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Batterielose Funktechnologie für grüne Gebäude

Eine intelligente Gebäudeautomation ist der Schlüssel für grüne Gebäude. Sie senkt nicht nur Betriebs- und Anschaffungskosten, sondern reduziert auch den Energieverbrauch wesentlich. Der Einsatz von Funktastern und Funksensoren sorgt zusätzlich für eine deutliche Vereinfachung der Gebäudeverkabelung. Gleichzeitig ermöglichen sie hohe Flexibilität, da bei Änderungen keine Neuverkabelung erforderlich ist. Mit geringem Aufwand und ohne die Wände zu beschädigen, lassen sich EnOcean-basierte Produkte dort anbringen, wo sie direkt genutzt werden und bei Bedarf einfach wieder entfernt werden können.
Die Firma EnOcean aus Oberhaching bei München entwickelt seit 2001 Funksensormodule, die ihren Strom aus der lokal verfügbaren Umgebungsenergie gewinnen. Sie zeichnen sich durch effiziente Energiewandler, stromsparende Elektronik und ein zuverlässiges Funkprotokoll aus. Das Funksignal verwendet die Frequenzbänder 868MHz und 315MHz und ist daher weltweit einsatzfähig. Die Telegramme sind nur eine Millisekunde lang und damit rund 100mal kürzer, als das Signal eines konventionellen Funktasters. Um Sendefehler auszuschließen, wird das Telegramm zufallsgesteuert innerhalb von etwa 30ms noch zweimal wiederholt. Da die Datenpakete in zufälligen Intervallen gesendet werden, ist die Kollisionswahrscheinlichkeit sehr gering. So können problemlos hunderte Funkschalter und Funksensoren auf engstem Raum installiert und parallel betrieben werden. Statistisch betrachtet, könnte es beispielsweise bei 200 Funksensoren, die jede Minute einmal senden, nur bei jeder 10.000sten Übertragung zu einer Datenkollision kommen. Die Reichweite der Funksensoren liegt bei 300m im Freien und bis zu 30m im Gebäudeinneren. Jedes Modul verfügt über eine einmalige 32Bit-Identifikationsnummer, die Überschneidungen mit anderen Funkschaltern ausschließt.

Eine Technologie für alle Fälle

Batterielose Funkmodule eignen sich für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen. Das Einsatzspektrum der von OEM-Partnern realisierten Lösungen reicht von Raumthermostaten mit Solltemperatur-Einstellung über wartungsfreie Funk-Fensterkontakte bis hin zu Fenstergriffen. Alle Produkte mit EnOcean-Technologie sind interoperabel. Die Produkte gewinnen ihre Energie beispielsweise durch das Drücken der Taste, Drehen des Griffes oder aus winzigen Solarzellen. Als weiteres Grundprinzip zur Energiegewinnung erschließt das Unternehmen derzeit die Differenz von Temperaturen. Demnächst wird es beispielsweise Sensoren zur Erfassung und drahtlosen Übermittlung der abgegebenen Heizkörperenergie geben, die ihren Strombedarf aus dem Temperaturunterschied zwischen dem Heizkörper und der Umluft erzeugen können. Diese Produkte und Systeme sind problemlos in gängige Gebäudeautomationssysteme integrierbar. Dabei ist egal, ob diese über LON, KNX, BACnet, TCP/IP oder Ethernet kommunizieren. So können ohne großen Aufwand nachhaltige Energiemanagement-Konzepte umgesetzt werden.

Intelligente Gebäudeautomation über das Mobiltelefon

Ein erfolgreiches Beispiel für den Einsatz der Technologie ist das Firmengebäude der BSC Computer GmbH im nordhessischen Allendorf. Dabei wurden u.a. auf EnOcean-Funk basierende Fenstergriffe von Hoppe eingebaut. Diese lassen sich einfach anstelle der konventionellen Fenstergriffe montieren. Der Griff signalisiert, ob ein Fenster geschlossen, geöffnet oder gekippt ist. Die dafür benötigte Energie wird durch die Schließbewegung erzeugt und benötigt weder Batterie noch eine externe Stromzufuhr für den Betrieb. Der Zustand aller Sensoren wird von der Software BSC-BoSe auf einem Touchpanel und per Client an jedem Arbeitsplatz visualisiert. Zudem sind auch alle anderen Geräte über die Software steuerbar, wie z.B. das Licht, die komplette EDV und sonstige Verbraucher wie Kaffeemaschinen oder Kopierer. Mit BSC-BoSeMobile, einem Client für herkömmliche Mobiltelefone, können alle Überwachungs- und Steuerungsfunktionen auch vom Handy ausgeführt werden. Des Weiteren hat BSC an das System IP-Kameras angeschlossen. Dabei werden nicht nur Einzelbilder, sondern komplette Live-Video-Streams per UMTS/GPRS übertragen. Der Zugriff auf das System ist berechtigungsabhängig und wird per Schlüssel geschützt. Das Licht, die Heizung und die Lüftung werden über eine Steuerung von Siemens reguliert, die mit EnOcean-Komponenten verbunden ist. Die Anbindung der Gebäudeautomation erfolgte über einen IP-Gateway an die Steuerung. Alle diese Komponenten werden über die BSC-Software gesteuert – selbst die Alarmanlage. Durch den Einsatz einer Luft-Wärmepumpe und entsprechender Isolierung im Zusammenspiel mit der neuen Steuerung konnten in dem Firmengebäude von BSC die Energiekosten bedeutend reduziert werden. Zudem können die Anwender durch die Kombination aus batterielosen Funktechnologie und der BSC-Software die einzelnen Räume oder Etagen per Mausklick ’stromfrei‘ schalten.

