27. Sep 2023

KNX Hackathon Finalist: EisBaer Software PV Manager und KNX senken die Energiekosten im Haushalt um 80 %

KNX Hackathon Finalist: EisBaer Software PV Manager und KNX senken die Energiekosten im Haushalt um 80 %
KNX Hackathon Finalist: EisBaer Software PV Manager und KNX senken die Energiekosten im Haushalt um 80 %

Rene Rieck erklärt, dass sich die jährlichen Stromkosten um 80 % senken lassen, wenn man dafür sorgt, dass die Geräte zu Zeiten betrieben werden, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch günstig sind.

LOCAL+ ist eine Initiative von Architekturstudenten der Fachhochschule Aachen. Die gestalterische Herausforderung bestand darin, ein Gebäude zu entwickeln, das durch innovative und zukunftsorientierte Systeme überschüssige Energie produziert: ein so genanntes Plusenergie-Haus, das nahezu autark ist.

Das Team hat ein Gebäude entworfen, das über eine Gemeinschaftsküche, eine Waschküche und einen Garten verfügt sowie vier Stockwerke mit jeweils bis zu drei Einwohnern. Jeder Bewohner verfügt über eine eigene mobile Wohneinheit, einen so genannten CUBE, der ein Klappbett, einen Kleiderschrank und einen Schreibtisch umfasst. In Wuppertal, Deutschland, kann ein Demonstrationsgebäude besichtigt werden, das den gemeinschaftlichen Koch- und Waschraum sowie eine Wohnetage umfasst.

Selbstversorgung

Bild - Energiepreise - Die EisBaer Software PV Manager ist ein fortschrittliches Energiemanagementsystem zur Optimierung der Nutzung von Solarstrom und zur effizienten Steuerung von Haushalts- oder Industriegeräten auf der Grundlage von Energieprognosen und Preisschwankungen.

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, Solarkollektoren und eine Wärmepumpe. In der Praxis wurde auf das Wasserstoffsystem wegen der kurzen Lebensdauer verzichtet, und der Eisspeicher wurde aufgrund der baulichen Einschränkungen im Untergrund 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. In diesem Projekt stellt die EisBaer Software die Gesamtlösung für die Verwaltung aller Dienste bereit, einschließlich HLK, Wassertemperatur und Energiemanagement.

Zur Stromerzeugung wurden auf dem Dach und an der Südwestfassade des Gebäudes Solaranlagenmodule mit einer Leistung von 18,5 kWp bzw. 9 kWp installiert. Der erzeugte Strom wird tagsüber bei Bedarf direkt in das Stromnetz eingespeist, überschüssiger Strom wird in einer Batterie für die Nutzung in der Nacht gespeichert. Überschüssige Energie wird auch für den Betrieb von Haushaltsgeräten während des Tages verwendet.

Daten nutzen, um Energie einzusparen

Während der Inbetriebnahmephase geben die Benutzer wichtige Informationen ein, einschließlich der Eigenschaften der Solarmodule (PV-Module), wie z. B. ihre Ausrichtung und Spitzenleistung. Eines der Hauptmerkmale des PV-Managers ist die Fähigkeit, Echtzeit-Energiepreisdaten zu integrieren, die mit einer Granularität von bis zu 15 Minuten in das System hochgeladen werden können. Anhand dieser dynamischen Preisdaten kann der PV-Manager fundierte Entscheidungen treffen, die auf dem Zusammenspiel von Solarstromerzeugung und Energiekosten beruhen, um die optimale Planung verschiedener Haushaltsgeräte entsprechend ihrem Energieverbrauch und den Präferenzen der Nutzer zu bestimmen.

Bild - Gerätesteuerung - Der EisBaer Software PV Manager ermöglicht es dem Benutzer, die Möglichkeit zu behalten, mit dem System zu interagieren, entweder durch direkte Anweisungen oder durch Voreinstellungen (Bildquelle: Alexander Maier).

