Möglichkeiten der Einbindung intelligenter Geräte zur Verbesserung der Steuerung der Energienachfrage

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Fallstudienarbeit

Hochschule: Hochschule für Oekonomie & Management
Standort: Essen
Studiengang: Bachelor Wirtschaftsinformatik
Veranstaltung: Fallstudie / Wissenschaftliches Arbeiten
Betreuer: Prof._Dr._Uwe_Kern
Typ: Fallstudienarbeit
Themengebiet: SmartMetering
Autor(en): Christoph Merkens, Carina Zischkale, Malte Dobiasch
Studienzeitmodell: Abendstudium
Semesterbezeichnung: WS10
Studiensemester: 2
Bearbeitungsstatus: begutachtet
Prüfungstermin:
Abgabetermin:


Inhaltsverzeichnis

1 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr. Abbildung
1Smart Home an einem Beispiel von RWE
2Smart Meter
3Haushaltsgeräte im Smart Grid Modus
4Smart Grid Netzwerk
5Lösungsansatz der Firma Loxone Electronics
6Loxone Temperaturfühler
7Gira Control 19 Client
8Smart Meter von RWE
9Smart Meter von e.on
10Webportal von e.on
11"Kill A Watt" Zwischenstecker
12Beispiel eines Wohnungsdisplays
13Beispielansicht eines Yello Meters
14Funktionen des Google Powermeter
15Beispiel einer Stromverbrauchs App

2 Tabellenverzeichnis

Tab.-Nr. Tabelle
1Kosten der Loxone Smart Home Geräte
2Kosten der Gira Smart Home Geräte
3Gesamtkosten eines Loxone Smart Home Systems
4Gesamtkosten eines Gira Smart Home Systems

3 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung Bedeutung
BUSBinary Unit System
DSLData Link Switching
EIBEuropäischer Installationsbus...
EnWGEnergiewirtschaftsgesetz
EVUEnergieversorgungsunternehmen
FOMHochschule für Oekonomie & Management
GPRSGeneral Packet Radio Service
KNXKonnex (Feldbus zur Gebäudeautomation
kWhKilowattstunde
LANLocal Area Network
PDFPortable Document Format
RSSReally Simple Syndication
UMTSUniversal Mobile Telecommunications System

4 Einleitung

Diese Fallstudie ist im Rahmen des Studiums Wirtschaftsinformatik an der FOM Essen entstanden und befasst sich mit dem Thema „Möglichkeiten der Einbindung intelligenter Geräte zur Verbesserung der Steuerung der Energienachfrage“.

In der Fallstudie geht es von den einzelnen Anforderungen an die Energienachfrage, über die verschiedenen Smart Technologien bis hin zu den intelligenten Geräten. Es werden verschiedene Pilotprojekte und Systeme beschrieben.

Unsere Motivation dieses Thema zu bearbeiten, liegt zum einen darin, dass Smart Metering und die Steuerung der Energienachfrage ein Thema der Zukunft ist, immer mehr Haushalte werden mit einem sogenannten Smart Meter ausgestattet. Die einzelnen Haushalte werden durch diese Technologie transparenter, und der Energiebedarf kann besser geregelt werden. Zum anderen haben wir dieses Thema gewählt, da wir bei einem Arbeitgeber arbeiten, der im Energiebereich seine Position hat und auch in diesem Thema sehr aktiv mitwirkt.

Ziel dieser Fallstudie ist, die Einbindung der intelligenten Geräte zu erläutern und einen kurzen Ausblick zu geben, wie die Zukunft der Energienachfrage und Energieüberwachung aussehen wird. Dazu werden verschiedenen Lösungsansätze zum Thema intelligente Geräte und deren Bedeutung für die Steuerung der Energienachfrage analysiert.


4.1 Bedeutung der Energienachfrage

Die Energienachfrage nimmt heutzutage immer mehr an Bedeutung zu. Die Haushalte verbrauchen mehr Energie, das liegt an der Fülle der Unterhaltungsmedien, die stetig zunimmt, so hat z.B. jeder Haushalt einen Fernseher oder eine Spielekonsole. Aber nicht nur der Energieverbrauch steigt, sondern auch die Strompreise. Diese Steigerung der Strompreise liegt an den neuen CO2-Abgaben und den erhöhten Abgaben für die erneuerbaren Energien. Durch hohe Energiepreise erhöhen sich die Ausgaben der Kunden, sie wollen also energieeffizienter handeln. Um dieses ermöglichen zu können werden, die sogenannten "Intelligenten Geräte" eingesetzt. Hier wird auf die erneuerbaren Energien zurückgegriffen, so kann mehr Strom z.B. durch eine Solaranlage auf dem Dach erzeugt und der Preis gesenkt werden. Desweiteren wird durch diese "Intelligenten Geräte" der genaue Energieverbrauch festgehalten, und jeder Kunde hat einen Überblick, wann er wie viel Energie verbraucht und wo er noch Energie einsparen kann.

Ein weiterer Punkt ist der Klimawandel, er ist ein Zeichen, dass sich etwas ändern muss. Durch erhöhten Verbrauch an Energie, wird mehr CO2 ausgestoßen und die Umwelt mehr und mehr geschädigt. Jeder einzelne hat das Anliegen umweltbewusster zu handeln und weniger CO2 auszustoßen. Die erneuerbaren Energien sind hier ein guter Anfang.

Außerdem gibt es rechtliche Grundlagen, um die Umwelt besser zu schützen. So wird z.B. nach dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) § 21b gesagt „Soweit dies technisch machbar und wirtschaftlich zumutbar ist, haben Messstellenbetreiber ab dem 1. Januar 2010 beim Einbau von Messeinrichtungen in Gebäuden, die neu an das Energieversorgungsnetz angeschlossen werden oder einer größeren Renovierung im Sinne der Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2002 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (ABl. EG 2003 Nr. L 1 S. 65) unterzogen werden, jeweils Messeinrichtungen einzubauen, die dem jeweiligen Anschlussnutzer den tatsächlichen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegeln.“[1]

5 Anforderungen

Um das oben genannte Ziel zu erreichen, werden die Lösungen auf ihre Wirtschaftlichkeit, Kundenfreundlichkeit und mögliche Standards untersucht.

5.1 Wirtschaftlichkeit

Ein wichtiger Aspekt der sogenannten Smart Technologien ist das Einsparen von Energie durch das Einbeziehen und Vernetzten von intelligenten Geräten. Dabei muss beachtet werden, dass die Geräte zur Umsetzung solcher Lösungen wie Smart Meter oder Geräte zur Steuerung der Kommunikation zusätzliche Energie benötigen. Auch die Geräte selber könnten durch die neuen Features mehr Strom verbrauchen als vergleichbare Produkte ohne diese Eigenschaften.
Damit die intelligenten Geräte ihren Zweck erfüllen können, muss die eingesparte Energie größer sein als die benötigte Energie zur Verwaltung der Systeme.

5.2 Kundenfreundlichkeit

5.2.1 Kosteneinsparung

Für die meisten Kunden spielen die möglichen Kostenersparnisse bei der Auswahl intelligenter Lösungen eine wichtige Rolle. Diese Kostenersparnisse sollen durch das effektivere Arbeiten der intelligenten Geräte und durch das ausnutzen der direkten Kommunikation zwischen Kunde und Stromversorger über den Smart-Meter realisiert werden.
Zusätzlich zu den Kostenersparnissen entstehen durch den Einsatz intelligenter Geräte und das Einrichten eines intelligenten Stromnetzes zusätzliche Kosten. Unter anderem entstehen diese durch den höheren Gerätepreis, welcher durch die nötige Forschung und die zusätzlichen Eigenschaften entsteht, sowie durch die zusätzlichen Hardware-Komponenten, welche zur Realisierung der Lösungen benötigt werden.
Damit der Kunde einen geldlichen Nutzes hat, müssen die Ersparnisse, welche durch den Einsatz intelligenter Systeme entstehen, in mittel bis langfristiger Sicht größer sein, als die zusätzliche Kosten.

5.2.2 Kundenakzeptanz

Ein weiterer wichtiger Aspekt für den Kunden sind Transparenz- und Komfortfunktionen. Der Kunde sollte sehen können, wie sich sein Energiebedarf entwickelt, um diesen selber aktiv durch sein Verhalten ändern zu können. Diese Änderungen sollten mit möglichst wenig Aufwand erreicht werden können. Durch das Einsetzen der intelligenten Geräte können dem Kunden zusätzlich Aufgaben, welche er bisher erledigen musste, erleichtert oder abgenommen werden.
Um die Akzeptanz der Kunden zu gewinnen, müssen die Vorgänge möglichst transparent gestaltet werden, und nötige Aufgaben der Kunden müssen komfortabel erledigt werden können.

