Slimme woningen, gebouwen en steden: er is geen energietransitie mogelijk zonder KNX

Yasmin Hashmi deelt hoogtepunten uit het panelgesprek 'Slim energiemanagement met KNX' op de recente Smart Energy Summit, die het belang van KNX in de overgang van fossiele brandstoffen naar netto-nuluitstoot bespreekt.

Het beheer van de energiestromen in een gebouw is al sinds het begin een aandachtsgebied voor KNX. Al snel werd de aandacht verlegd van de grenzen van één woning of gebouw naar de vraag hoe energie kan worden beheerd in een wijk of zelfs een hele stad. Dit werd al in 2012 gedemonstreerd op de Light+Building-show, waar KNX Association de 'KNX City' presenteerde en aantoonde hoe het concept van een slimme stad kon worden aangepakt met behulp van bestaande KNX-producten.

Negen jaar later, nu klimaatverandering bovenaan op de agenda staat, zijn het concept van de slimme stad en de overgang van fossiele brandstoffen naar netto-nuluitstoot nog nooit zo relevant geweest. Welke rol is er weggelegd voor KNX, en hoe gaan we de toekomst tegemoet?

In het panelgesprek 'Slim energiemanagement met KNX' op het recente online-evenement van KNX Smart Energy Summit bespraken vier experts uit de industrie hoe KNX nu al wordt ingeschakeld om de digitalisering van de energietransitie te beheren, en wat er nog moet gebeuren om verdere vooruitgang te verzekeren.

Optimalisering van het huishoudelijk energieverbruik

Idealiter kan het huishoudelijk energieverbruik worden geoptimaliseerd door te voorzien in een sectoroverschrijdend beheer tussen elektriciteit, warmteaanvoer en e-mobiliteit via een gecoördineerd gebruik van productie-, verbruiks- en opslagmiddelen in een woning. Jürgen Leppig, voorzitter van de Duitse federale vereniging van onafhankelijke energieconsultants, GIH Bundesverband e.V., wijst erop dat, hoewel warmtepompen doorgaans via het Modbus-protocol communiceren, dit geen probleem is, aangezien er gateways beschikbaar zijn die Modbus naar KNX converteren. Dit betekent dat de warmtepomp nu kan worden aangestuurd via het KNX HEMS (Home Energy Management System). Bovendien is in 2020 sonnen GmbH, leverancier van oplossingen voor batterijopslag, toegetreden tot de KNX Association, zodat het HEMS nu de mogelijkheid heeft om het energieverbruik (inclusief EV-laadpunten) te regelen op basis van de batterijopslag om de belasting dynamisch te beheren en het verbruik te optimaliseren. Bovendien beweert Leppig dat optimalisatie van het verbruik niet hoeft op te houden binnen de grenzen van het gebouw, door te stellen dat "KNX geschikt is voor sectorale interconnectie - wat volledig nieuwe gebieden voor ons opent!"

E-mobiliteit

Volgens Helmut Haßenpflug, Managing Director van systeemintegratiebedrijf IGT GmbH, waren er in 2012 al discussies over de koppeling van sectoren en de elektrificatie van mobiliteit, maar op dat moment waren er in heel Duitsland nog maar 4500 elektrische voertuigen in gebruik. Hij merkt op: "tegen eind 2020 waren er al 350.000 elektrische auto's op onze wegen en tegen eind dit jaar zullen dat er naar verwachting 1,1 miljoen zijn. Wat het cijfer ook is, het bereikt nu een niveau waarop het interessant begint te worden. De sectorale interconnectie, met inbegrip van e-mobiliteit en wallboxes [aan de muur gemonteerde oplaadstations die sneller opladen dan conventionele stopcontacten], moet eerst in goede banen worden geleid, maar wij kunnen dat verwezenlijken met de producten die wij al hebben."

Haßenpflug wijst erop dat de uitdaging voor KNX erin bestaat om elektrische voertuigen in de slimme woning te kunnen opladen en ze te integreren in het energiemanagementsysteem. De auto moet weten wat de woning doet en omgekeerd, en de gegevens hiervoor worden aangeleverd via de KNX-backbone. KNX neemt de rol van dirigent op zich in het energieconcert en harmoniseert de processen tussen tot wel vijf laders van verschillende typen en fabrikanten, het PV-systeem met bijbehorende wisselrichter, de batterijopslag en de verbruikers in de slimme woning. Haßenpflug voegt eraan toe: "het feit dat dit nu al mogelijk is zonder dat de zekering van de woning springt, toont aan hoe goed KNX presteert in deze omgeving, die nu flink aan snelheid wint."