Flexibilität nach Maß

Die batterielose Funktechnologie gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Gebäudeautomation. Sie ermöglicht nicht nur eine Vereinfachung der Gebäudeverkabelung, sondern eröffnet auch kürzere Reaktionszeiten bei Änderungen der Gebäudeeinteilung. Zudem entfällt an den Sensoren auch jeglicher zyklischer Wartungsaufwand. Gleichzeitig eröffnet es den Büroanwendern eine größere Freiheit, denn wenn kein Batterietausch erforderlich ist, muss auch nicht auf die Einhaltung eines vorgegebenen Installationsortes bestanden werden. Stattdessen ist durchaus denkbar, dass die Jalousiewippe direkt auf dem Schreibtisch liegt.

Interview:
Batterielose Funktechnologie

Die Firma BSC Computer GmbH setzt bereits seit Jahren auf die Funktechnologie von EnOcean – so auch bei der Automatisierung des eigenen Firmengebäudes. GEBÄUDEDIGITAL befragte Geschäftsführer Jörg Hofmann zu seinen Erfahrungen mit der batterielosen Funktechnologie.

Herr Hofmann, anstelle von herkömmlichen Automatisierungslösungen ist in Ihren Büroräumen in Allendorf batterielose Funktechnologie von EnOcean eingesetzt. Warum?

Hofmann: Ganz einfach: Flexibilität, Nachrüstung in allen Bereichen des bestehenden Gebäudes sowie Investitionsschutz bei Umbau oder Änderung der Nutzung.

Worauf wurde bei der Wahl der Lösung besonderen Wert gelegt?

Hofmann: Bei der neuen Lösung war es besonders wichtig, dass sie einfach zu implementieren ist, kostengünstig ist und keinen Aufwand für Wartung benötigt.

Wie lange hat die Implementierung der Funktechnologie gedauert?

Hofmann: Die reine Implementierung hat nur vier Tage während der Umbauphase in Anspruch genommen.

Kennen Sie die größten Herausforderungen bei der Implementierung?

Hofmann: Die größte Herausforderung bestand darin, die EnOcean-Komponenten und die Infrastrukturlösung mit der Steuerung der Wärmepumpen und Lüftungsanlage von Siemens zu verbinden.

Welche Betriebsabläufe haben sich durch den Einsatz der neuen Lösung nun verändert?

Hofmann: Die neue Lösung hat es ermöglicht, die ‚vergessenen‘ Fenster und Türen zu kontrollieren. Zudem kann jetzt auch von außen und von unterwegs auf alle Komponenten und IP-Kameras im Gebäude zugegriffen werden. Dadurch wird unnötiger Energieverbrauch komplett verhindert – z.B. durch Stand-by-Geräte.

Wäre eine konventionelle, verdrahtete Lösung nicht preiswerter gewesen?

Hofmann: Nein, im Gegenteil. Zudem hätten einige Funktionalitäten gefehlt. Auch für die Zukunft ist eine Umgestaltung einfacher und günstiger.

Wie wirkt sich der Einsatz auf Ihre Ausgaben aus. Können Sie uns ein paar Zahlen nennen?

Hofmann: Die alte Heizungsanlage (Gaskessel 72KW) verbrauchte jährlich Gas in Höhe von ca. 9.500 Euro. Dazu kamen noch einmal ca. 5.000 Euro Stromkosten. Durch den Umbau der Heizung, Einbau einer Fußbodenheizung, Verbesserung der Isolation und entsprechender Steuerung sowie der Eliminierung des Stand-by-Stroms konnten die Kosten für Heizung auf ca. 1.500 Euro (Strom/Wärmepumpen) und ca. 4.000 Euro Stromkosten reduziert werden. Das heißt, bereits nach dreieinhalb Jahren haben wir die Investitionskosten beglichen.

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