Smartes Energiemanagement für das Eigenheim

Was sich hinter dem Begriff Smart-Home verbirgt, ist hinlänglich bekannt, die Umsetzung ist dann allerdings eine andere Geschichte. Macht ein solches System bei mir zu Hause wirklich Sinn und worin besteht der Nutzen? Wie eine Automation für ein intelligentes Energiemanagement funktioniert und was es bringt, erklärt unser Mitarbeiter Simon Dürr. Er hat sein Bauprojekt vor drei Jahren mit einem solchen System ausgestattet.

Frage: Simon, du hast dich entschieden, dein Eigenheim selbst mit einer Haussteuerung auszurüsten und zu programmieren. Was war deine Motivation dazu? Es gibt ja auf dem Markt bereits «vorgefertigte» Systeme.
Simon: Nachdem in der Planung des Bauprojekts Photovoltaik und Wärmepumpe fixiert waren, kam das Thema Energiemanagement auf den Tisch. Der effiziente und sparsame Umgang mit Energie war meiner Frau und mir sehr wichtig. Auch mit einer automatischen Beschattung lässt sich die Sonne als Energiequelle nutzen. Als immer mehr Komponenten auf unsere Liste kamen, haben wir entschieden, möglichst alle Geräte der Haustechnik ins System zu integrieren. So ist ein recht umfangreiches System entstanden:

Du hast dir Gedanken gemacht, welche Teile du selbst entwickeln oder zukaufen willst. Was war ausschlaggebend für den Entscheid, die Gebäudeautomations-lösung von Loxone einzusetzen?
Simon: Deren Produkte sehr gut auf Projekte wie das unsere zugeschnitten. Die vielen Optionen bei den Schnittstellen ermöglichen die Einbindung einer breiten Palette an Geräte anderer Hersteller.

Bei den Lichtschaltern setzen wir beispielsweise auf Loxone, da das Design ansprechend, die Verkabelung simpel sowie Nachtlicht, Temperatur- und Feuchtesensor gleich integriert sind. Die Beleuchtung wird hingegen über ein DMX-Interface (Bühnentechnik) angesteuert, was uns mehr Flexibilität bei der Auswahl der LED-Treiber ermöglicht hat.

Schaltschrank mit zentraler Steuerung und LED-Treibern

Die Reduktion und Optimierung des Energieverbrauches sind dir ein grosses Anliegen und du leistest diesbezüglich praktisch Pionierarbeit. Was hast du mit deinem System alles erreicht?
Simon: Wir haben die Chance gepackt und gemeinsam mit unserem Nachbarn einen «Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV)» realisiert. Anstelle von zwei separaten Zugängen teilen sich unsere Häuser nun einen gemeinsamen Anschluss ans örtliche Stromnetz. Das ergibt in Kombination mit der Hausautomation einige Vorteile.

Darstellung des Energieflusses im Loxone GUI

Durch gezieltes Zu- oder Abschalten von Verbrauchern wird ein möglichst grosser Teil der Photovoltaik-Energie direkt lokal verwendet. Anzahl, Leistung und Flexibilität der Verbraucher spielen bei der Optimierung eine grosse Rolle; je mehr von allem, desto grösser das Optimierungspotential.

Ganz vorne mit dabei ist das Elektroauto. Dessen Akku hält bei unseren Mobilitätsbedürfnissen über eine Woche. Dadurch reicht die überschüssige Photovoltaik-Energie im Alltag aus. Nur vor längeren Fahrten während Schlechtwetterperioden wird der Akku mit Energie aus dem Netz aufgeladen.

Ein weiterer Vorteil ist das Lastmanagement. Wenn energiehungrige Geräte wie Backofen, Kochherd, Wärmepumpe oder E-Auto parallel aktiv sind, muss das örtliche Netz eine hohe Spitzenleistung bereitstellen. Durch aktives Drosseln oder Ausschalten flexibler Verbraucher begrenzt die Hausautomation die Last an unserem Netzanschluss, was uns einerseits Aufwand und Gebühren zum Ausbau des Anschlusses erspart hat und andererseits auch den Elektrizitätsversorger freut, da er weniger Spitzenleistung liefern muss - eine Win-Win Situation.

Last but not least kommt auch der Faktor Mensch ins Spiel. Die Daten von Verbrauch und Produktion sind bei uns stets präsent am Display an der Wand. So gewöhnt man sich daran, manuell gesteuerte Verbraucher, bei uns beispielsweise die Waschmaschine, erst bei schönem Wetter zu starten. Und als Nebeneffekt entwickelt man ein besseres Gefühl für den Energieverbrauch der Geräte.