5.3 Standardisierung

Für den Kunden und die weitere Entwicklung des Marktes ist es wichtig, dass möglichst viele Unternehmen eigene intelligente Geräte entwickeln und in ihr Sortiment aufnehmen. Damit auch einzelne Geräte ohne Gesamtlösungen entwickelt und hergestellt werden können, müssen Standards für Anschlüsse, Kommunikation mit anderen Geräten und die Form der Daten standardisiert werden.

6 Smart Technologie

6.1 Smart Home

Abb. 1: Smart Home an einem Beispiel von RWE
Abb. 1: Smart Home an einem Beispiel von RWE

Das Smart Home wird auch als intelligentes Haus bezeichnet. Die Ziele des Smart Homes sind Komfort, Energieeffizienz, Flexibilität und Sicherheit für den Energieverbraucher. Um dieses zu realisieren, werden die gesamte Haustechnik und die Elektronik über ein zentrales Computersystem verknüpft und gesteuert. Experten sagen aus, dass es in der Zukunft eine regelrechte Revolution der Wohnkultur geben wird. Der große Durchbruch des Smart Homes wird aber erst in einigen Jahren erwartet. Umgesetzt werden die Funktionen des Smart Homes über eine zentrale Verknüpfung allen technischen Geräte in einem sogenannten Binary Unit System (BUS). Das BUS ist ein Leitungssystem zur Daten- und Energieübertragung.[2] Hier werden Energie und Daten über zwei verschiedene Leitungen übertragen. Die Energie geht über eine 230V Leitung, und die Daten über eine Niedervoltleitung, damit alle Geräte über die programmierbare Steuerelektronik kommunizieren können. Es gibt eine Alternative zu den zwei Leitungen, damit eine nachträgliche Installation möglich ist. Hier wird die Energie ebenfalls über die 230V Leitung übertragen, die Daten hingegen werden über ein Funknetz übertragen. Ein weiterer Punkt des Smart Homes ist, dass das BUS mit dem Internet verbunden werden kann. Hier können dann die Funktionen über ein internetfähiges Handy oder den PC gesteuert werden. So kann man zum Beispiel, wenn man unterwegs ist, die Heizung Zuhause an oder höherschalten, damit es Zuhause warm ist, wenn man ankommt. Außerdem kann man sich so einen Überblick verschaffen, welche Geräte noch laufen und die unnötigen Geräte von unterwegs ausschalten. Hat man z.B. vergessen, das Radio auszuschalten, kann man dies noch machen, auch wenn man nicht zuhause ist.[3]


6.2 Smart Metering

Abb. 2: Smart Meter
Abb. 2: Smart Meter

Smart Metering ist die Technologie der Zukunft, bei der die Smart Meter, die intelligenten Stromzähler und die Smart Grids, die intelligenten Energienetze verknüpft werden, um die Stromerzeugung auf lange Sicht an den Stromverbrauch und das Verbrauchsverhalten anzupassen. In der Vergangenheit wurde der Stromzähler einmal im Jahr abgelesen und der Zählerstand zu den Energiekonzernen geschickt. Stichprobenartig kamen Mitarbeiter der Energiekonzerne zu den Kunden nach Hause und lasen den Zählerstand ab. Das ist in der Zukunft vorbei. Mit Hilfe von Smart Meetering können die Mitarbeiter der Energiekonzerne den Zählerstand von Ihrem Arbeitsplatz aus ablesen. Dies kann über ein Webinterface und das Internet geschehen. Eine andere Variante ist die Übertragung über lizenzfreie Frunkfrequenzen oder Mobilfunknetze. Eine dritte Variante ist die Übertragung der Daten über ein Stromnetz mittels einer Powerline. Das Ablesen der Smart Meter kann zu jeder Zeit geschehen, wird aber einmal im Monat vom Energieversorger vorgenommen. So kann jeder Kunde einen genauen Überblick über seinen Stromverbrauch pro Monat bekommen, diesen senken und so die Umwelt schützen. Die Technologie Smart Metering hat aber nicht nur Vorteile für die Energiekonzerne, sondern auch für die Kunden. Sie können einen genauen Überblick über ihren Energieverbrauch bekommen, indem sie ihren PC oder ihr Smart Phone mit dem Smart Meter über das Internet verbinden. So kann der Kunde z.B. über ein Webportal des Energieversorgers genau sehen, wann er wie viel Energie verbraucht. Auf lange Sicht kann der Kunde so seinen Energiebedarf anpassen und Energie sparen. Seit Januar 2010 ist laut Energiewirtschaftsgesetz (Paragraph 21b Abs. 3a) der Einbau der sogenannten Smart Meter Pflicht in Neubauten und in grundlegend neu renovierten Häusern.[4]


6.3 Smart Grid

Smart Grind sind Strom- Gas- oder Wärmenetze, die die stetige Erzeugung von Wind, Sonne und Biogas aufnehmen können. Außerdem können Sie die aufgenommene Energie effizient an den Kunden weiterleiten und je nach Kundenwunsch individuell, zeitlich und mengenmäßig angepasste Energielieferung erfüllen. Durch Smart Grid kann ein hohes Maß an Flexibilität gewährleistet und die Versorgungsqualität gesichert werden. Es verbessert die Energie- und Kosteneffizienz enorm. Das Smart Grid ist eine Voraussetzung für andere innovative Technologien wie zum Beispiel das Smart Home oder der Smart Meter, die die Bausteine für die Energie der Zukunft bilden.[5]

7 Intelligente Geräte

Als intelligente Geräte bezeichnet man im allgemeinen Geräte, die Informationen von selbst verarbeiten können und daraus selbständig eine Handlung ableiten. In den meisten Fällen spricht man auch von intelligenten Geräten, wenn Geräte, deren Kernaufgabe nichts mit Kommunikation zu tun hat, in der Lage sind, untereinander zu kommunizieren. Im Folgenden werden Beispiele, wie die intelligente Waschmaschine, verschiedene Smart Meter und unterschiedliche Smart Home Systeme aufgeführt.

7.1 Miele

Abb. 3: Haushaltsgeräte im Smart Grid Modus
Abb. 3: Haushaltsgeräte im Smart Grid Modus

Vor kurzem hat Miele auf seiner Internetseite die Kooperation mit dem zweitgrößten Energieversorger Deutschlands RWE zum Thema Smart Grid angekündigt. Dabei geht es um Smart Grid fähige Waschmaschinen und Trockner. Die Geräte sollen, zusätzlich zu ihrer Standartfunktionalität, in der Lage sein, über ein sogenanntes Miele Gateway automatisch zu dem günstigsten Stromtarif gestartet zu werden.


7.1.1 Übertragungstechnik

Abb. 4: Smart Grid Netzwerk
Abb. 4: Smart Grid Netzwerk

Die Geräte werden dazu mit einem zusätzlichen Kommunikationsmodul ausgestattet und können somit über die normale Stromleitung des Hauses Daten mit dem Miele-Gateway austauschen. Der Miele-Gateway ist eine kleine Box, auf der Funktionen wie „Start“ und „Stop“ sowie ein Kalender hinterlegt sind. Anfangs werden in dem Kalender des Miele Gateways die Stromtarife des Energieversorgungsunternehmens (EVU) manuell über den Computer eingetragen. Jedoch soll bald auch die Funktionalität der RSS-Feeds implementiert werden. Dabei können die Stromtarife automatisch über einen W-LAN Router auf das Gateway übertragen werden. Nach Einrichtung der Tarife wird an den Waschgeräten die Smart-Start Funktion aktiviert und gleichzeitig der früheste Start und der späteste Stop-Zeitpunkt festgelegt. Nach Abschluss der Installation können die Geräte nun automatisch zu dem günstigsten Zeitpunkt gestartet werden. Durch Einrichtung des frühesten „Start“ und des spätesten „Stop“-Zeitpunktes werden auch mögliche Störungen vermieden. Den so kann geregelt werden, dass beispielsweise, wenn nicht gewünscht, nicht in der Nacht oder an Feier- / Sonntagen gewaschen wird. [6]


7.1.2 Kosten

Laut einem Miele Sprecher soll das Einsparpotenzial der Geräte bei ca. 30 € pro Jahr und Gerät liegen. Die Anschaffungskosten einer intelligenten Waschmaschine, eines Trockners sowie des Miele-Gateways sollen ca. 500 € teurer sein als die eines durchschnittlichen Geräts.[7]

7.1.3 Pilotprojekt

Miele hat eine Kooperation mit der RWE Effizienz GmbH angekündigt. Gemeinsam will man Lösungen entwickeln um eine möglichst komfortablen und umfassenden Nutzung der „Smart-Grid“-Technologie zu bieten. Dazu sei der erste Schritt ein Test einer „Smart-Grid“-fähigen Tarifidee in NRW mit lastabhängigen Strompreisen, die im Durchschnitt um 25 Cent je kWh liegen und deren Spreizung 30 bis 50 Prozent erreichen soll. Das Pilotprojekt startet Ende des Jahres unter dem Namen "Mülheim zählt". Dabei werden mehr als 100.000 Haushalte innerhalb von Mülheim mit einem neuem Stromzähler, dem sogenannten "Smart Meter", kostenlos ausgestattet. Die Kunden können so ihren Stromverbrauch einfach im Internet über das RWE Portal ablesen. [8]

7.2 Komplett System

Für das in 6.1 beschriebene Smart Home gibt es inzwischen verschiedenste Anbieter, die Komplettpakete zur Verfügung stellen. Darin sind die grundlegensten Geräte enthalten, um sein Haus oder seine Wohnung „Smart Home“ fähig zu machen. Je nach Anbieter kann der Installationsaufwand und die Kosten dafür varieren. Beispielhaft werden hier zwei Anbieter gegenüber gestellt.

