Rene Rieck erklärt, dass durch den Betrieb von Geräten zu Zeiten, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch günstig sind, die typischen jährlichen Stromkosten um 80% gesenkt werden können.
LOCAL+ ist eine Initiative von Architekturstudenten der Fachhochschule Aachen. Ihre Aufgabe war es, ein Gebäude zu entwickeln, das durch innovative und zukunftsweisende Systeme überschüssige Energie produziert: ein so genanntes Plus-Energie-Haus, das nahezu autark ist.
Das Team entwarf ein Gebäude mit gemeinschaftlichen Koch-, Wasch- und Gartenanlagen sowie vier Stockwerken, in denen jeweils bis zu drei Bewohner leben. Jeder Bewohner hat seine eigene bewegliche Privateinheit, einen so genannten CUBE, der ein Klappbett, einen Kleiderschrank und einen Schreibtisch umfasst. Ein Demonstrationsgebäude, das den gemeinschaftlichen Koch- und Waschraum sowie eine Wohnetage umfasst, kann in Wuppertal besichtigt werden.
Selbstversorgung
Bild - Energiepreise - Die EisBaer Software PV Manager ist ein fortschrittliches Energiemanagementsystem, das die Nutzung von Solarstrom optimiert und Haushalts- oder Industriegeräte auf der Grundlage von Energieprognosen und Preisschwankungen effizient steuert.
Zunächst wurde ein zentrales Wasserstoffsystem im Zusammenspiel mit anderen Komponenten als Hauptenergiequelle spezifiziert, das bis zu 65% Autarkie verspricht. Weitere Komponenten sind ein unterirdischer Eisspeicher, PVT-Kollektoren und eine Wärmepumpe. In der Praxis wurde auf die Wasserstoffanlage aufgrund der kurzen Lebensdauer verzichtet und der Eisspeicher wurde aufgrund unterirdischer baulicher Gegebenheiten verkleinert.
Abgesehen von diesen standortbedingten Einschränkungen wurde die Anlage planmäßig realisiert und verwendet KNX Geräte, die über KNX IP Secure mit der EisBaer Software PV Manager verbunden sind. Die EisBaer Software stellt bei diesem Projekt die Gesamtlösung für die Steuerung aller Gewerke, einschließlich HLK, Wassertemperatur und Energiemanagement, zur Verfügung.
Zur Stromerzeugung wurden PVT-Module auf dem Dach und an der Südwestfassade des Gebäudes mit einer Leistung von 18,5 kWp bzw. 9 kWp installiert. Der erzeugte Strom wird tagsüber bei Bedarf direkt in das Stromnetz eingespeist, überschüssige Energie wird in einer Batterie für die Nutzung in der Nacht gespeichert. Überschüssige Energie wird tagsüber auch für den Betrieb von Haushaltsgeräten verwendet.
Daten nutzen, um Energie zu sparen
Bei der Inbetriebnahme geben die Nutzer wichtige Informationen ein, darunter die Merkmale der Photovoltaikmodule (PV-Module), wie ihre Ausrichtung und Spitzenleistung. Eines der Hauptmerkmale des PV Manager ist die Fähigkeit, Echtzeit-Energiepreisdaten zu integrieren, die mit einer Granularität von bis zu 15 Minuten in das System hochgeladen werden können. Diese dynamischen Preisdaten ermöglichen es dem PV Manager, fundierte Entscheidungen auf der Grundlage des Zusammenspiels zwischen Solarstromerzeugung und Energiekosten zu treffen, um die optimale Planung verschiedener Geräte und Anlagen entsprechend ihrem Energieverbrauch und den Präferenzen der Nutzer zu bestimmen.
Bild - Gerätesteuerung - Die EisBaer Software PV Manager ermöglicht es dem Benutzer, mit dem System zu interagieren, entweder durch direkte Anweisungen oder durch Voreinstellungen.
