Energiemanagement im Smart Home

Was bedeutet Energiemanagement?

Im Hinblick auf die Energie- und Klimakrise wird die Frage immer bedeutender, welche Stromquellen für die Versorgung der privaten Haushalte und öffentlichen Gebäude in Frage kommen. Dabei werden erneuerbare Energien auch bezüglich der Kostenfrage immer beliebter.

Ziel des Energiemanagements ist es, vorhandene Ressourcen so effizient wie möglich einzusetzen, indem die Bewohner durch vernetzte Systeme und überlegtes Vorgehen den eigenen Verbrauch kontrollieren sowie gezielt optimieren. Ein wichtige Rolle spielt der Strom aus autarken Energiequellen wie einer PV-Anlage, der beispielsweise zuerst für die Versorgung des Bedarfs genutzt werden kann, bevor der Strom aus dem öffentlichen Netz dafür aufgewendet wird.

Für die Verbesserung des eigenen Energieverbrauchs sind zudem entsprechende Messsvorrichtungen von Vorteil, die den Stromaufwand der Geräte aufzeichnen und Werte generieren. Smart Homes bieten dann mit ihren Automatismen eine gute Ausgangsbasis, um gezielt die entsprechenden Maßnahmen für die Energieeinsparung auszuführen.

Das erwartet dich in diesem Blogbeitrag:

Wie funktioniert Energiemanagement im Smart Home?
Wo ist der Einsatz von Smart Homes für Energiespareffekte besonders sinnvoll?
- Effizient Heizen
- Intelligentes Lichtsystem
Ist Energiemanagement im Smart Home die Zukunft?

Wie funktioniert Energiemanagement im Smart Home?

Voraussetzungen – die richtige Hardware

Strom aus dem Netz ist teuer. Auf dem Markt gibt es mittlerweile einige Alternativen der Energiegewinnung, die auf der Nutzung von erneuerbaren Energien aus Wind, Wasser und Sonne basieren.

Doch welche Ausstattungen bieten sich an mit einem Smart Home zu kombinieren, damit der Energieverbrauch optimiert werden kann? Grundsätzlich muss man nicht zwingend in einem Smart-Home – einem intelligenten und automatisierten Zuhause – wohnen, um Energie einzusparen. Gewisse Funktionen erleichtern allerdings die Überwachung sowie Koordination des Stromverbrauchs und schulen damit einen bewussteren Umgang mit Energie. Für die Einrichtung eines Smart Homes wird eine zusätzliche Geräteinstallation mit einem speziellen Kabelsystem und passender Software benötigt.

Photovoltaikanlagen, kurz PV-Anlagen, sind eine beliebte Alternative, um den Haushalt mit Strom zu versorgen. Die Solarmodule absorbieren die Sonnenstrahlen und wandeln diese in Gleichstrom um, welcher per Solarkabel im Wechselrichter wiederum in Wechselstrom umgewandelt wird, da dieser erst im Haushalt als Strom verwertbar ist. Der Wechselstrom wird im Anschluss entweder verbraucht, gespeichert oder in das öffentliche Netz eingespeist. Wer Besitzer einer PV-Anlage ist, hat die Wahl zusätzlich mit einem verbauten Smartmeter zurückzuverfolgen, ob der Strom vom Dach, Akku oder Netz stammt und wie der tatsächliche Verbrauch des Hauses ist. Zudem bietet es sich an, die PV-Anlage mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zu kombinieren, die als Puffer-Speicher der Sonnenenergie dient und somit auch an bewölkten Tagen Heizleistung erbringen kann.

Automatisierte Stromüberwachung und -steuerung

Smart Homes bieten großes Potenzial ganzheitliches Energiemanagement zu betreiben. Viele offene Schnittstellen erlauben es, Systeme und Funktionen miteinander zu vernetzen und damit die besten Energiesparpotenziale zu bewirken.