7.2.1 Loxone Smart Home

Das Loxone Smart Home bietet verschiedene Steuerungsmöglichkeiten für Ihr intelligentes Haus. Dazu gehört unter anderem eine Rollladensteuerung / Jalousiesteuerung, Lichtsteuerung, Heizungssteuerung sowie eine Saunasteuerung.

7.2.1.1 Miniserver
Abb. 5: Lösungsansatz der Firma Loxone Electronics
Abb. 5: Lösungsansatz der Firma Loxone Electronics

Der Loxone Miniserver ist die "Zentrale" der Loxone Smart Home Automation Lösungen. Damit können sie alle Steuerungsaufgaben im und rund ums Haus erledigen. [9] Er wird in den Hausverteiler integriert, um dort alle gewünschten Geräte anschließen zu können.

Der Miniserver verfügt über 8 digitale Eingänge und 8 digitale Ausgänge, 4 analoge Eingänge sowie 4 analoge Ausgänge, einem LAN-Anschluss (Ethernet 10/100 MBit), einem MicroSD Slot(bis 16 GB) sowie einem 400 MHz Prozessor.

Über die Eingänge können die Schalter und Taster angeschlossen werden. An den Ausgängen werden anschließend die zu steuerenden Geräte angeschlossen. Mit einer eigene Konfigurationssoftware kann dann die Programmierung des Miniservers vorgenommen werden. Zum Beispiel kann man damit dem Miniserver mitteilen, ob es sich um Jalousien oder um eine Heizung handelt, die gesteuert und angeschlossen werden soll. Dazu nutzt man die mitgelieferte Konfigurationssoftware, mit der man leicht jegliches Szenario darstellen kann. Zur Konfiguration wählt man einfach aus, um was für ein Gerät es sich handelt, welches gesteuert werden soll, und zieht dieses anschließend in den Schaltplan. Zuletzt wird das Gerät noch mit den passenden Schaltern / Tastern verbunden und gleichzeitig ein Name vergeben, beispielsweise Rollläden Wohnzimmer. Dies macht man für alle Geräte, die gesteuert werden sollen. Zusätzlich ist es möglich eine Sammel- / Gruppenfunktion zu programmieren. Dazu zieht man z.B. die Schaltungen für die Rollläden im Schlafzimmer, Küche und Wohnzimmer in eine Anwendung und weißt ihnen einen Schalter zu, somit gehen dann auf Knopfdruck alle Rollläden im ganzen Haus auf oder zu.

Über den OnBoard LAN-Anschluss wird der Miniserver an das Internet angeschlossen, so dass anschließend die Steuerung auch von außerhalb über den Computer oder das Smart Phone möglich ist.

Dazu bietet der Server gleichzeitig einen integrierten Webserver. Durch das Webinterface ergeben sich viele weitere Einsatzmöglichkeiten mit Loxone. Das Webinterface eignet sich:

  • Zur Visualisierung auf jedem TouchPC und Display
Große Schaltflächen und Schriften machen das Webinterface zur idealen Visualisierung für jeden Touch-PC.
  • Zur Fernüberwachung des eigenen Hauses
Mit dem Webinterface können Sie immer und überall Ihr Haus überwachen. Sie können so zB. von unterwegs prüfen, ob die Garage oder alle Fenster geschlossen sind.
  • Zur Fernsteuerung des eigenen Hauses
Mit dem Webinterface können Sie selbstverständlich auch alle Funktionen, welche Sie mit unserer Konfigurationssoftware konfigurieren, schalten. So können Sie z.B. bereits im Büro über das Web den Pool vorheizen oder im Ferienhaus die Heizung aufdrehen. [10]

Zuletzt verfügt der Miniserver noch über eine Log-Funktion. Dabei kann über den MicroSD Slot eine Datenaufzeichnung beispielsweise von Wetterdaten genutzt und auf einer Speicherkarte abgelegt werden.

Sollte kein PC für ein Systemupdate zur Verfügung stehen, kann dieses dann auch über den MicroSD Slot durchgeführt werden.

Der Miniserver kostet laut Hersteller Website 498 €.

Der Miniserver hat einen geringen Stromverbrauch von 1,2 - 2,4 Watt (Leistungsaufnahme ca. 120mA bei 24V)

Da der Miniserver für die meisten Häuser zu wenige Anschlussmöglichkeiten bietet, kann man optional noch eine oder mehrere Erweiterungen für den Miniserver kaufen. Dieses bieten ebenfalls folgende Anschlüsse:

  • 12x digitale Eingänge 24VDC
  • 4x analoge Eingänge 0...10VDC oder 4x Digital Eingänge 24VDC
  • 8x digitale Ausgänge (Relais) 250VAC 5A bei cosφ=1, 30VDC 5A
  • 4x analoge Ausgänge 0...10VDC[11]

In ein Loxone Smart Home System lassen sich bis zu 30 Erweiterungen einbauen, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Systems beeinträchtigt wird.

Die Erweiterung kostet Hersteller Website pro Stück 398 €.

7.2.1.2 Heizungssteuerung

Um eine Heizungssteuerung mit dem Loxone Smart Home System zu realisieren, benötigt man den oben beschriebenen Miniserver, an dem Zusatzmodule angeschlossen werden. Diese Module sind elektrische Stellantriebe, die direkt an die Heizkörper oder an den Heizkreisverteiler des Hauses angeschlossen werden. Sie übernehmen die Regeleung der Heizung. Die Stellantriebe werden je nach Bauart an die digitalen oder analogen Ausgänge des Miniservers oder der Erweiterung angeschlossen.

Um nun eine genaue Regelung der Temperatur realisieren zu können, benötigt man Temperaturfühler, welche in den Zimmern montiert werden und an die analogen Anschlüsse des Miniservers oder der Erweiterung angeschlossen werden.

Abb. 6: Loxone Temperaturfühler
Abb. 6: Loxone Temperaturfühler

Nun kann man über die Konfigurationssoftware verschiedene Szenarien wieder einstellen. Beispielsweise:

  • Im Bad wird nur morgens von 6-8 Uhr und von 19-21 Uhr auf 21°C geheizt. Den Rest des Tages bleibt die Solltemperatur auf 18°C
  • Bei Abwesenheit wir die Temperatur im Arbeitszimmer, in der Küche und im Wohnzimmer um 3°C gesenkt und bei Anwesenheit automatisch wieder erhöht.[12]

Um dies zu garantieren, messen die Temperaturfühler stetig die Temperatur im Raum und geben diese an den Miniserver weiter. Dieser kann dann entscheiden, ob geheizt werden muss oder nicht und ob sich der Stellantrieb somit öffnen oder schließen muss.

Ein Temperaturfühler kostet je nach Bauart zwischen 49 € – 104 €, der elektrische Stellantrieb kostet je nach Bauart zwischen 35 € - 83 €.

7.2.1.3 Rollladensteuerung

Um eine Rollladensteuerung über den Loxone Miniserver zu realisieren, schließt man seine Rollläden an die Ausgänge des Miniservers oder einer Erweiterung an und verbindet die dazu passenden Schalter oder Taster mit den Eingängen. Anschließend wird in der Konfigurationssoftware das passende Szenario zusammengeklickt. Um noch mehr Komfort und Einsparungen zu realisieren, kann man zusätzlich Wetterdaten mit in das Szenario einfließen lassen. So kann beispielsweise über einen Regen- und Windsensor ein automatisches Öffnen oder Schließen der Jalousien bei Sturm gesteuert werden. Zusätzlich kann auch ein zeitabhängiges Rauf- und Runterfahren eingestellt werden, sodass bei Helligkeit die Jalousien automatisch hochfahren und man nicht im Haus das Licht einschalten muss.

