Haussteuerung per Tablet im Smart Home
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17.09.2020 Fachinformation

Energiemanagement im Smart Home erfordert das Zusammenspiel zahlreicher Akteure und Branchen

Der Anteil erneuerbarer Energien am Gesamtstrommix nimmt weiter zu. Gleichzeitig etablieren sich Smart Home, Elektrofahrzeuge und Mini-PV-Anlagen zunehmend in unserem Alltag. Aber ohne ein gut durchdachtes und breitflächig angelegtes Energiemanagement wird diese große Menge an flexiblen Lasten praktisch kaum gesteuert werden können. Erforderlich hierfür: das Zusammenspiel aller beteiligten Akteure auf Grundlage standardisierter Technik.

Dies ist der zweite Teil unserer Serie zu Smart Home & Living.

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Bernd Stäblein

Zehn Jahre sind vergangen, seit die Bundesregierung das Förderprogramm "E-Energy – IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft" ins Leben gerufen hat, bei dem es erstmalig im großen Stil um die Netzintegration erneuerbarer Energien ging und aus dem domänenübergreifend die EEBus-Initiative hervorgegangen ist, um die globale Standardisierung einer Kommunikationsschnittstelle für das Leistungs- und Energiemanagement voranzutreiben.

Smart Home und Engergiewende müssen zusammen gedacht werden

Seitdem ist viel passiert und die die Entwicklung geht in großen Schritten voran: Im EU-Strommarkt lag der Anteil von Sonne, Wind & Co im ersten Halbjahr 2020 bei 40 Prozent im europäischen Strommix, und damit erstmals deutlich vor dem Anteil fossil gewonnener Energien. Kleine und große Kraftwerke speisen über das Land verteilt in die Stromnetze ein, immer mehr Heizungsbauer setzen im Zuge der Wärmewende auf die Kombination von Elektroheizungen und sauberer Energie, Automobilkonzerne kündigen E-Auto-Offensiven an, Verbraucher installieren Ladeboxen im eigenen Zuhause. Eine große Menge flexibler Lasten, die gemanagt werden muss. Für Peter Kellendonk, Vorstandsvorsitzender der EEBus Initiative e.V., ist klar: „Smart Home und Energiewende muss zusammen gedacht werden, sonst funktioniert das nicht.“

Denn wenn viele Wärmepumpen und E-Autos zur gleichen Zeit Strom aus dem Netz beziehen, kann das im kritischsten Fall ganze Straßenstränge belasten. „Wir müssen dafür sorgen, dass all diese Energieverbraucher nicht zur gleichen Zeit, sondern zeitversetzt und aufeinander abgestimmt laufen, sodass es auf diese Weise zu einer Leistungsbegrenzung am Hausanschlusspunkt kommt,“ sagt Kellendonk.


Smart Home Living Grafik
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Die Deutsche Normungs-Roadmap Smart Home & Living

ist in sechs Domänen aufgeteilt, die den aktuellen Stand der Normung, Herausforderungen und Lösungsmöglichkeiten aufzeigen. Sie lebt von den beteiligten Expertinnen und Experten, die ihre Erfahrungen, Ideen und ihr Wissen in gemeinsamen Workshops zusammentragen.

Zur Normungs-Roadmap Smart Home & Living

Flexible Stromtarife als Anreiz für Verbraucher

Zur Gestaltung dieser Maßnahmen laufen aktuell mehrere große Vorhaben, sowohl auf normativer als auch auf regulatorischer Ebene. Die vielleicht wichtigste Entwicklung ist die Novelle von §14 a des EnWG „Steuerbare Verbrauchseinrichtungen in Niederspannung“. Geplant ist, dass künftig jeder Haushalt in der Lage sein muss, eine Leistungslimitierung zu empfangen und umzusetzen.

„Eine solche kurative Leistungsbegrenzung kann nur der erste Schritt sein, denn das ist ja schon ein wenig ein „diktatorisches“ Mittel“, sagt Kellendonk. Damit solche Eingriffe nur möglichst selten durchgeführt werden müssen, sind die Akteure bemüht, schnellstmöglich präventiv wirkende Marktmechanismen zu etablieren. Über Preissignale können Verbraucher dazu gebracht werden, Strom so abzunehmen, dass es zu einem externen Eingriff durch den Netzbetreiber gar nicht erst kommen muss. Im Expertengremium DKE/K 901 „Smart Energy“ setzen sich alle interessierten Kreise und unter Berücksichtigung der Anforderrungen des BSI intensiv mit dem Thema Leistungs- und Energiemanagement auseinander.

Mit der Novelle des §14 bis Ende des Jahres 2020 sei mit deutlichen Fortschritten im Bereich der flexiblen Stromtarife im Laufe der kommenden zwei Jahren zu rechnen, skizziert Kellendonk den Zeithorizont.


Mehrere Elektrometer nebeneinander
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Smart Meter: Flexibles Energiemanagement und digitales Rückgrat für die Energiewende

Smart Meter werden zum neuen Standard für die Messung, Speicherung und Auswertung des eigenen Stromverbrauchs. Für die Zukunft intelligenter Stromnetze sind sie daher unerlässlich.

Verbraucher profitieren im eigenen Zuhause von den Vorteilen, die Smart Meter mit sich bringen.

Mehr erfahren

Gute Zusammenarbeit der Akteure

Das smarte Zusammenspiel von Leistungs- und Energiemanagementsystemen und Geräte-Applikationen erfordert, dass Energieversorger mit Vertretern von Automobilkonzernen und Heizungsherstellern sowie IT-Geräteherstellern, auf deren Displays die Informationen an den Verbraucher ausgespielt werden, Hand in Hand zusammenarbeiten müssen. Durchaus eine Herausforderung, denn die Akteure sind sehr heterogen und im Abstimmungsprozess müssen außerdem viele verschiedene Interessen berücksichtigt werden.

