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Intelligente Gebäudetechnologie für Privathaushalte

Seit über 20 Jahren sind intelligente Gebäudesysteme in Deutschland gebräuchlich. Nahezu jedes Neubau-Zweckgebäude, ist mit einer fortschrittlichen Regelungstechnologie für Heizung und Belüftung, Beleuchtung, Sonnenschutz oder einem Sicherheitssystem ausgestattet. In vielen Gebäuden wird hierfür ein Steuerungsnetzwerk namens LonWorks eingesetzt, um tausende von intelligenten Geräten in einem System zu verbinden. Steuerungsnetze reagieren automatisch auf die Anforderungen und Wünsche von Hausbewohnern und helfen so dabei, Energie zu sparen und die Lebensqualität im Gebäude zu verbessern. Die gleiche Technologieplattform wird nun auch für den Endverbraucher in Form von Produkten der nächsten Generation verfügbar. Doch diese Produkte werden nicht als ‚Das intelligente Haus‘ im Komplettpacket angeboten, sondern von Energieversorgungsunternehmen als Erweiterung für ihre intelligenten Stromnetze forciert.
Bei einem intelligenten Stromnetz handelt es sich um ein Netz zur Bereitstellung von Elektrizität, mit dem man Strom effizienter, verlässlicher und mit einem höheren Maß an Sicherheit verteilen und nutzen kann. Die intelligenten Stromnetze ermöglichen zusätzlich die Installation von Messgeräten. Diese können den Stromverbrauch aus der Ferne ablesen, Stromausfälle und Manipulationen feststellen, den Dienst aus der Ferne aktivieren oder deaktivieren. Mit diesen intelligenten Messgeräten haben Energieversorgungsunternehmen jederzeit Zugriff auf die aktuellen Daten, um den Strombedarf des Netzes besser kalkulieren zu können. In Zeiten mit hohem Strombedarf muss entweder die Stromerzeugung z.B. in einem Kohlekraftwerk aufgestockt werden, oder aber der Stromverbrauch der Kunden muss reduziert werden. Eine beliebte Vorgehensweise, um dieses Problem zu lösen, ist die Verlagerung des Strombedarfs von Spitzenlastzeiten auf Schwachlastzeiten. Hierbei gibt es zwei wichtige Kriterien: Das erste umfasst die Erfassung und Darstellung der Energieverbräuche an zentraler Stelle auf sogenannten ‚In-Home Displays‘ auf dem auch die aktuellen Energiekosten sichtbar sind. Da weltweit immer mehr Messgeräte installiert werden, können die Energieversorgungsunternehmen ihre Strompreise an Verbrauchsmuster der Kunden anpassen. Zu Spitzenbedarfszeiten kann der Verbrauch durch die EVUs gesenkt werden, indem sie den Strom zu diesen Zeiten verteuern, um den Verbrauch stattdessen auf Schwachlastzeiten zu verlagern. Über das Display haben Kunden jederzeit Einblick in ihren aktuellen Stromverbrauch, um so ihr Verbrauchsverhalten auch wirklich ändern zu können. Der Haken an dieser Strategie ist jedoch, dass sie nur dann funktioniert, wenn der Kunde zuhause proaktiv seinen Energieverbrauch überwacht. Das zweite Kriterium umfasst die Entwicklung einer neuen Produktgeneration, die in der Lage sein wird, sich automatisch an Veränderungen im intelligenten Stromnetz anzupassen. Unabhängige Studien haben gezeigt, dass Spitzenlasten an manchen Tagen um bis zu 50% reduziert werden können, wenn gewisse Anwendungen, wie z.B. Umwälzpumpen, oder Boiler automatisch ausgeschaltet werden. Aktuell wird eine neue Generation von Verbraucherprodukten entwickelt, die sich so konfigurieren lassen, dass sie sich automatisch an Änderungen im intelligenten Netz anpassen. Energieeffiziente Produkte, wie Klimaanlagen, Heizungen, Boiler, Fernseher und Beleuchtung sollen den Stromverbrauch messen und damit die Energiekosten anzeigen können. Außerdem lassen sich bei diesen Produkten mehrere Energieprofile hinterlegen, um den Betrieb des Produkts je nach Wunsch anzupassen. Verbraucher, die sich für eine sehr sparsame Einstellung entscheiden, wählen eventuell eine aggressive Energiesparstrategie, bei der zu Hauptlastzeiten sämtliche Geräte abgeschaltet werden. Intelligente Steckdosen werden es den Verbrauchern ermöglichen, die Last von PC-Zubehör oder Geräten der Unterhaltungselektronik einzeln zu regeln, um den Verbrauch im Standby-Modus zu verhindern. Dadurch verfügt man über die Flexibilität, wichtige Geräte wie etwa digitale Videorecorder angeschaltet zu lassen und gleichzeitig die Stromversorgung für sämtliche Geräte im Schlafzustand, wie Flachbildfernseher, DVD-Player, Receiver usw. abzustellen.