Ein passender Regensensor kostet laut Hersteller ca. 70 €.

Alternativ zu den eigenen Wettersensoren kann man auch Wetterdaten aus dem Internet für die Steuerung verwenden.

7.2.1.4 Lichtsteuerung

Um eine Lichtsterung mit dem Loxone Smart Home System zu verwirklichen, benötigt man keine zusätzlichen Geräte. Man schließt lediglich die Schalter und Taster an den Miniserver an und verbindet diesen dann mit den Lampen.

Somit schafft man die Möglichkeit, seine Lampen über die Schalter, das Webinterface oder per APP auf dem Smartohone zu steuern.

Zusätzlich kann man Lichter zu Gruppen zusammenfassen, welche man dann als eine Gruppe auf einen Schalter legt, diese können über ein Webinterface bedient werden. Ein Anwendungsbeispiel wären z.B. die Treppenhausbeleuchtung, bei der mehrere Lampen vorhanden sind die gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden sollen. Um sicher zu gehen, dass keine Lampen im Haus an bleiben, wenn niemand im Haus ist, kann ein zentraler "Ein" und "Aus" Schalter neben der Haustür angebracht werden. An diesem Schalter werden alle Lampen im Haus gebündelt.

7.2.1.5 Kosten

Um einen besseren Überblick über die Kosten des Loxone Smart Home Systems zu geben, sind hier alle Geräte mit ihren Kosten aufgeführt.

Gerät Kosten
Miniserver498 €
Netzteil66 €
Stellantrieb83 €
Temperaturfühler104 €
Regensensor70 €
Erweiterung398 €

Tabelle 1: Kosten der Loxone Smart Home Geräte [13]

7.2.2 Gira KNX/EIB System

KNX/EIB ist ein intelligentes System der Elektroinstallation, das durch Automatisierung und Fernsteuerung das Wohnen bequemer, sicherer und flexibler macht. Voraussetzung dafür ist, dass schon bei der Planung die Entscheidung für eine KNX/EIB-Installation fällt. [14] Der Grund dafür liegt darin, dass das KNX/EIB System auf Basis eines zusätzlichen Kabels basiert, dem EIB (Europäischer Installationsbus). Dieses wird zusätzlich zu den Stromleitungen verlegt. Die Intelligenz des Systems kommt erst im nachhinein, durch die gewünschten Taster oder Steuerzentralen, wie dem Gira SmartSensor oder dem Gira InfoTerminal Touch. Diese Geräte ersetzen die herkömmlichen Schalter im und ums Haus und verschicken Steuerbefehle an die angeschlossenen Geräte wie Heizungen, Jalousien, Lampen oder andere Geräte. Um die Funktionalität des Gira KNX/EIB Systems zu verdeutlichen und anschließend einen Vergleich zu dem Loxome Smart Home ziehen zu können, gehen wir hier nur auf die Funktionen der Licht-, Heizungs und Jalousiensteuerung ein. Das Gira KNX/EIB System kann aber wesentlich mehr. Es ist praktisch möglich, jedes KNX/EIB kompatible Gerät zu integrieren und somit beispielsweise Türüberwachungen oder Entertainmentgeräte wie Hifi- und TV Geräte mit in das intelligente Haus zu integrieren.

Abb. 7: Gira Control 19 Client
Abb. 7: Gira Control 19 Client

Die Funktionsweise des Komplettsystems ähnelt dem oben beschriebenen Loxome Smart Home Systems. Zentraler Bestandteil der intelligenten Vernetzung im Haus ist der Gira Home Server. Über ihn wird die Bedienung der KNX/EIB Geräte realisiert. Ob über den PC, das Smartphone oder ein festinstalliertes Display, der Gira Home Server regelt alle programmierten Steuerungsszenarien.

Der Server wird über RS232 Schnittstelle mit dem EIB verbunden. Dadurch sind alle Geräte die mit dem EIB verbunden sind direkt an den Gira Home Server angeschlossen.

Der große Unterschied zu dem Loxome System ist, dass nicht jedes Gerät einzeln an einen Eingang oder Ausgang des Servers angeschlossen werden muss, sondern direkt über das Bus System angesprochen werden kann. Somit ist der Aufwand bei Nachrüstszenarien wesentlich geringer, da man im Voraus schon alle Räume des Gebäudes mit dem EIB ausstatten kann und bei neuen Geräten kaum noch Installationsaufwand hat.

Gesteuert werden die Geräte nun über die verbundenen Taster oder wie im Loxome Beispiel über den PC, Smartphone oder ein fest installiertes Display. Das Online Portal http://homeserver.gira.de/ bietet die Möglichkeit die Steuerung über das Internet zu realisieren. Es kann unter anderem das Licht im Haus ausschaltet, die Temperatur im Raum angezeigt und geändert werden. Das gleiche Prinzip wird auch bei dem Smartphone verwendet, dabei wird außerhalb des Gebäudes die Steuerung über GPRS/UMTS realisiert, innerhalb des Hauses kann die Steuerung allerdings kostenlos über Bluetooth oder WLAN erfolgen.

Auch beim KNX/EIB System werden zur Realisierung der Licht-, Heizungs- und Jalousiesteuerung zusätzliche Geräte benötigt. Jedoch sind dies nur die Taster und Schalter, die mit den Jalousien oder Lichtern verbunden werden und an dem EIB angeschlossen sind. Durch den Anschluss an den EIB wird nur noch die Programmierung der zu steuernden Geräte benötigt.

Der Aufbau und die Programmierung des KNX/EIB Systems ist allerdings nur durch Fachpersonal realisierbar und ist daher nicht sehr komfortabel, da jede Änderung und Erweiterung vom Fachpersonal vorgenommen werden muss und somit zusätzliche Kosten anfallen.

7.2.2.1 Kosten

Um einen besseren Überblick über die Kosten des Gira Smart Home Systems zu geben, sind hier alle Geräte mit ihren Kosten aufgeführt.

Gerät Kosten
Server1900 €
Stellantrieb35 €
Temperaturfühler19 €
Regensensor294 €
Taster /Schalter40 €

Tabelle 2: Kosten der Gira Smart Home Geräte [15]

7.3 Smart Meter

Smart Meter werden oft auch als intelligente Zähler bezeichnet. Sie erfassen die Strondaten elektronisch und senden diese selbstständig an die Versorgungsunternehmen. Oft werden die Smart Meter als Energieeffizienzquelle bezeichnet, da die Kunden hier einen genauen Überblick über ihren Verbrauch bekommen und diesen dadurch regulieren können.

7.3.1 Funktion

Der Smart Meter wird z.B. über eine DSL Verbindung an das Internet angeschlossen. Die aktuellen Stromverbrauchsdaten, die über den Smart Meter erfasst werden, werden von dem Smart Meter in digitale Daten umgewandelt und in kurzen Abständen in einen geschützten Bereich auf einen Server an das Energieunternehmen gesendet. Die Kunden des Energieunternehmens können jederzeit ihre aktuellen Verbrauchsdaten via Internet nach Eingabe eines Passwortes einsehen. Grundlage für das Arbeiten der Versorgungsunternehmen mit dem Smart Meter sind die sogenannten Smart Grids. Smart Grids sind internetähnlich strukturierte Netzwerke, die eine gezielte Steuerung von Stromerzeugung, Netzbetrieb und Stromverbrauch ermöglichen. Der Stromversorger kann so mit Hilfe der Smart Grids zum Beispiel die Stromlieferungen an seine Kunden rund um die Uhr automatisch überwachen.[16]

7.3.2 Beschreibung am Beispiel eines RWE Smart Meters

Abb. 8: Smart Meter von RWE
Abb. 8: Smart Meter von RWE

Der RWE Smart Meter setzt sich aus einem LC Display, einer Drehfelderkennung, einer EVU-Schnittstelle, einer Aufruftaste, einer LED Leuchte und der Eigentumsnummer zusammen. Auf dem LC Display wird zum Beispiel der aktuelle Zählerstand angezeigt. Die EVU Schnittstelle bietet die Schnittstelle für die elektronische Zählerauslesung. Mit der Aufruftaste können verschiedene Modi gewählt werden. So kann zum Beispiel, wenn man die Taste einmal drückt, ein Displaytest durchgeführt werden, drückt man die Taste hingegen zweimal, wird die Eigentümernummer angezeigt. (Für mehr Informationen bitte da Bild vergrößern.) Die Eigentumsnummer ist eine 12 stellige Identifikationsnummer, die die eindeutige Zuordnung des Stromzähler ermöglicht.