De elektrotechnische sector en het publiek informeren over de voordelen van KNX

Hoewel de voordelen van KNX voor de hand liggen en goed begrepen worden door de mensen uit de sector, is er nog heel wat voorlichting nodig. Hoe wijdverspreid KNX vandaag ook mag zijn (in Duitsland bijvoorbeeld is het aandeel van KNX in slimme woningen en commerciële gebouwen 56 %), het systeem is bijvoorbeeld nog steeds niet bepaald een no-brainer te noemen. Het landschap van de slimme woningen is nog te gefragmenteerd en er zijn veel concurrerende en overlappende systemen. Zoals Hermann Schmidt, Managing Director van het KNX-systeemintegratiebedrijf HSc Informatik opmerkt, "mijn ervaring is dat klanten overtuigd moeten worden van KNX omdat ze overweldigd worden door de variëteit en complexiteit van het aanbod op de markt."

Aangezien KNX een open, wereldwijde standaard is waaraan meer dan 500 fabrikanten voldoen, zou de keuze voor ons evident moeten zijn, vooral omdat producten van verschillende fabrikanten kunnen worden gecombineerd en naadloos met elkaar samenwerken. Dit biedt de klant bescherming voor de toekomst en betekent dat hij niet gegijzeld wordt door één leverancier. Zoals Schmidt opmerkt: "Sinds 2009 heb ik menig systeem in de vergetelheid zien verdwijnen; dat geldt vooral voor bedrijfsgebonden oplossingen." Daarom koos hij in eerste instantie voor KNX voor zijn eigen woning, juist omdat het geen bedrijfsgebonden systeem is.

KNX heeft als bijkomend voordeel dat het voortdurend evolueert en toch achterwaarts compatibel blijft, zoals blijkt uit een WKK-project (warmtekrachtkoppeling) waarbij Schmidt sinds 2012 betrokken is. Een bedrijf had besloten een WKK-eenheid (40 kW thermisch rendement, 15 kW elektrisch vermogen) aan te schaffen om deze stand-by te houden omdat de toevoer via het net zeer onstabiel was. Ook een verwarmingsketel wordt naar behoefte ingeschakeld. Bovendien werden op 150 m afstand bijgebouwen geïntegreerd. Nu wordt het energiemanagementsysteem uitgebreid met een bestaand fotovoltaïsch systeem en een lithium-ion batterijopslagsysteem van 70 kW.

"Ze moeten allemaal met elkaar communiceren, maar KNX-interfaces zijn zeldzaam in deze sectoren, terwijl Modbus meer gangbaar is", zegt Schmidt. Toch kon hij het probleem relatief gemakkelijk oplossen omdat er nu veel gateways zijn die verschillende besturingsprotocollen naar KNX converteren. In dit specifieke voorbeeld gebruikte hij de EibPC² van Enertex Bayern. Maar wat dit voorbeeld vooral laat zien, is dat het energiemanagementsysteem sinds 2012 in werking is en nog steeds wordt uitgebreid, allemaal dankzij de flexibiliteit en continue ontwikkeling van KNX.

Beveiliging en robuustheid

Een ander voordeel van KNX, volgens Schmidt, is dat "een KNX-systeem niet alleen als een open systeem, maar ook als een gesloten systeem kan worden opgezet. Dat is een belangrijk aspect op het gebied van veiligheid. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als het internet uitvalt? Wat er ook gebeurt, met KNX zal de slimme woning niet stilvallen, maar ongestoord blijven werken." Dat is te danken aan het feit dat KNX intelligentie gebruikt die verdeeld is over het systeem, eerder dan centraal gelokaliseerd of uitbesteed aan de cloud, zodat er geen centraal storingspunt is dat het systeem kan stilleggen. Welk apparaat ook uitvalt, de rest blijft werken. KNX biedt ook krachtige cyberveiligheid met behulp van KNX Secure-technologie.

Elektriciens

Nog een voordeel van KNX is het groeiende aantal gecertificeerde elektriciens wereldwijd, wat volgens Bernd Zeilmann, hoofd van het Duitse samenwerkingsverband Innung für Elektro- und Informationstechnik Bayreuth, van groot belang is en betekent dat klanten niet in de kou blijven staan als hun installateur niet meer beschikbaar is. Hij benadrukt: "Hoe meer vakmensen KNX-vaardig zijn, hoe beter, zodat elk bedrijf onmiddellijk kan verdergaan waar een ander bedrijf is gestopt. Het is dus belangrijk dat we onze pijlen richten op de beroepsopleidingen!"