Für ein gelungenes Energiemanagement spielt es zunächst eine Rolle zu wissen, welche Geräte wie viel Strom verbrauchen, um potenzielle „Stromfresser“ zu identifizieren und diese dann nur für die tatsächliche Laufzeit mit Strom zu versorgen. Der Fernseher steht auf Stand-by oder der Laptop für den Home-Office wird nach der Arbeit einfach zugeklappt. Es sind oft die kleinen alltäglichen Dinge, die sich aufsummieren und unnötige Stromkosten verursachen. Geräte, die viel Strom verbrauchen, können im KNX-System mit einer eigenen Zuleitung versehen werden, sodass es möglich ist, über einen schaltbaren Aktor den Strom zu messen und den Verbrauch der Haushaltsgeräte besser zu überwachen. Unteranderem kann das intelligente Gebäude passive Stromverbraucher vom Netz nehmen, wenn diese gerade keiner benutzt oder niemand in dem Haus anwesend ist.

Auch beim Verlassen des Hauses unterstützt das Smart Home die Bewohner. Anstatt mühselig den „Kontrollrundgang“ im Haus zu erledigen, um sicherzustellen, dass alle Geräte ausgeschaltet sind, muss der Hausbewohner nur eine einzige Handlung vollziehen: Das Drücken auf ein Tasterelement versetzt das Gebäude oder einzelne Räume in den Energiesparmodus– sprich alle Geräte und Licht werden ausgeschaltet und die Heizung gesenkt.

Energie intelligent nutzen

Mit Hilfe der App Home Connect kann der Hausbesitzer stets mit seinem Haushalt verbunden sein. Diese bietet die Chance, Energie möglichst zeitnah und sinnvoll einzusetzen. Zum einen kann der Smart Home Bewohner Home-Connect-fähige Geräte, die im Alltag viel Strom verbrauchen wie Waschmaschine, Fernseher, Computer, Backofen per Fernzugriff steuern, infolgedessen diese nur in Betrieb gehen, wenn der Befehl gegeben wird. Zum anderen hat der Nutzer dieser App dadurch die Möglichkeit zu koordinieren, dass die Geräte nur dann laufen, wenn überschüssiger Strom von der Solaranlage vorhanden ist.

Sinnvoll ist darüber hinaus, einen Energiemanager einzurichten, der alle Geräte, die per Solarstrom versorgt werden können, im Blick hat und diese dann gemäß Programmierung einschaltet. Zum Beispiel wird die am Vorabend eingeräumte Spülmaschine erst dann aktiviert, wenn genügend Strom aus der PV-Anlage vorhanden ist. Auf diese Weise wird eine Kommunikation zwischen Wechselrichter, Speicher, Heizung und Geräten aufgebaut, sodass das Einschalten der Verbraucher vor der Einspeisung des Stromes in das Netz oder den Akku priorisiert wird. Einer Überlastung des Stromnetzes wird durch Überwachung durch das Bussystem verhindert, das dann Apparate je nach Wichtigkeitsgrad sperrt. Das Energiemanagementsystem ermöglicht demnach eine an die Reserven und aktuellen Bedarf angepasste Nutzung der Energie, die idealerweise über die PV-Anlage gewonnen wird.

Visualisierung der Hausdaten

Über eine Schnittstelle wie der WEB-API können Energieflüsse bezüglich Eigenproduktion, Netzbezug, Speicher und Verbrauch in selbstgewählten Messrhythmen in der Datenbank des Energiemanagementsystems aufgezeichnet, ausgewertet und via Medien wie Tablets, Panels oder Handy sichtbar gemacht werden. Beispielsweise kann der Nutzer so die Leistung eines Wechselrichters, der den Gleichstrom von Solarmodulen in netzüblichen Wechselstrom umwandelt, messen und Konsequenzen für den Betrieb seiner elektrischen Geräte ableiten. Aber auch andere Strom- und Wasserverbräuche können so verdeutlicht werden, um den größtmöglichen Einspareffekt zu erzielen.

In folgendem Video erklärt unser Elektroplaner Lukas, welche smarten Tricks er in seinem intelligenten Zuhause umgesetzt hat, um Energie und damit einiges an Geld einzusparen.

Wo ist der Einsatz von Smart Homes für Energiespareffekte besonders sinnvoll?