7.3.3 Vorteile Smart Meter für den Verbraucher

  • Stromverbrauch kann jederzeit über das Internet abgerufen werden.
  • Kunden können ihren Stromverbrauch aktiv gestalten.
  • "Stromfresser" können identifiziert werden.
  • Tools können dem Verbraucher anzeigen, wie viel Geld er gespart hat.
  • Durch Hochrechnung des aktuellen Verbrauchs kann der Kunde sehen, wie viel Energie er bis zum Ende des Jahres einsparen kann.
  • Motivation des Stromsparens ist höher das verringert den CO2 Ausstoß der Kraftwerke.
  • Die jährliche Kontrolle durch einen Mitarbeiter der Versorgungsunternehmen entfällt.
  • EnBW und andere Firmen wollen variable Tarife entsprechend der Spitzenlasten zu bestimmten Tageszeiten einführen: Zur "Kochzeit" am späten Vormittag ist der Strom besonders teuer, spät nachts wird er günstiger.

7.3.4 Risiken des Smart Meters für den Verbraucher

  • Datenübertragung über das Internet
  • Durch die Digitalisierung der Energiedaten ist der Smart Meter für externe leichter zu manipulieren.
  • "gläserner Verbraucher", nicht nur der Kunde, sondern auch der Energieversorger bekommt Daten, wann wie viel Energie verbraucht wird.
  • Durch flächendeckenden Einsatz der Smart Meter in Deutschland können Mitarbeiter, die sonst den Zählerstand abgelesen haben, "eingespart" werden .


7.3.5 Pilotprojekt am Beispiel von e.on

Abb. 9: Smart Meter von e.on
Abb. 9: Smart Meter von e.on

Um einen genauen Rahmen für das Projekt zu erhalten, werden folgende Eckdaten festgelegt: [17]


  • 10.000 Smart Meter (davon 9.000 Strom Meter und 1.000 Strom/Gas Meter)
  • Laufzeit von Mitte 2008 bis Mitte 2010
  • Der Einsatz bei der Stadt Bad Staffelstein: 5.000 Meter mit PLC (Powerline)-Technik
  • Gesteuter Einsatz im restlichen Netzgebiet der e.on Bayern: 5.000 Meter mit Mobilfunk Technik

Die Ziele des Projektes werden wie folgt beschrieben:[18]


  • Sammeln von vertrieblichen Erfahrungen
  • Sammeln von technischen Erfahrungen
  • Weiterentwickelung der Smart Meter
  • Kundenerfahrungen und Reaktionen sammeln



Abb. 10: Webportal von e.on
Abb. 10: Webportal von e.on

Um dem Kunden einen genauen Überblick über seinen Energieverbrauch zu geben, wird ein Webportal freigeschaltet. Hier kann jeder Kunde, so oft er möchte, seinen Energieverbrauch überprüfen und sehen, wo er noch Energie sparen kann.


Nach Abluss des Projektes Mitte 2010 wurden folgende Erkenntnisse erworben:[19]


  • Energiekosteneinsparung war die größte Motivation der Kunden, die Einstellungen zur Visualisierung hat sich im Laufe des Projektes deutlich geändert.


  • Verbrauchskontrolle/Verbrauchstransparenz ist der größte Nutzen des Smart Meters. Die Kunden, die bei an dem Projekt teilnahmen, hatten als größte Motivation die Energiekosteneinsparung angegeben. Im Laufe des Projektes zeigte sich aber, dass die volle Kontrolle des Energieverbrauches eine bedeutsame Rolle für die Kunden spielt.


  • Kunden haben im Laufe des Projektes das Energieverhalten positiv verändert. 36,1 % der Kunden sagten sogar, dass die Energieeinsparungen stark oder spürbar war, nur 22 % dagegen bemerkten keine Einsparungen durch den Smart Meter.


  • Nutzung der Anzeigemedien hat im Laufe des Projektes kaum nachgelassen. Über 20% der Kunden gaben an, dass sie das Portal wie geplant wöchentlich nutzen.


  • Es gibt auch negative Reaktionen der Kunden. Der Smart Meter hat also nicht nur Vorteile. Die Kunden haben Angst als gläserner Kunde in Datenschutzprobleme zu kommen oder zu abhängig von der Technik zu sein. Außerdem sehen Kunden das Problem, dass die Vorteile zum größten Teil beim Energieversorger liegen und die Energieeinsparungen zu gering sein könnten.





7.4 Feedback-Systeme

Ziel eines so genannten „ Energy Feedback-Systems“ ist die zeitnahe und kontinuierliche Lieferung von Informationen über den Stromverbrauch, welche eine Änderung des Kundenverhaltens mit sich führen soll. Dabei unterscheidet es sich von einem herkömmlichen Energiemonitor unter anderem durch die kundenfreundliche Aufbereitung der meist rein technischen Darstellungen sowie die zeitnahe und kontinuierliche Aktualisierung durch die Anbindung an einen Smart Meter.

Damit der größt mögliche Nutzen für jeden Kunden erreicht werden kann, müssen die dargestellten Informationen und die Art der Darstellung für die verschiedenen Kundengruppen angepasst werden.

7.4.1 Dargestellte Informationen

Die Informationen, welche für den Kunden dargestellt werden, kann man in zwei Bereiche aufteilen. Der erste Bereich fasst alle Informationen zusammen, die Aussagen über das komplette System liefern, z.B. über ein ganzes Haus. Im zweiten Bereich werden Informationen über einzelne Geräte dargestellt.[20]

7.4.1.1 Haushaltsebene

Damit der Kunde einen besseren Überblick über seinen Verbrauch und die damit verbundenen Kosten bekommt, werden ihm mit Hilfe von Grafiken oder Tabellen sein Stromverbrauch und dessen Folgen dargestellt. Dies soll dem Kunden helfen, seinen Verbrauch und die Kosten zu senken und indirekt die Umwelt zu schonen.

Bei den meisten Lösungen, welche von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sind, wird der Verbrauch zeitlich in verschiedenen Intervallen wie ein Monat oder ein Jahr dargestellt. Dadurch kann der Kunde die verschiedenen Intervalle vergleichen und so einen allgemeinen Überblick über seinen Verbrauch erlangen. Zusätzlich wird bei vielen Lösungen ein kurzfristiger oder langfristiger Trend aufgezeigt, welcher für den Kunden einen weiteren Motivationseffekt besitzt. Viele dieser Systeme beinhalten auch die Möglichkeit, den Verbrauch in Kosten (Euro) oder Menge an CO2 (kg) umzurechnen.[21]

Das System benötigt natürlich den Verbrauch des Kunden, welcher über verschiedene Wege in das System gelangen kann. Eine Möglichkeit ist die Eingabe des Kunden, wobei man dabei beachten muss, dass je öfter die Daten in das System eingepflegt werden, desto genauer können die Daten analysiert und dargestellt werden. Diese Möglichkeit stellt allerdings einen Mehraufwand für den Kunden dar, weil er alle Daten vom Stromzähler aufschreiben und anschließend zum Beispiel mit einem Computer in das System eintragen muss. Komfortabler dagegen ist es natürlich, wenn die Daten direkt von einem zentralen Gateway, zum Beispiel einem Smart Meter in das System gegeben werden. Zusätzlich bietet es die Möglichkeit, den Verbrauch viel genauer darzustellen, da die Kommunikation zwischen Feedback System und dem Gateway viel öfter stattfinden kann als eine Eingabe des Benutzers.

7.4.1.2 Geräteebene
Abb. 11: "Kill A Watt" Zwischenstecker
Abb. 11: "Kill A Watt" Zwischenstecker

Um den größtmöglichen Nutzen für den Kunden zu bieten, sollen nicht nur Informationen über komplette Systeme dargestellt werden, sondern auch Verbrauchs- und Statusmeldungen über einzelne Geräte. Das Ziel dabei ist es, sowohl ältere Geräte zu „entlarven“, welche einen allgemein sehr hohen Stromverbrauch haben, als auch dem Kunden aufzuzeigen, welche Geräte wie viel verbrauchen, auch wenn sie zur Zeit gar nicht genutzt werden. Mit diesen Informationen kann der Kunde anschließend sein Verhalten ändern, z.B. nachts bestimmte Geräte komplett vom Strom nehmen und somit Strom einsparen.

Damit der Kunde die Informationen über die einzelnen Geräte bekommen kann, müssen diese an irgendeiner Stelle ausgelesen werden. Am einfachsten ist es, sogenannte Zwischenstecker zu verwenden, welche meistens zwischen der Steckdose und dem Stromkabel des Gerätes angebracht werden. Der Kunde kann dann an einem kleinen Display, welches sich an dem Zwischenstecker befindet, den aktuellen Stromverbrauch in bestimmten Zeitintervallen sehen. Einige Zwischenstecker ermöglichen es auch, dass dieser per Funk von einem Mobiltelefon aus angesprochen werden kann und anschließend diesem die Daten überreicht.

