Einer der großen Vorteile des intelligenten Zuhauses sind Ersparnisse bei Strom und Heizungsenergie. Eine gute Dämmung ist effektiv, aber reicht irgendwann nicht mehr, schließlich kann man ein Haus nicht noch dicker einpacken. Der nächste logische Schritt zur Stromverbrauch Reduktion führt über das Nutzungsverhalten der Bewohner, und genau an diesem Punkt entwickelt ein Smart Home erstaunliche Fähigkeiten.

Stromverbrauch im Smart Home beherrschen

Klären wir in diesem ersten Teil der Beitragsserie zuerst, woraus denn ein hoher Energie- bzw. Stromverbrauch resultiert.

Wo wird am meisten Energie verbraucht?

Im Schnitt etwas weniger als 90 % des Energieverbrauchs eines privaten Haushalts in Deutschland werden für Heizung und Warmwasser verwendet. Den deutlich überwiegenden Anteil (77 %) macht dabei die Raumwärme aus, von der leider oft ein Großteil durch Wände, Fenster, Dach usw. entweicht. Die restlichen 12 % werden für Warmwasserbereitung eingesetzt.

Anhand dieser Verteilung wird schnell klar, wo der Hebel für die Energieeinsparung zuallererst angesetzt werden muss: bei der Gebäudedämmung. Bei Neubauten ist eine effektive Dämmung sowieso obligatorisch, aber auch bei strukturell schwachen Gebäuden lassen sich meistens erhebliche Energieeinsparungen durch bauliche Maßnahmen erzielen. Recht anschaulich wird eine erfolgreiche Dämmmaßnahme zum Beispiel anhand des Winterfotos in folgender Abbildung. Raten Sie, welche identisch genutzte Hälfte des Doppelhauses gedämmt wurde und welche nicht.

Wie hilft eine intelligente Gebäudesteuerung beim Energiesparen?

Ab einer gewissen Gebäudebeschaffenheit (Dämmung, Heizsystem, Belüftungssystem usw.) lässt sich der Energieverbrauch nur noch mit einer intelligenten Steuerung (wie z. B. KNX) spürbar vermindern.

Da der Mensch in seiner Handlungsweise recht schwer kalkulierbar ist, haben auch die besten Maßnahmen zum energieeffizienten Bauen allzu oft nicht den erwarteten Einspareffekt. Ein Heizkörper, der bei geöffnetem Fenster stundenlang die umliegende Nachbarschaft beheizt, eine Beleuchtung in einem unbenutzten Raum, die den Stromzähler auf Trab hält, Verbraucher mit hohem Stand-by-Verlust, die das Gleiche tun, heruntergefahrene Jalousien, die kostenlose Wärmeenergie im Winter nicht in das Haus lassen – man findet unzählige weitere Beispiele, die zwar den Energieversorger freuen dürften, nicht aber den Hausbewohner.

An dieser Stelle greift die Gebäudeautomation. Sie unterstützt das Nutzungsverhalten der Bewohner, indem sie einen großen Teil der Funktionen automatisiert ablaufen lässt oder zumindest auf bestimmte Verhaltensweisen aufmerksam machen kann. Somit kann der Bewohner selbstständig entscheiden, ob und in welcher Form er energieeffizient handeln möchte.

Wie teilt sich der Stromverbrauch auf?

Der durchschnittliche Haushaltsstromverbrauch liegt in Deutschland bei 3.162 kWh pro Jahr (2011), das entspricht 1.565 kWh pro Person (Quelle: BDEW Sept. 2011, Statistisches Bundesamt).

Die Aufschlüsselung für das Jahr 2011 und im Vergleich dazu 1996 liefert die folgende Abbildung:

Interessant ist die starke Zunahme im Bereich TV/Audio/Büro, die sich durch den wachsenden Einsatz von IT-Systemen und Multimedia-Ausstattung im Privathaushalt erklärt. Im Gegensatz dazu greifen offensichtlich Energieeinsparanstrengungen für Kühlen, Klima und Wellness deutlich.

Wo kann gespart werden?

Die verwertbaren Literaturquellen zeigen deutliche Optimierungspotenziale auf. In der folgenden Tabelle finden Sie die Bandbreite der Einsparmöglichkeiten bezüglich der Reduzierung des Energieverbrauchs durch den Einsatz moderner Elektroinstallationssysteme. Die dafür einzusetzenden Schlüsselkomponenten sind jeweils exemplarisch mit aufgeführt:

Maßnahme	Mögliche Ersparnis	Zentrale Komponenten
Automation des Sonnenschutzes	9–32 %	Wetterstation (Produktbeispiel: Gira 215004 KNX Wetterstation)  Jalousieaktoren (Produktbeispiel: MDT 4-fach Jalousieaktor)
Einzelraumtemperaturregelung	14–25 %	Raumtemperaturregler Stellantriebe (Empfehlung: Möhlenhoff Alpha-5) Fensterkontakte
Automation der Heizung	7–14 %	Heizungsgateway
Automation der Beleuchtung	25–58 %	Bewegungsmelder Präsenzmelder mit Helligkeitssensor Zeitlogiken Wetterstation Schalt- und Dimmaktoren
Belüftungsautomation	20–45 %	Feuchtigkeitssensoren Luftqualitätssensoren (CO2, VOC) Fan-Coil-Aktoren Fensterkontakte