Wärmepumpe, eine Mindestlaufzeit vorgeschrieben ist, wird diese Bedingung bei der Planung berücksichtigt. Zusätzlich kann die Software die Energiebelastung in Vormittags- und Nachmittagssegmente aufteilen, ähnlich wie ein Batteriespeichersystem, was eine optimierte Energienutzung über den Tag hinweg ermöglicht.

Der Benutzer hat immer die Möglichkeit, mit dem System zu interagieren, entweder durch direkte Anweisungen oder durch Voreinstellungen. Zum Beispiel könnte ein Benutzer das System auffordern, den Waschvorgang innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zu starten. Der PV-Manager würde dann die Muster der Solarstromerzeugung und die Energiepreise auswerten, um den optimalen Zeitpunkt für die Aktivierung der Aktion zu ermitteln. In Fällen, in denen sofortiges Handeln erforderlich ist, können die Benutzer beantragen, ein Gerät „jetzt” zu starten. Das System passt dann umgehend den bestehenden Zeitplan an diese Anfrage an und berücksichtigt dabei die Sonnenverfügbarkeit und die Energiekosten.

Beispiel Einsparungen

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 Energieverwaltung

Jährliche Gesamtkosten ohne Energieverwaltung:

Für 4320 kWh/Jahr: 4320 kWh x 0,19 €/kWh = 820,80 €.

Für 6720 kWh/Jahr: 6720 kWh x 0,19 €/kWh = 1276,80 €.

Bild - zum Vergleich der jährlichen Kosten ohne und mit Energieverwaltung für einen Haushalt mit einem Stromverbrauch von 4320 kWh/Jahr und 6720 kWh/Jahr.

Szenario 2: Mit Energieverwaltung

Mit Hilfe der EisBaer Software PV Manager werden Waschmaschine und Geschirrspüler zu Zeiten mit hoher Solarstromerzeugung und zu Zeiten, in denen die Energiepreise um 20 % niedriger sind, programmiert, was zu folgenden Einsparungen und Kosten führt

Einsparung pro Tag: 0,19 €/kWh x 0,20 = 0,038 €/kWh.

Für 4320 kWh/Jahr: 0,038 €/kWh x 4320 kWh = 164,16 €.

Für 6720 kWh/Jahr: 0,038 €/kWh x 6720 kWh = 255,36 €.

Gesamteinsparung mit Energieverwaltung:

Für 4320 kWh/Jahr: 820,80 € (ohne Energieverwaltung) - 164,16 € (mit Energieverwaltung) = 656,64 €.

Für 6720 kWh/Jahr: 1276,80 € (ohne Energieverwaltung) - 255,36 € (mit Energieverwaltung) = 1021,44 €.

Durch die Einführung von Energieverwaltung und die Optimierung der Gerätenutzung könnte der Haushalt je nach Energieverbrauch innerhalb der angegebenen Spanne zwischen 656,64 € und 1021,44 € jährlich einsparen, bei einem Energiepreis von 19 Eurocent pro kWh. Dies entspricht einer jährlichen Einsparung von rund 80 %.

Fazit

Dieses Projekt zeigt, dass mit KNX Automation in Kombination mit einer Energieverwaltungssoftware wie dem EisBaer Software PV Manager erhebliche Einsparungen erzielt werden können. Durch die intelligente Analyse von Solarenergieprognosen und Energiepreisdaten sowie die Berücksichtigung von Benutzerpräferenzen und -beschränkungen stellt diese Art von System sicher, dass die Geräte zu Zeiten betrieben werden, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch günstig sind. Es fördert nicht nur die Energieunabhängigkeit und Nachhaltigkeit, sondern gibt den Benutzern auch die Möglichkeit, ihren Energieverbrauch in Echtzeit zu kontrollieren und Einblicke in ihr Energieverbrauchsverhalten zu gewinnen.

Rene Rieck ist Global Product Manager bei Alexander Maier GmbH, Hersteller der Energieverwaltungs- und Visualisierungssoftware EisBaer.

https://www.busbaer.de/en

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