Da der Kunde allerdings jedes Gerät einzeln ablesen und eine Übersicht führen muss, entwickeln einige Unternehmen eine Lösung, um die ganzen Zwischenstecker über ein Mesh-Netzwerk zu verbinden.[22] Dadurch würde es dann auch die Möglichkeit geben, eine zentrale Verwaltung aller im Haus befindlichen Zwischenstecker zu haben, welche die Verbrauchsdaten für den Kunden aufbereiten könnte. Möglichkeiten wären das Anzeigen der Geräte, welche am meisten Strom verbrauchen oder Statistiken über einzelne Zimmer.

7.4.2 Darstellungsarten

Die Informationen, welche dem Kunden helfen sollen, seinen Stromverbrauch zu senken, können mit verschiedenen Medien dargestellt werden. Um eine möglichst große Gruppe an Personen zu erreichen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die wichtigste Rolle spielen dabei Wohnungsdisplays, Internetportale und Mobile Applikationen.

7.4.2.1 Wohnungsdisplays
Abb. 12: Beispiel eines Wohnungsdisplays
Abb. 12: Beispiel eines Wohnungsdisplays

Wohnungsdisplays haben das Ziel, eine möglichst genaue und umfangreiche Anzeige und Analyse des Energieverbrauches zu liefern. Als Anzeigemedium werden entweder ein Display, welches nur für diesen Zweck bestimmt ist, oder andere elektrische Geräte wie Computer oder Fernseher verwendet. Die einzig für diesen Zweck entwickelten Displays werden meistens bei dem Kunden an der Wand installiert, aber es gibt auch Geräte, welche kabellose Übertragung unterstützen und so nicht an einen Standort gebunden sind. Meist werden diese Systeme von Stromanbietern hergestellt, um die Kundenakzeptanz zu steigern, aber es gibt auch immer mehr Unternehmen, für die der Verkauf solcher Displays im Vordergrund steht. Alternativ zu den reinen Wohnungsdisplays bieten auch viele Hersteller eine Computersoftware, welche die Funktionen des Feedbacksystems übernimmt.

Ein Beispiel für diese Software ist die von YellowStrom verwendete Software Yellometer. „Der Yellometer zeigt die Verbräuche sekundengenau an, und die Verbrauchswerte können zusätzlich zurückgespult und ausgewertet werden. „ Zusätzlich bietet der Yellometer Funktionalitäten, um verschiedene Geräte miteinander zu vergleichen oder Hochrechnungen auf den Jahresverbrauch zu erstellen.[23] Die Funktionalität kann durch den Einsatz des Windows Gadget „Minimeter“ zur Darstellung der Verbrauchsdaten auf dem Desktop erweitert werden.[24]

Abb. 13: Beispielansicht eines Yello Meters
Abb. 13: Beispielansicht eines Yello Meters

Sowohl fest installierte Displays als auch die Software haben Vor- und Nachteile. Der größte Vorteil beider Systeme ist, dass sie einen sehr genauen Überblick über den aktuellen Verbrauch und den Verbrauch aus der Vergangenheit liefern. Zusätzlich benötigen sie keine Verbindung zum Internet, da die Informationen über verschiedene Wege aus dem eigenen Netz gezogen werden können. Das wiederum ist aber auch der größte Nachteil, da man immer nur vor Ort Einblick in das Feedbacksystem erlangen kann. Computersoftware hat hingegen mit den eigens dafür entwickelten Displays den Vorteil, dass meistens keine neue Hardware benötigt wird, da in den meisten Fällen sich ein Computer im Haushalt befindet. Umgekehrt haben die Displays den Vorteil, dass sie sehr zentral angebracht werden können, und der Kunde ohne viel Aufwand einen Einblick in seinen Verbrauch erlangen kann.





7.4.2.2 Internetportale
Abb. 14: Funktionen des Google Powermeter
Abb. 14: Funktionen des Google Powermeter

Internetportale dienen meistens als zusätzliche Möglichkeiten zu den Wohnungsdisplays. Da man diese nur im eigenen Haus einsehen kann, haben die Internetportale das Ziel, auf allen Computern mit einer Internetanbindung den Kundenverbauch darzustellen. So kann der Kunde auch außerhalb seines Hauses einen Überblick über den Verbrauch bekommen.

Damit der Kunde seine Verbrauchsinformationen überall auf der Welt abrufen, kann müssen diese aus den heimischen Systemen auf einen Server geladen werden. Dieser Server sammelt die Daten und bereitet sie für den Kunden vor. Da diese Upload- und Verarbeitungsarbeiten Zeit benötigen, werden bei den meisten Internetportalen die Daten eines bestimmten Zeitintervalls gesammelt und dann in einem Update dem Kunden zur Verfügung gestellt.

Oft bieten die Hersteller von Wohnungsdisplays Internetportale als Zusatz an, um deren Nachteile möglichst zu minimieren. Ein Beispiel ist das Internetportal „Mein Yello“, welches als mobiler Zugang zu dem „Yellometer“ dient. Auf „Mein Yello“ können die Kunden im Viertelstunden-Takt den kurzfristigen sowie den Strombrauch der letzten Tage, Wochen und Monate einsehen. Als zusätzliche Funktion können die angezeigten Daten als PDF abgespeichert und ausgedruckt werden.[25]

Zusätzlich zu den einzelnen Stromversorgern bieten auch eigenständige Unternehmen Internetportale an um den Stromverbrauch im Internet zu verfolgen. Eines dieser Unternehmen ist Google mit dem "Google Powermeter". Per "Google Powermeter" kann der Kunde online seinen aktuellen Verbrauch einsehen, und zusätzlich werden ihm weitere Informationen wie mögliche Kosten am Ende des Jahres oder Anzeigen von stetigen Fixverbräuchen gegeben.[26] Da Google eine möglichst große Anzahl an Nutzern bekommen will, haben sie Partnerschaften mit verschieden Unternehmen in der ganzen Welt, mit Hilfe deren Geräte die Verbrauchsinformationen mit dem Powermeter synchronisiert werden können. Aktuelle Partner sind zum Beispiel „Blue Ridge Electric“ für den Bereich USA, „first:utility“ für United Kingdom oder „Yellow Strom“ für den deuschen Markt.[27]

7.4.2.3 Mobile Applikationen
Abb. 15: Beispiel einer Stromverbrauchs App
Abb. 15: Beispiel einer Stromverbrauchs App

Die mobilste Lösung über seinen aktuellen Energieverbrauch informiert zu werden, bieten mobile Applikationen für Smartphones. Mit ihnen kann man den die aktuellen Werte überall empfangen, wo ein Smartphone Zugang zum Internet hat. Grundsätzlich ähneln die Informationen, welche man abrufen kann, die eines Internetportals. Man kann die aktuellen und vergangenen Verbräuche grafisch oder tabellarisch abrufen, und es werden Prognosen für die Zukunft gegeben. Falls es Informationen über einzelne Geräte gibt, werden diese übersichtlich dargestellt.

Den größten Gewinn bringen solche Applikationen, wenn sie mit einer Smart Home-Lösung verbunden sind. Dann kann der Kunde nämlich direkt handeln, wenn ihm etwas in dem Verbrauch auffällt, und so seinen Verbrauch senken. Zum Beispiel könnte ein Kunde sehen, dass seine Heizung noch sehr hoch eingestellt ist, obwohl in den nächsten Stunden sich keiner im Haus befindet. In diesem Fall kann er per Handy sofort die Heizung auf einen niedrigen Wert stellen und Strom sparen. Auch möglich wären angelassene Geräte wie Fernseher, Spielekonsolen oder nicht gebrauchte Küchengeräte auszuschalten.

Mobile Applikationen gibt es von vielen Herstellern. Die meisten Applikationen stammen von den Herstellern anderer Feedback Systeme, welche einen zusätzlichen Service anbieten wollen, aber es gibt auch Apps, welche von den Entwicklern einer Smart Home Lösung entwickelt wurden. Da der Markt sehr groß ist, gibt es auch einige freien Programmierer, welche solche Apps für den Markt programmieren. Da es verschiedene Arten von Smartphones gibt, wie Iphones oder Androids, müssen jeweils verschiedene Apps erstellt werden.

