle Verbraucher im Haus sowie zwei Elektrofahrzeuge liegt bei cirka 4000 kWh. Somit erzeugt das Gebäude 200% seines Bedarfs.

Kommunikation mit dem virtuellen Kraftwerk
Gleichzeitig sorgt das Energiemanagementsystem dafür, dass der Strom nicht willkürlich, sondern marktkonform und somit netzstabilisierend bezogen und eingespeist wird. Hierfür ist die erstmalige Anbindung eines Aktivhauses an ein virtuelles Kraftwerk verantwortlich. „Das virtuelle Kraftwerk der Next Kraftwerke GmbH übermittelt dem System die Information, wann Strom besonders günstig oder teuer ist – und sich Einspeisung oder Bezug rechnen“, erklärt Busse. „Mit dem lokalen Lastmanagement innerhalb des Quartiers folgen wir dem Gedanken ‚Starke versorgen Schwache‘ und machen das Haus damit zum aktiven Element im Energiesystem der Zukunft“, so Busse weiter.
Doch Architekt Sobek will mehr als „nur“ marktwirtschaftliche Effizienz: „Das ‚mitdenkende‘ Haus soll im Kontakt mit den Häusern in der Nachbarschaft stehen, sodass ein Energieaustausch möglich ist.“ Ein erster Schritt hin zu einem regionalen Verbundsystem wurde in der Weißenhofsiedlung umgesetzt: Der eingespeiste Strom kommt direkt dem benachbarten Weißenhofmuseum zugute.
Die zentrale Steuereinheit „alphaEOS Base“ kommuniziert per Funk mit sämtlichen Sensoren und elektrischen Geräten, was die Überwachung und Steuerung sämtlicher Energieflüsse erst möglich macht. So erhält die Basisstation Informationen zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Helligkeit und bezieht Wetterprognosen, Ertragswerte der PV-Anlage und andere Aspekte in den Algorithmus für das optimale, vorausschauende Energiemanagement ein. Wasch- und Spülmaschine können abhängig von Solarproduktion oder Strompreisen zeitvariabel und bedarfsgerecht gesteuert werden.

Wärmemanagementsystem
Im „Aktivhaus B10“ interagieren mehrere Wärmequellen miteinander: Dazu wurde ein Verteiler installiert, der die Quellen miteinander verbindet und die thermische Energie weiterleitet. Das Wärmemanagementsystem „Go-Q“ steuert je nach Anforderung des Energiemanagementsystems die komplexe Zirkulation der Wärme- und Kälteströme zwischen den Solarkollektoren, dem Pufferspeicher für Fußbodenheizung und Warmwassersversorgung – sowie dem Eisspeicher, der Wärmepumpe, den Heiz- und Kühlflächen im Gebäude.
Dank des komplexen Energiemanagementsystems spart das Haus fortlaufend Energie. Doch damit nicht genug: Das Smart Home verbessert auch den Komfort seiner Nutzer. „alphaEOS“ hat eine App für Smartphone oder Tablet PC entwickelt, deren Bedienung im Vergleich zur klassischen Bedienoberfläche extrem vereinfacht wurde: Die innovative Bedienoberfläche ist dynamisch und kontextabhängig, passt sich an Tages- und Jahreszeit sowie die Gewohnheiten der Nutzer an. „Wenn es draußen dunkel wird, rücken die Bedienelemente zur Lichtsteuerung in den Vordergrund oder die Optionen zum Lademanagement immer dann, wenn die Elektrofahrzeuge geladen werden müssen“, beschreibt Busse.

Wissenschaftliche Auswertung
Das einmalige Forschungshaus B10 ist zunächst befristet auf drei Jahre und wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur unterstützt. Nach zwölf Monaten wird das Zukunftslabor im Haus geräumt und so umgestaltet, dass es für zwei Personen als innovatives Wohngebäude dient. Während der Projektlaufzeit werden Energieerzeugung und Energieverbrauch sowie eine Vielzahl weiterer, für die Gebäudeforschung hochrelevanter Daten kontinuierlich gemessen und an der Universität Stuttgart wissenschaftlich ausgewertet. Die Erkenntnisse daraus sollen ganz im Sinne Werner Sobeks dazu beitragen, dass in Zukunft weitere Gebäude nach dem Triple Zero-Prinzip gebaut werden und als Aktivhäuser ihren Beitrag zur Energiewende leisten können.

Autorin: Katharina Vokoun

Kontakt: alphaEOS AG, 70178 Stuttgart, Tel. 0711 400 407 20, info@alphaeos.com, www.alphaeos.com/