Das Stromnetz der Zukunft stelle ich mir als Verbund solcher Zellen vor, die sich selbst regulieren, indem sie Verbrauch und Produktion lokal aufeinander abstimmen. Beeindruckt hat mich das Pilotprojekt «Quartierstrom» vom EW Walenstadt. Bereits 2020 zeigte es die Machbarkeit eines solchen Setups auf.

Auf nationaler Ebene ist es jedoch noch ein weiter Weg. Dynamische Strompreise und ein einfacherer Zugang zum Strommarkt könnten einen finanziellen Anreiz in Richtung Smart Grid schaffen. An dieser Stelle ist insbesondere die Politik gefordert.

E-Auto Ladelogik in der Konfigurationssoftware

Leistung am Netzanschluss, links bei normaler Einspeisung, rechts bei angeschlossenem Elektroauto und PV-Überschuss-Laden

Gibt es weitere Vorteile für dich und deine Familie mit der hauseigenen und selbst programmierten Steuerung?
Simon: Am nützlichsten sind nicht ausgefallene Features wie Sprachsteuerung oder Integration des Roboterstaubsaugers. Für uns sind es diejenigen, mit denen wir das Haus individuell auf unsere Bedürfnisse – die sich mit der Zeit auch verändern – anpassen können.

Die Steuerung der Rollläden ist beispielsweise auf den jeweiligen Raum angepasst: Alle der Sonne ausgesetzten Läden fahren morgens in «Beschattungsposition», in den Schlafzimmern zur individuell eingestellten Weckzeit. Abends schliessen die Läden im Ober- und Untergeschoss um 19 Uhr. Im Erdgeschoss will man zu dieser Zeit vielleicht noch mit Gästen die Aussicht vom Sitzplatz aus geniessen und nicht ein- beziehungsweise ausgesperrt werden, darum gibt es hier keine Schliess-Automatik.

Wie aufwändig war die Umsetzung von der Idee bis zur Realisierung? Da gehört ja eine Menge Knowhow dazu, beginnend bei der Projektierung über Planung, Verdrahtung, Programmierung bis hin zur Inbetriebnahme. War deine anfängliche Einschätzung des Aufwands realistisch?
Simon: Wir sind ins Projekt gestartet, mit vielen Ideen und wenig Ahnung von dem, was technisch, zeitlich und finanziell auf uns zukommt. Beim Aufwand habe ich ein Minimum fix verplant und viel Reserve einkalkuliert, insbesondere bei den Eigenleistungen. Mit jedem neuen Schritt kamen weitere Erkenntnisse hinzu und die Reserve schmolz dahin, während die Liste an Features wuchs. Schlussendlich ging das Budget gerade auf, aber ich habe deutlich mehr eigene Zeit investiert als ursprünglich geplant.

Gab es bei der Umsetzung etwelche Erkenntnisse, Stolpersteine oder Fehleinschätzungen?
Simon: Insbesondere die Aufteilung der Arbeiten zwischen Elektriker und mir sorgte für etwas Bauchschmerzen. Dank der engen Zusammenarbeit mit dem Elektroplaner und den Installateuren konnten wir uns jedoch iterativ herantasten und zugleich klar zuteilen – alles mit Netzspannung, Verrohrung und Netzwerk lag beim Elektriker, alles rund um Hausautomation, Schaltschränke und Beleuchtung setzte ich in Eigenregie um.

Im Nachhinein bin ich sehr froh, dass wir so vorgegangen sind, da es die Zusammenarbeit deutlich vereinfacht und Abhängigkeiten reduziert hat. Alles Weitere verlief zwar intensiv, aber relativ unspektakulär.

… bis auf eines: Die Idee, in der Endphase des Projektes noch schnell eine eigene Hardware zur Ansteuerung der Rollläden zu entwickeln … . Es kam, wie es kommen musste: Die Zeit für die Inbetriebnahme fehlte. Dadurch verbrachten wir den ersten Abend im neuen Haus damit, die über 50 Relais jeweils manuell zu überbrücken und die Rollläden so doch noch zum Schliessen zu bewegen. Am zweiten Abend ging aber auch das automatisch, und seither läuft das System zuverlässig und nimmt uns jeden Tag viele kleine Dinge ab. Bisher sind wir sehr zufrieden, müsste ich nochmals von vorne anfangen, würde ich nur wenige Dinge anders machen.

Simon Dürr, Elektronik-Entwickler