Der Benutzer hat die Flexibilität, das System anzuweisen, vorrangig das billigste Energienetz zu nutzen, die Solarenergienutzung zu maximieren oder ein Gleichgewicht zwischen beiden zu finden. Wenn ein Gerät, wie z. B. eine Wärmepumpe, eine Mindestlaufzeit hat, wird diese Bedingung bei der Planung berücksichtigt. Darüber hinaus kann die Software die Energielast in Vormittags- und Nachmittagsabschnitte aufteilen, ähnlich wie bei einem Batteriespeichersystem, so dass die Energienutzung über den Tag hinweg optimiert werden kann.
Der Nutzer hat immer die Möglichkeit, mit dem System zu interagieren, entweder durch direkte Anweisungen oder durch Voreinstellungen. Beispielsweise könnte ein Benutzer das System auffordern, den Waschzyklus innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens zu starten. Der PV-Manager würde dann die Muster der Solarstromerzeugung und die Energiepreise auswerten, um den optimalen Zeitpunkt für den Start der Aufgabe zu ermitteln. In Fällen, in denen ein sofortiges Handeln erforderlich ist, kann der Benutzer verlangen, dass ein Gerät "jetzt" gestartet wird. Das System strukturiert dann umgehend den bestehenden Zeitplan um, um dieser Anforderung gerecht zu werden, wobei die Verfügbarkeit der Sonnenenergie und die Energiekosten berücksichtigt werden.
Einsparungsbeispiel
Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für die Einsparungen, die durch die Einführung eines Energiemanagements und die Optimierung der Gerätenutzung erzielt werden können.
Szenario 1: Ohne Energiemanagement
Jährliche Gesamtkosten ohne Energiemanagement:
Für 4320kWh/Jahr: 4320kWh x 0,19 €/kWh = 820,80 €.
Für 6720kWh/Jahr: 6720kWh x 0,19 €/kWh = 1276,80 €.
Bild - Grafik zum Vergleich der jährlichen Kosten ohne und mit Energiemanagement für einen Haushalt mit einem Stromverbrauch von 4320kWh/Jahr und 6720kWh/Jahr.
Szenario 2: Mit Energiemanagement
Bei Verwendung der EisBaer Software PV Manager zur Planung der Waschmaschine und des Geschirrspülers zu Zeiten mit hoher Sonneneinstrahlung und zu Zeiten, in denen die Energiepreise 20 % niedriger sind, ergeben sich folgende Einsparungen und Kosten:
Einsparungen pro Tag: €0.19/kWh x 0,20 = €0,038/kWh.
Für 4320kWh/Jahr: €0,038/kWh x 4320kWh = €164.16
Für 6720kWh/Jahr: 0,038 €/kWh x 6720kWh = 255,36 €
Gesamteinsparung mit Energiemanagement:
Für 4320kWh/Jahr: 820,80 € (ohne Energiemanagement) - 164,16 € (mit Energiemanagement) = 656,64 €.
Für 6720kWh/Jahr: 1276,80 € (ohne Energiemanagement) - 255 €.36 (mit Energiemanagement) = 1021,44 €.
Durch die Einführung eines Energiemanagements und die Optimierung des Geräteeinsatzes könnte der Haushalt je nach Energieverbrauch innerhalb der angegebenen Spanne zwischen 656,64 € und 1021,44 € pro Jahr einsparen, bei einem Energiepreis von 19 Eurocent pro kWh. Das entspricht einer jährlichen Einsparung von rund 80 %.
Fazit
Dieses Projekt zeigt, dass mit KNX Automation in Kombination mit einer Energiemanagement-Software wie dem EisBaer Software PV Manager erhebliche Einsparungen möglich sind. Durch die intelligente Auswertung von Solarprognosen und Energiepreisdaten sowie die Berücksichtigung von Nutzerwünschen und -einschränkungen stellt ein solches System sicher, dass die Geräte zu ökologisch und ökonomisch günstigen Zeiten betrieben werden. Es fördert nicht nur die Energieunabhängigkeit und Nachhaltigkeit, sondern gibt den Nutzern auch die Möglichkeit, ihren Energieverbrauch in Echtzeit zu kontrollieren und einzusehen.
Rene Rieck ist Global Product Manager bei der Alexander Maier GmbH, dem Hersteller der EisBaer Energiemanagement- und Visualisierungssoftware.