Der Mittelwert aller verwendeten Quellen ergibt eine mittlere Energieeinsparung durch intelligente Gebäudeautomation und Optimierung in Bezug auf die Regelungstechnik in Höhe von ca. 11 bis 31 %. Es darf also durchaus behauptet werden, dass eine (KNX-)Gebäudesteuerung nicht nur zur Erhöhung des Wohnkomforts dient, sondern zudem auch ihren Beitrag zur Einsparung von Energiekosten leisten kann.

Wie sparen Sie ganz einfach Energie?

Eine intelligente Gebäudesteuerung ermöglicht Ihnen bereits mit einfach umzusetzenden Maßnahmen eine deutlich spürbare Reduktion Ihres Energieverbrauchs (bzw. Stromverbrauch), ohne dabei den Wohnkomfort zu senken. Beispiele sind:

• Die Beleuchtung ist nur dann angeschaltet, wenn sich jemand im Raum befindet.
• In Verbindung mit der Beschattungssteuerung wird die Beleuchtung auf die optimale Intensität heruntergedimmt.
• Sie werden automatisch auf offen gelassene Fenster hingewiesen und vermeiden, dass die teuer erkaufte Wärmeenergie aus dem Gebäude entweicht. Dazu eignen sich z.B. Fensterkontakte zur Erfassung und eine LED-Statusanzeige als Hinweis.
• Die Außenjalousien lassen vollautomatisch im Winter die Wärme in die Wohnräume, wohingegen sie im Sommer das Gebäude kühl halten.
• Die kontrollierte Wohnraumbelüftung arbeitet bedarfsgerecht mit reduzierter Leistung, abhängig von den aktuellen Luftqualitätswerten.
• Während der Nacht (bzw. in Abwesenheit) nicht benötigte Verbraucher werden automatisch abgeschaltet.
• Durch Smart Metering finden Sie nachvollziehbar heraus, wo und wann Energie verbraucht oder verschwendet wird.

Sie lernen im großen Kompendium zur Heimautomation jede einzelne der erwähnten Automatisierungsmaßnahmen noch genauer kennen.

Wie messen Sie den Energieverbrauch?

 

Messmethoden für den Stromverbrauch

Als Smart Home Besitzer haben Sie mehrere unterschiedliche Methoden zur Verfügung, den Stromverbrauch zu messen:

• Setzen Sie einen Schaltaktor mit Wirkleistungsmessung ein, z.B. den MDT AZI-0616.01
• Greifen Sie den evtl. vorhandenen optischen Ausgang Ihrer Stromzähler ab und protokollieren Sie den Verbrauch mit einem kleinen Server im Verteilerschrank, wie z.B. einem Raspberry PI (Komplettpaket, 3.Generation)
• Ein KNX Smartmeter wie das der Firma Enertex  dient als Zweirichtungszähler zur Messung der Wirk- und Blindenergie bzw. -leistung, sowie zur Überwachung der Netzqualität. 
• Die Firma AVM bietet mit dem FRITZ!DECT 200 Fritz!DECT 200 eine intelligente Steckdose die zusätzlich zum Stromverbrauch auch die Umgebungs-Temperatur messen kann und angeschlossene Verbraucher ein- und ausschalten kann 
• Schlussendlich können Sie natürlich auch ganz klassisch mit einem herkömmlichen Messgerät den Energieverbrauch eines angeschlossenen Verbrauchers ermitteln. Mein Favorit dafür ist der ELV Energy Master Profi

Aufzeichnen der Messung

Gehen Sie zum Ablesen der Zähler in den Keller? Hätten Sie gern eine eindrucksvolle grafische Darstellung, vielleicht sogar mit Live-Update Ihrer Verbrauchswerte über die Zeit?

Mit einem kleinen Messsystem, basierend auf einem Raspberry PI und einer Kombination der kostenlosen Software-Projekte Grafana, collectd und InfluxDB haben Sie Ihr eigenes leistungsfähiges Smart Metering System im Nu umgesetzt. Ein umfangreiches How-To finden Sie in Kapitel 61 (Die Möglichkeiten von Smart Metering) des Smart Home Kompendiums.

Wie geht’s weiter?

Im nächsten Folgebetrag werde ich eine konkrete Energiespar-Umsetzung über das KNX-System beschreiben. Abbonieren Sie am besten den kostenlosen Newsletter um zu erfahren, wie die Mission Stromverbrauch senken mit KNX weitergeht.

Inzwischen ist Mission Stromverbrauch senken erfolgreich durchgeführt worden, das Ergebnis lesen Sie hier: Energie sparen im Einfamilienhaus – Teil 2 der Serie