7.4.3 Nutzen

Den genauen Nutzen von Feedback Systemen kann man nicht bestimmen, da es von den eingesetzten Geräten, den Gewohnheiten des Nutzers und dem Wille Energie einzusparen abhängt. Damit man mit Feedback Systemen Strom einspart, muss der Kunde auf die Informationen, welche ihm gegeben werden reagieren. Reagiert er nicht und nutzt er das System nur, um einen Überblick zu bekommen spart, er keinen Strom, sondern verbraucht noch mehr, da das Feedback System selber Strom für den Betrieb benötigt.

Falls ein Kunde das Feedback System nutzen will, um damit Strom zu sparen, kann man im allgemeinen nicht genau sagen, wie hoch das Einsparpotential ist. Viel Potenzial besteht, falls es im Haus viele Geräte gibt, welche nur für bestimmte Zwecke genutzt und danach wieder ausgeschaltet werden können. Meist zählen zu dieser Kategorie die Geräte der Unterhaltungselektronik. Um Gegensatz dazu gibt es nicht so viel Einsparpotential, wenn es im Haus nur die grundlegensten Geräte gibt, welche immer aktiv sein müssen.

Ein weiterer Faktor von dem abhängig ist, in wieweit man Strom sparen kann, ist das Anpassungsverhalten des Kunden. Wenn das Feedback System zum Beispiel anzeigt, dass in einem Raum viel Strom verbraucht wird, da einige Geräte sich im Stand By Modus befinden, kann der Kunde diesen Zustand verbessern, indem er die Geräte komplett ausschaltet. Dabei verzichtet er allerdings darauf, dass die Geräte schnell wieder in den alten Status zurück gebracht werden können. Nicht immer ist der Nutzer bereit, diese Anpassung zu machen, damit der Stromverbrauch gesenkt werden kann.

Der wichtigste Faktor, ob und wieviel Strom gespart werden kann, ist also der Kunde selbst, indem er entscheidet, ob er seine Gewohnheiten ändern will und die vom Feedback System vorgeschlagenen Verbessserungen umsetzt.

8 Bewertung

Hier werden die oben beschriebenen Lösungen auf die unter Punkt 5 aufgeführten Anforderungen untersucht und miteinander verglichen.

8.1 Wirtschaftlichkeit

Um die Wirtschaftlichkeit und somit den reduzierten Stromverbrauch bewerten zu können, muss man sich deutlich machen, dass die Geräte nicht aktiv Strom sparen, denn sie sind nicht darauf ausgelegt, selber weniger Strom zu verbrauchen, sondern gegebenenfalls den Verbraucher dazu zu bringen, selber Strom einzusparen.

Das Miele Gateway selbst führt zu keinem geringeren Stromverbrauch. Die Smart Grid Waschmaschinen und Trockner liegen im Verbrauch ähnlich wie herkömmliche Geräte. Die Smart Grid Technology von Miele führt lediglich dazu, einen geringeren Strompreis zu ermitteln. Allerdings verbraucht das Miele Gateway selbst zusätzlich Strom. Die Komplettsysteme von Loxome und Gira führen zu Stromeinsparungen, da der Verbraucher aktiv seinen Verbrauch steuern kann. Über die Funktionen der Fernüberwachung aller Geräte im Haus, wie Heizungen und Lichter kann der Verbraucher Strom einsparen, indem sich die Geräte ausschalten, wenn niemand Zuhause ist oder die Wetterbedingungen einen Einsatz nicht notwendig machen. Gleichzeitig können auch versehentlich angelassene Geräte erkannt und ausgeschaltet werden, so dass der nicht benötigte Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann. Dies ist einer der größten Vorteile der Smart Home Systeme in Hinblick auf die Energienachfrage.

Die Feedback-Systeme bieten wieder rum die Möglichkeit, dem Verbraucher seinen Verbrauch darzustellen und ihn somit selber anzupassen. Durch die angezeigten Informationen erhält der Verbraucher Aufschluss über seinen derzeitigen Verbrauch, den Verbrauch über bestimmte Perioden(Wochen-, Monats-, Jahresverbrauch) und sogar über den Verbrauch einzelner Geräte. Somit kann dem Verbraucher deutlich gemacht werden, wann er wie viel Strom verbraucht, und er kann dazu beeinflusst werden, sein Energienachfrageverhalten zu ändern, indem er sich überlegt, ob bestimmte Geräte weiter laufen müssen wenn man den Raum verlässt oder das man Standby Schalter an beispielsweise Fernsehgeräten ausschalten sollte um keinen unnötigen Strom zu verbrauchen.

Der Smart Meter selbst spart keinen Strom ein, er dient lediglich dazu den Verbrauch zu messen und zur Kommunikation mit dem Energieversorgungsunternehmen, um so die günstigsten Stromtarife zu ermitteln. Durch die ständige DSL-Leitung kommen einige Smart Meter auf einen Stromverbrauch von bis zu 131 kWh, im Gegensatz dazu verbraucht ein durchschnittlicher Kühlschrank nur lediglich ca. 100 kWh. (Schlaue Stromzähler kommen teuer, Spiegel-Online, vom 14. August 2010)

8.2 Kundenfreundlichkeit

Unter Kundenfreundlichkeit werden die Möglichkeiten der Kosteneinsparung, die Kundenakzeptanz sowie der Standardierung verstanden.

8.2.1 Kosteneinsparung

Wie oben bereits beschrieben, liegt das Einsparungspotenzial einer Smart Grid-fähigen Waschmaschine bei ca. 30 € pro Jahr und Gerät. Diesem gegenüber stehen aber Mehranschaffungskosten von ca. 500 €. Dies würde bedeuten, dass ein Smart Grid fähiges Gerät von Miele ca 16-17 Jahre bräuchte um die Mehrkosten wieder einzuspielen. Die ist wesentlich mehr als die durchschnittliche Lebenserwartung eines solchen Gerätes. Um die Kosten eines Smart Home komplett Systems vergleichen zu können, haben wir uns auf ein einheitliches Szenario geeinigt. Dazu werden die Systeme für eine Wohnung mit 4 Zimmer (Schlafzimmer, Wohnzimmer, Küche, Bad) betrachtet. Jedes Zimmer soll über eine steuerbare Heizung, steuerbare Jalousin sowie regealbares Licht verfügen. Dazu wurden die Anschaffungskosten der beiden Systeme gegenüber gestellt.

Loxone Smart Home

Gerät Anzahl Einzelkosten Gesamtkosten
Miniserver1498498
Erweiterung2398796
Netzteil16666
Stellantrieb483332
Temperaturfühler4104416
Regensensor17070
Schalter Licht42,5010
Schalter Jalousie4520
2208
Tabelle 3: Gesamtkosten eines Loxone Smart Home Systems[28]


Gira KNX/EIB System

Gerät Anzahl Einzelkosten Gesamtkosten
Server119001900
Stellantrieb435140
Temperaturfühler41976
Regensensor1294294
Taster / Schalter840320
2730
Tabelle 4: Gesamtkosten eines Gira Smart Home Systems[29]

Wie oben aufgelistet, liegen die Anschaffungskosten für ein Smart Home System zwischen 2208€ und 2730 €. Das Einsparungspotenzial der Geräte ist allerdings immer abhängig von den Kunden, die diese benutzen. Da die Smart Home Systeme den Benutzer nur die Möglichkeit bieten, sein Energieverhalten selbst zu kontrollieren und somit den Stromverbrauch eigenständig zu reduzieren, ist es schwer zu sagen, wie viel Geld über solch ein System eingespart werden kann. Jedoch sind in einigen Pilotprojekten im Schnitt 10 % Energiekosten eingespart worden. [30]

Allerdings beträgt die Zeit, bis die Anschaffungskosten wieder eingespielt werden, somit ca. 15 Jahre, wenn man den Stromverbrauch für einen 4 Personenhaushalt auf durchschnittlich 1500 € schätzt. Bei der Anschaffung des Smart Home Systems zur Energieeinsparung ist zum derzeitigen Zeitpunkt fraglich, ob sich so ein System derzeit wirklich rentiert. Allerdings bietet das Smart Home System nicht nur die Möglichkeit zur Energieeinsparung und somit gleichzeitiger Kosteneinsparung, sondern auch Szenarien wie Sicherheitsfunktionen und Luxusfunktionen wie Home Entertainment Steuerungen.

8.2.2 Kundenakzeptanz

Ein Ziel der intelligenten Geräte ist es die Kundenakzeptanz zu steigern. Um dieses bestmöglich zu erledigen, müssen die Vorgänge transparent gestaltet und nötige Aufgaben der Kunden komfortabel erledigt werden können.