Effizient Heizen

Das Heizen im Winter kostet Hausbesitzern in der Regel viel Strom. Wenn die Heizung in jedem Raum individuell eingestellt wird, besteht die Gefahr, dass die Hausbewohner schnell vergessen, diese wieder herunterzudrehen. Über intelligentes Heizen unter Einbindung erneuerbarer Energien (z.B. aus der PV-Anlage) und effizienten Heiztechnologien, kombiniert mit der intelligenten Steuerung des Smart Homes, können Energieressourcen gespart werden.

So sind Heizkörper und Fußbodenheizung erst ab einer gewissen Temperatur aktiv. Aber auch Sensoren erfassen Gegebenheiten der Umwelt wie Licht, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit in Form von Messwerten und lösen dann programmierte Automationen aus.

Zu bestimmten Tageszeiten kann die Temperatur raumweise automatisch herauf-, bzw. heruntergefahren werden, zum Beispiel, wenn sich die Hausbewohner auf der Arbeit oder im Urlaub befinden. Dies geschieht mittels smarten Thermostaten, die so programmierbar sind, dass sie die Heizleistung je nach eingestellter Zeit sowie Wunschtemperatur regulieren, wobei sie äußere Faktoren wie Sonneneinstrahlung oder zu hohe Feuchtigkeit im Raum berücksichtigen.

Zusätzlich reagiert das smarte Haus auf unvorhersehbare Szenarien, wie ein vergessenes geöffnetes Fenster, indem es per Fensterantrieb geschlossen wird oder sich die Heizkörperventile im Raum schließen.

Raffstoren, Jalousien oder Rollläden, die ebenfalls in das KNX-System integriert sind, fahren nach zuvor festgelegtem Befehl in der Software, beziehungsweise je nach Sonnenstand, -einstrahlung oder Raumtemperatur selbstständig herauf- und herunter. So ist das Haus zum einen im Sommer vor Überhitzung geschützt und spart eine eventuelle Klimatisierung ein, zum anderen wird nach Sonnenuntergang oder bewölkten Tagen Energie durch Herunterfahren der Beschattung an den Glasflächen längerfristig erhalten.

Intelligentes Lichtsystem

Vor allem die Belichtung kann durch die Steuerung des Smart-Homes optimal eingestellt werden. Beleuchtungssensoren erfassen Bewegung im Raum sowie das Sonnenlicht und stellen daraufhin die Beleuchtung im Haus ein. Zum Beispiel schalten sich die Lampen automatisch aus, wenn sich niemand im Raum befindet und werden umgekehrt wieder eingeschaltet, wenn der Raum als Aufenthaltsort genutzt wird. Das Smart Home reguliert darüber hinaus das Licht je nach Tageszeit oder Stärke der Sonneinstrahlung und kann dieses in seiner Intensität durch Dimmung den Faktoren der Umgebung angleichen.

Ist Energiemanagement im Smart Home die Zukunft?

Zusammengefasst wird deutlich, dass Smart Homes einen Beitrag zur Verbesserung des Umgangs mit Energie leisten. Sie helfen mittels Energiemonitoring alles im Überblick zu behalten und unterstützen uns im Alltag durch automatisierte Maßnahmen Strom zu sparen, beziehungsweise möglichst energieeffizient mit dem zur Verfügung stehenden Reserven zu leben. Die Systeme befinden sich in der stetigen Weiterentwicklung und bieten sicherlich in der Zukunft noch größere Chancen Synergieeffekte zwischen den Energiequellen, beziehungsweise Energiespeichern zu nutzen.

Allerdings sollte auch bedacht werden, dass trotz Förderung Smart Homes oder smarte Nachrüstungen preislich gesehen ziemlich teuer und somit für die breite Masse im größeren Umfang noch unerschwinglich sind. Auch der Einsatz in Gebäudekomplexen, wie Schulen oder Büros, die zum Teil sehr hohe Energiekosten haben, ist bis jetzt nicht weit verbreitet.

Smart-Homes werden mit ihren Vorzügen in der Zukunft mit großer Wahrscheinlichkeit eine wichtige Rolle im Energiemanagement spielen – In welchem Maße bleibt abzuwarten.

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