Automatisierungstechnik für den Durchschnittshaushalt

Die Installation intelligenter Messgeräte wird zu einer Flut von intelligenten Produkten führen, die in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren und Informationen in einem ‚Heimnetz‘, einem sogenannten Home Area Network (HAN), auszutauschen. Ein HAN wird im Gegensatz zu einem lokalen Netz, einem Local Area Network (LAN), dazu verwendet, um Verbraucherprodukte, wie Thermostate, Geräte, Lichtschalter, Steckdosen, Solarbatterien und andere Energieverbraucher miteinander zu verbinden. Geräte, die in ein HAN integriert sind, können wiederum mit LAN oder einem Computernetzwerk verbunden werden, sodass Verbraucher die Möglichkeit erhalten, Zeitpläne zu erstellen, den Stromverbrauch zu überwachen und von unterwegs auf die Geräte zuzugreifen, wobei der Computer in der Regel nicht alle Geräte im Netz steuert. Sehr effektiv können die Geräte in einem HAN mit den in jedem Haushalt bereits vorhandenen Stromleitungen vernetzt werden. Jedes Gerät, das an eine Steckdose angeschlossen wird, lässt sich somit einfach in das HAN integrieren. Alle Produkte im HAN sollten auch unabhängig von einem Computer oder einem zentralen Kontrollgerät miteinander kommunizieren können. Dadurch werden zusätzliche Kosten eingespart, und die Komplexität und Unzuverlässigkeit herkömmlicher Haushalts-Automatisierungssysteme ist Vergangenheit.

Industrienormen für das Home Area Network

Um sicherstellen zu können, dass die Produkte der verschiedenen Hersteller miteinander kompatibel sind, ist eine offene Industrienorm notwendig. Die am häufigsten verwendeten Normen für HANs auf Leitungsbasis sind in den USA die Norm ANSI/CEA709.1 und in Europa die Norm EN14908. Beide Normen unterstützen ein zuverlässiges Protokoll, das heutzutage bereits in über 100Mio. intelligenten Geräten verwendet wird, darunter auch mehr als 28Mio. Energiezähler in Italien, Schweden, Dänemark, den Niederlanden, Österreich und in den USA.

Allianz für die Entwicklung von Verbraucherlösungen

Ob sich HANs auf dem allgemeinen Verbrauchermarkt durchsetzen werden, wird von der Verfügbarkeit der Produkte und der Bedienungsfreundlichkeit abhängen. 2006 startete die Industrie eine Initiative mit dem Namen Digital Home Alliance (DHA), um führende Hersteller, Dienstleistungsanbieter und Integratoren zusammenzuführen, die allesamt offene, vollständig kompatible Lösungen für den digitalen Haushalt anbieten. Die DHA erweitert momentan die Normen ANSI/CEA709.1 und EN14908 mit zusätzlichen Bestimmungen. So sollen sich intelligente Geräte automatisch selbst im HAN installieren und auch von den In-Home Displays im Haushalt erkannt werden. Der Europäische Dachverband der Hausgerätehersteller CECED entwickelte eine Norm zur intelligenten Vernetzung von Verbraucheranwendungen in einem Haushalt. Diese Norm wird in dem innovativen ISI-Protokoll (Interoperable Self Installation) berücksichtigt, das von den DHA-Mitgliedern benutzt wird. Damit haben Hersteller die Möglichkeit, Produkte zu entwickeln, die sich eigenständig installieren und automatisch erkennen, wenn neue Produkte im Haushalt hinzugefügt werden. Diese werden dann sofort ins Netzwerk integriert – selbst wenn sie von einem anderen Hersteller stammen. Einfache Elemente, wie etwa Haushaltsgeräte, können von vornherein so konfiguriert werden, dass sie sich mit anderen intelligenten Geräten zu einem Netzwerk verbinden. Selbst komplexe Anwendungen, wie z.B. Lichtszenen, können einen Selbst-Installations-Prozess verwenden, um eine logische Verbindung zu anderen Geräten im Netzwerk aufzubauen. Weiterhin stehen Softwaretools zur Verfügung, die eine Integration in professionelle Automatisierungssysteme ermöglichen. Eine weitere von der DHA unterstützte Neuerung ist eine API (Application Programming Interface), die in Hardware- und Softwareplattformen integriert werden kann und so eine neue Generation intuitiver Benutzerschnittstellen ermöglicht. Plattformen für Benutzerschnittstellen könnten Computer, Fernseher, Gateways, digitale Videorecorder, Telefone, Laptops, Mobiltelefone, Thermostate und In-Home Displays im Haushalt sein. Durch die vielseitige Architektur der Benutzerschnittstellen werden die Verbraucher aus einer Vielzahl von Produkten auswählen können, die ihnen bei der Verwaltung und Interaktion mit ihren energiebewussten Produkten helfen.

Fazit

Die Automatisierungstechnik gibt es zwar bereits seit vielen Jahren in Zweckgebäuden, doch sie konnte sich bislang im Privatbereich nicht durchsetzen. Durch die hohen Kosten und die Komplexität sind solche Lösungen bislang nur in großen, teuren Wohnungen oder Häusern zu finden. Da die Zahl der intelligenten Stromnetze schnell steigt, wird auch eine Flut an intelligenten Produkten auf den Markt drängen. Diese neue Generation von Produkten wird den Verbrauchern einen bewussten Umgang mit Energie ermöglichen und gleichzeitig einen großen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Die Stromversorgungsunternehmen setzen schon heute auf intelligente Stromnetze, um die hohen Kosten für den Bau neuer Kraftwerke zu umgehen. Die wirtschaftlichen Anreize, die Versorgungsunternehmen und der Staat bieten, werden den intelligenten Produkten zum Durchbruch auf dem Markt verhelfen. Die Mitglieder der Digital Home Alliance arbeiten an einer neue Generation von Produkten, die in der Lage sind, das intelligente Netz zu nutzen. Einige sind bereits heute verfügbar und die Markteinführung einer Vielzahl neuer Produkte steht unmittelbar bevor.

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