Einen großen Teil zur Transparenz tragen die so genannten Feedback Systeme bei. Durch sie kann der Kunde einen Überblick über seinen aktuellen Verbrauch und den Verbrauch aus der Vergangenheit erlangen. Er kann diese miteinander vergleichen und analysieren. Mit Hilfe dieser Funktionen kann der Kunde dann aktiv seinem Stromverbrauch senken. Nachdem der Kunde die ersten Anpassungen durchgeführt hat und diese sich positiv auf seinen Stromverbrauch ausgewirkt haben, kann der Kunde selber die Einsparungen auf dem System sehen. Das steigert die Motivation des Kunden weiter an seinem Energieverbrauch zu arbeiten. Die Motivation wird unter anderem auch dadurch gesteigert, dass der Kunde sehen kann, wie sich sein Verbrauch in der nächsten Zeit reduzieren und wieviel Geld er durch die Energieveringerung sparen könnte. Zusätzliche Transparenz erhält der Kunde, indem er zum Beispiel mit seinem Smartphone den Stromverbrauch einzelner Geräte kontollieren kann. So können „versteckte Stromfresser“ entdeckt werden, und der Kunde kann seine Stromrechnung besser nachvollziehen. .

Die intelligenten Geräte steigern allerdings nicht nur die Kundenakzeptanz durch ihre Transparenz sondern auch durch die Komfortfunktionen, welche sie dem Kunden bieten. Den größten Teil übernehmen dabei die Geräte, welche bei Smart Home Lösungen eingesetzt werden. Sie bieten meistens die Möglichkeit, entweder ohne Einfluss des Kunden Aktionen auszuführen oder aber auch über Smartphones von überall gesteuert zu werden. Beispiele für solche Geräte sind die beim Loxon Smart Home eingesetzten Heizungs-, Rolladen- und Lichtsteuerungen. Bei der Heizungssteuerung muss der Kunde nur einmalig die verschiedenen Szenarien einstellen und kann die weiteren Aufgaben wie Regulierung der Temperatur dem Smart Home System überlassen. Ähnlich verhält es sich bei den Geräten, welche bei dem Gira KNX/EIB System eingesetz werden. Die zentrale Steuerung über den PC, Smartphones oder einem fest installierten Display erspart dem Kunden Arbeit und ermöglicht ihm zum Beispiel die Steuerung von unterwegs. .

Eine weitere Gruppe sind die Geräte, welche automatisch Strom sparen. Intelligente Geräte, welche ohne Aufwand Geld sparen, sind zum Beispiel die von Miele entwickelten Geräte, welche sich erst anschalten, wenn der Strompreis gering ist. Dies kann allerdings auch Nachteile für den Kunden mit sich bringen, wenn der günstigste Strompreis in der Nacht liegt, sich die Geräte somit nachts starten und so den Kunden durch ihre Geräusche stören könnten. .

8.3 Standardisierung

Die Standardisierung der beschriebenen Systeme hängt jeweils von dem einzelnen System ab. So ist es beispielsweise so, dass das Gira Smart Home System durch jegliches KNX/EIB fähige Gerät erweiterbar ist. Da es den KNX/EIB Standard benutzt. Auch das Loxone Smart Home System hat den KNX Standard integriert und wäre theoretisch somit in das Gira System integrierbar.

Allerdings verwenden andere Hersteller auch ihre eigenen Standards, einen festgeschriebenen Standard zur Verwendung im Smart Home gibt es derzeit noch nicht.

Miele zum Beispiel verwendet einen eigenen Standard zur Kommunikation zwischen intelligenten Geräten und dem Gateway, wodurch es nicht kombinierbar mit Geräten von anderen Herstellern, wie beispielsweise Siemens oder Bosch.

9 Fazit

Obwohl es zum aktuellen Zeitpunkt noch fraglich ist, ob die intelligenten Geräte wirtschaftlich arbeiten und somit selber Strom einsparen können, bieten sie eine gute Möglichkeit, damit der Kunde seinen Verbrauch besser nachvollziehen und anschließend ändern kann. Zusätzlich können durch die Anbindung an das Smart Home zusätzliche Einsparungen oder Komfort für den Kunden gewonnen werden.

Da der Einbau eines Smart Meters in alle Neubauten seit 2010 gesetzlich verpflichtend ist, wird der Ausbau der Smart Metering Technologie weiter fortschreiten. In Zukunft wird die Technologie einen allgemeingültigen Standard schaffen, wodurch die Preise der Geräte gesenkt würden.

Jedoch ist der Erfolg der eingesetzten Smart Technologie zur Steuerung der Energienachfrage immer noch abhängig von den gegebenen Bedingungen. So muss beispielsweise der Endverbraucher die gewonnenen Informationen zum Energieverbrauch auch aktiv nutzen, um selber Strom zu sparen. Gleichzeitig müssen natürlich auch ausreichend Verbrauchsgeräte vorhanden sein, an denen man Strom einsparen kann. Sollte man seinen Fernseher sowieso jeden Abend vom Netz nehmen, kann man dort schließlich auch keinen Strom mehr durch eine Smart Technologie einsparen.

Zusammenfassend sind die intelligente Geräte ein guter Ansatz um die Smart Technologien für den Kunden möglichst interessant zu gestalten.

10 Anhang

10.1 Fußnoten / Quellen

  1. ↑ Juristischer Informationsdienst Dejure
  2. ↑ Vgl. Mechatronik
  3. ↑ Vgl. rwe.com -> Smart Home Clever Wohnen
  4. ↑ Vgl. GFW
  5. ↑ Vgl. 100% erneuerbar
  6. ↑ Vgl. Miele Pressemitteilung / Smart starten – Stromrechnung drücken
  7. ↑ Vgl.Stromtip.de / Privatstrom / News
  8. ↑ Vgl. Cleanthinking / IFA 2010: Miele und RWE kooperieren für Smart Grid
  9. ↑ Loxone Electronics -> Produkte / Miniserver
  10. ↑ Loxone Electronics -> Produkte / Steuerung per Webinterface
  11. ↑ Loxone Electronics -> Produkte / Datenblätter
  12. ↑ Loxone Electronics -> Beispiele / Loxone im Einsatz
  13. ↑ Vgl. Loxone Electronics / Webshop
  14. ↑ Gira -> Produkte / Instabus
  15. ↑ Vgl. Gira / Onlineshop
  16. ↑ Vgl. Energiepreise vergleichen, Energieverbraucherportal
  17. ↑ Vgl. initiative Energieeffizienz
  18. ↑ Vgl. initiative Energieeffizienz
  19. ↑ Vgl. initiative Energieeffizienz
  20. ↑ Vgl. eMeter: Stromverbrauchsfeedback auf Basis eines Pervasive Energy Monitoring Systems; Seite 3
  21. ↑ Vgl. eMeter: Stromverbrauchsfeedback auf Basis eines Pervasive Energy Monitoring Systems; Seite 3
  22. ↑ Vgl. eMeter: Stromverbrauchsfeedback auf Basis eines Pervasive Energy Monitoring Systems; Seite 4
  23. ↑ Vgl. Yellowmeter
  24. ↑ Vgl. Minimeter
  25. ↑ Vgl. Mein Yello
  26. ↑ Vgl. Google PowerMeter Funktionalitäten
  27. ↑ Vgl. Google PowerMeter Partner
  28. ↑ Vgl. Loxone Electronics / Webshop
  29. ↑ Vgl. Gira / Onlineshop
  30. ↑ Vgl. BCC Newsletter / Wenn das Stromnetz mitdenkt

10.2 Literatur- und Quellenverzeichnis

Referenz Detail
100% erneuerbar -> Informieren -> Energie und Entwicklung -> Smart Grid 100% erneuerbar, Dezember 2010, http://www.100-prozent-erneuerbar.de/informieren/energie-entwicklung/smart-grid.html
BCC Newsletter / Wenn das Stromnetz mitdenkt BCC, Dezember 2010, http://www.bcc.de/?id=801
Cleanthinking / IFA 2010: Miele und RWE kooperieren für Smart Grid Cleanthinking.de , Dezember 2010, http://www.cleanthinking.de/ifa-2010-miele-rwe-smart-grid/6209/
DeJure -> ENWG -> Teil 3 Regulierung des Netzbetriebs Juristischer Informationsdienst "Dejure", Dezember 2010, http://dejure.org/gesetze/EnWG/21b.html
eMeter: Stromverbrauchsfeedback auf Basis eines Pervasive Energy Monitoring Systems Weiss, Markus, Institut für Pervasive Computing Bits to Energy Lab ETH Zürich, November 2010, http://www.vs.inf.ethz.ch/res/papers/weismark-emeter-2010.pdf
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Von „http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/M%C3%B6glichkeiten_der_Einbindung_intelligenter_Ger%C3%A4te_zur_Verbesserung_der_Steuerung_der_Energienachfrage“
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