Uiteindelijk zal het de elektrotechnische sector zijn die de automatisering van woningen en gebouwen moet implementeren en de energiemanagementsystemen ter plaatse moet instellen. "Het energieverbruik moet in 2050 met 50 procent zijn gereduceerd," zegt Zeilmann, "maar de elektrotechnische sector is er te weinig bij betrokken en veel bedrijven kennen dit terrein niet goed. We kunnen de doelstelling alleen halen met jonge geschoolde werknemers." Daarom werd in Duitsland het nieuwe beroep van 'Elektrotechnicus voor de integratie van gebouwsystemen' in het leven geroepen. Maar zoals Zeilmann waarschuwt: "Mijn zorg is dat we er nauwelijks in slagen om te voldoen aan de vraag naar nieuwe opleidingen die in de nabije toekomst zal ontstaan."

Een plaats aan de tafel

Zeilmann vreest ook dat de elektrotechnische sector met geheel nieuwe eisen te maken zal krijgen. Anticiperende energiebeheersing is het doel: "We moeten dus rekening houden met eigen opwekking en eigen verbruik, de toestand van het net in het oog houden om de netwerkkosten te drukken, rekening houden met de elektriciteitsmarkt omdat er binnenkort flexibele elektriciteitsprijzen zullen zijn, en het hele proces 96 uur op voorhand plannen. Uiteindelijk moeten wij op de sectoren vertrouwen om dit alles op een economisch aantrekkelijke manier ten uitvoer te brengen." Een ander punt dat Hermann Schmidt wil benadrukken, is dat KNX-professionals een plaats aan de tafel moeten hebben bij het opstellen van technische regelgeving voor sectorale interconnectie zoals e-mobiliteit en netintegratie.

KNX en de energietransitie

Hoe zijn de functies van bestaande KNX-systemen en de producten van KNX-leden opgewassen tegen de uitdagingen van een geslaagde implementatie van de energietransitie? Volgens Zeilmann is het feit dat KNX onafhankelijk is en al op grote schaal wordt gebruikt, een goed uitgangspunt. Hermann Schmidt voegt hieraan toe: "KNX moet intelligente interfaces creëren die iedereen begrijpt; iets alomvattends, zoals KNX IoT." Bernd Zeilmann ziet het ook zo: "Om dat te bereiken, moet er meer intelligentie in de systemen worden ingebouwd." Hierop voortbouwend zou hij in de toekomst graag minder soorten apparaten zien, bijvoorbeeld door actuatoren en sensoren te integreren.

Volgens Helmut Haßenpflug is KNX uitgerust om een belangrijke rol te spelen in deze overgang. "Alle benodigde producten zijn beschikbaar, en we kunnen ze gebruiken met bestaande energiemanagementsystemen voor woningen, wat al goed werkt in slimme woningen. Er is echter nog werk aan de winkel op het gebied van verwarming en ventilatie. Te weinig aanbieders rusten hun apparaten momenteel uit met intelligente interfaces of willen de interfaces zelfs niet bekendmaken, vooral in de hogere prestatieklassen."

Conclusie

Dankzij de vindingrijkheid en innovatieve geest van de meer dan 500 KNX-leden in ongeveer 50 landen, die nu een ruim gamma van verschillende KNX-apparaten aanbieden, kan bijna elk probleem worden opgelost en elke automatiseringswens worden vervuld.

De verscheidenheid aan KNX-apparaten die nu in de IoT-omgeving kunnen worden gebruikt, betekent dat KNX nu al voldoet aan de vereisten om sectorale interconnectie en load shifting te kunnen realiseren. Met name oplaadpunten voor elektrische voertuigen kunnen worden geïntegreerd in slimme woningen en slimme gebouwen - een belangrijk aspect van een geslaagde energietransitie.

De technische voordelen van KNX zijn duidelijk, maar het is ook belangrijk om de eindklanten mee te krijgen. Zoals Jürgen Leppig voorstelt: "Het hele onderwerp domotica moet onder de aandacht van het grote publiek worden gebracht. Daarbij gaat het niet over gedetailleerde technische gesprekken. Eindklanten hoeven niet eens te merken dat er complexe technologie achter zit. Het werkt alleen als we overtuigende oplossingen kunnen aanbieden." De slimme metergateways die nu moeten worden ingevoerd, bieden hiervoor nieuwe mogelijkheden. De combinatie van smart metering en smart woningen zou voor de definitieve doorbraak kunnen zorgen. Maar dit zou meer gestandaardiseerde oplossingen vereisen in plaats van bedrijfsgebonden oplossingen. Nu de vraag naar energie-efficiëntie toeneemt, kan KNX een belangrijke rol spelen, niet alleen in woningen of gebouwen, maar in volledige wijken en steden. Bernd Zeilmann verwoordt het nog sterker: "Sectorale interconnectie, de energietransitie en klimaatbescherming zijn niet mogelijk zonder KNX."

www.knx.org/knx-nl/voor-professionals/smart-energy-summit/