„Das sind aber alles Dinge, die Normung gut kann. Hier hat die DKE zu einem wichtigen Thema die Führung übernommen, und das macht sie gut“, lobt Kellendonk. Die Beteiligung in den Arbeitskreisen sei rege. Gleichwohl richtet Kellendonk einen Appell insbesondere an energiewirtschaftliche Akteure und große Unternehmen, die teilweise noch zögerlich sind, sich aktiv einzubringen.

Hoher Wohnkomfort durch standardisierte Technik

Neben dem Energiemanagement ist der Bereich „Convenience“ das zweite große Thema im Smart Home, also jene IT-Technologie, die den Verbrauchern den Aufenthalt im Haus so komfortabel wie möglich machen soll: intelligente Heizthermostate oder eine smarte Lichtsteuerung.

Für die Normung ist hier insbesondere der Informationsaustausch zwischen Smart-Home- und Energiemanagementsystemen ein wichtiger Aspekt. „Wenn bei mir zuhause kurzfristig Energieknappheit herrscht, möchte ich natürlich informiert sein – und die Geräte im Haus müssen auch Bescheid wissen“, erläutert Kellendonk. Neben den Geräten, die direkt betroffen sind, wie die Wallbox für das E-Auto oder die Heizung, gibt es noch jede Menge Geräte, die nicht mittelbar betroffen sind, wie etwa der Herd, Displays oder Ladegeräte für Handys. Das kann nicht alles automatisiert ablaufen – hier ist die Interaktion mit dem Nutzer erforderlich. Wie die Schnittstelle eines Energiemanagementsystems seine Daten nach außen gibt oder die die Steuerung durch den Anwender entgegennimmt, muss standardisiert werden.

Auch hier sieht Kellendonk die Elektromobilität als treibende Kraft. „Insbesondere das „Vehicle-to-Home“, also E-Autos als rollende Stromspeicher, halte ich für den ganz großen Trend. Mit dem Erwerb eines E-Autos werden Verbraucher sich schon bald ganz selbstverständlich am Strommarkt beteiligen.“ Erst kürzlich hat etwa das Forschungskonsortium "Bidirektionales Laden" (BDL) sein Forschungsprojekt erweitert und testet den Einsatz intelligenter Zähler mit EEBUS als Kommunikationsschnittstelle ins Haus. Es ist eines von vielen Projekten, das mit dem kombinierten Einsatz moderner Smart Meter und rückspeisefähiger Elektroautos unter Realbedingungen erforscht, welche Rolle Elektroautos künftig bei der Flexibilisierung des Energiesystems spielen können.


Newsletter in Tablet liegt auf einer Tastatur
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Handlungsbedarf für Politik und Verbände

Beim Creativ Dialog, der am 5. Februar 2020 stattfand, haben Expertinnen und Experten aus den unterschiedlichsten Unternehmensbereichen eine Vielzahl von Herausforderungen, Ideen und Lösungsmöglichkeiten im Sinne der Standardisierungs- und Konsolidierungsbestrebungen für die Weiterentwicklung von Smart Home & Living hin zum Volumenmarkt erarbeitet.

Darüber hinaus sind weitere Ausbildungsbedarfe sowie politische Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Diese sind in der folgenden Aufzählung genannt und werden nun in zukünftigen Workshops von der Expertengruppe den einzelnen Domänen zugeordnet und priorisiert. Daraus ergeben sich dann konkrete Arbeitsaufträge an Politik und Verbände.

Herausforderungen

  • Mangelnde Zuverlässigkeit im Betrieb
  • Mangelndes Vertrauen in den Datenschutz
  • Mangelndes Vertrauen in die Nutzung der Daten
  • Mangelndes Wissen zu Kosten-Nutzungsverhältnis
  • Berührungsängste (Know-how wie Geräte funktionieren und in Betrieb genommen werden)
  • Hohe Komplexität
  • Fehlende Langlebigkeit und Investitionsrisiko
  • Unsichere Geräte bezüglich der Datensicherheit
  • Proprietäre Lösungen versus Interoperabilität
  • Ständiger Wechsel der Interoperabilität

Lösungen

Internationale Standards schaffen zu:

  • Definition von Smart Home & Living
  • Security und Auswirkung auf Safety (Funktionale Sicherheit)
  • Interoperabilität
  • Plug and Play
  • Zukunftssichere Geräte
  • Sichere Datenübertragung (Signatur)
  • Datenspeicherung
  • Dienstleitungsnorm zur Klärung von Verantwortlichkeiten und Systemgrenzen

Ausbildungsprofile

  • Planer/Handwerker/Betreuungspersonal
  • Neutrale Aufklärung und Konzeption soll durch Verbände erfolgen
  • Einkaufshilfe bzw. skalierbare Entscheidungshilfe für Endkunde einschließlich Wohnungsbaugesellschaften und -Wohnungsbetreiber
  • Referenzwohnungen/-Häuser schaffen

Politische Rahmenbedingungen

  • Gesetze für oben genannte Punkte notwendig
  • Klärung der Gesetze auf nationaler oder europäischer Ebene
  • Wirksame Marktüberwachung auch zum Umgang mit Daten
  • Finanzielle Förderung für Anschaffung/Betrieb für Geräte/Systeme zur Unterstützung von Umweltschutz, Gesundheit und Einbruchsschutz
  • Entbürokratisierung
  • Konformitätsnachweise

Unsere Artikelserie zu Smart Home & Living