Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Energieeinsparung zum Nachrüsten für die Immobilienwirtschaft

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1 Bild: mst-solutions.de Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Energieeinsparung zum Nachrüsten für die Immobilienwirtschaft Stephan Diekmann, Niedersächsische Energietage,

2 Agenda Einführung in die Thematik Das Forschungsprojekt BASIS Skalierbares Energiemanagement für Wohngebäude Perspektiven der Wohnungswirtschaft Zusammenfassung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 2

3 Die Relevanz von Mehrfamilienhäusern Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 3

4 Zielsetzungen des Energiemanagements - Transparenz / Sensibilisierung: Aktuelle und historische Leistungsdaten - Komfort / Sicherheit: Automatisierung, Kontrolle - Umweltaspekte: Bevorzugte Nutzung lokal erzeugter elektrischer Energie aus regenerativen Energiequellen (Sonne, Biogas, Wind, ) - Smart Grid: Demand Side Management Anbindung, netzdienliches Verhalten - Gesetzliche Vorgaben: Begrenzung der Einspeiseleistung am Netzverknüpfungspunkt auf 60 % (bzw. 70 %) installierter Photovoltaik-Leistung - Eigenverbrauchsoptimierung: Harmonisierung von Last, Erzeugung und Speicherung - Kosteneinsparungen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 5 Quelle: Engel, BSW Solar

5 Anforderungen an Gebäudemanagementsysteme Universelle Einsetzbarkeit Skalierbarkeit mit der Größe des Gebäudes und dem Ausrüstungsgrad Low power - Energieeffiziente Steuerungs-Plattform (System) - Energieeffizienter Betrieb der gesteuerten Geräte (Anwendung) Lange Lebensdauer Hohe Zuverlässigkeit und hohe Verfügbarkeit Einfache und effiziente Benutzerschnittstelle Wartungs- und Diagnosefähigkeit Echtzeitfähigkeit Sicherheit der Funktion Einhaltung der Privatsphäre Geringe Kosten (Ermöglichen einer breiten Nutzung) Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 6

6 Heutige Praxis in intelligenten Gebäuden Derzeit genutzte kabelgebundene Gebäudemanagementsysteme (Bürogebäude) Von der industriellen Automatisierung abgeleitet Großvolumige Schaltschränke mit aufwändiger Verkabelung Skalieren nicht in Aufwand und Energieverbrauch Kaum Security Maßnahmen vorhanden Defizite bei Flexibilität und Zuverlässigkeit Wartung nur durch Experten möglich Hohe Kosten Drahtlose Sensor Netzwerke (Haushalte) Sammeln häufig nur Daten keine Steuerung Geringe Telegrammrate (z.b. 15 Minuten) Geringe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit Ultra Low Power Problem Hohe Kosten Heutige Systeme wie DDC (Direct Digital Control) Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 7

7 Agenda Einführung in die Thematik Das Forschungsprojekt BASIS Skalierbares Energiemanagement für Wohngebäude Perspektiven der Wohnungswirtschaft Zusammenfassung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 8

8 Das Forschungsprojekt BASIS BASIS Building Automation durch ein Skalierbares & Intelligentes System Institut für Datentechnik (IDA) Peter L. Reichertz Institut (PLRI) Institut f. Hochspannungstechnik u. El. Energieanlagen (elenia) Digitale Signalverarbeitungssysteme & Informationstechnik GmbH, Bremen DOMOLOGIC Home Automation GmbH, Braunschweig Dröge Baade Drescher GmbH & Co. KG, Salzgitter Hermes Systeme GmbH, Wildeshausen Nibelungen Wohnbau, Braunschweig Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 9

9 Motivation und Zielsetzung Heutige Praxis BASIS SmallCan System Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 10

10 Energiebedarf heutiger Managementsysteme Vergleichsgrundlage: 100 Standard Busgeräte im Einfamilienhaus Elektrische Leistung des Systems: Busknoten + Netzteil + Zentrale + Datenübertragung Gleiche Funktionalität in allen Beispielen Skalierter Energiebedarf heutiger Systeme 0,1 kw * 40 Mio. Haushalte 4 GW zusätzlicher Verbrauch! Heutige Systeme 70W 150W 0,1 kw keine Breitenwirkung möglich 10 W SmallCAN Zentrale Spannungsversorgung Dezentrale Spannungsversorgung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 11

11 Struktur des BASIS Systems BM Internet BM BM: Building Manager : Segment Controller : Bus Knoten Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 12

12 Heizung / Klima / Licht / Sicherheit (TGA) BM TGA Internet BM TGA BM: Building Manager : Segment Controller : Bus Knoten : Heizung / Klima / fest installierte Beleuchtung / Verschattung TGA: Technische Gebäudeausrüstung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 13

13 Betreutes Wohnen (Ambient Assisted Living) BM AAL Internet BM AAL BM: Building Manager : Segment Controller : Bus Knoten : Patienten Unterstützung und Überwachung AAL: Applikation betreutes Wohnen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 14

14 Building Energy Management (BEM) BM BEM Internet BM BEM BM: Building Manager : Segment Controller : Bus Knoten : Schaltbare Verbraucher mit hoher elektrischer Leistung BEM: Energie Management Applikation Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 15

15 Smart Home / Smart Apartment BM SH Internet BM SH BM: Building Manager : Segment Controller : Bus Knoten : Bewohner Steuerung durch SmartPhone und Automatik SH: Smart Home Applikation Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 16

16 Agenda Einführung in die Thematik Das Forschungsprojekt BASIS Skalierbares Energiemanagement für Wohngebäude Perspektiven der Wohnungswirtschaft Zusammenfassung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 18

17 Building Energy Management (BEM) als Zentrale des Energiemanagements im Smart Home Elektrische Energie Kommunikation Smart Home Smart Grid / Smart Market Bewegliche Verbraucher über fest verbaute Steckdosen eingebunden Dezentrale Erzeugung (z.b. Photovoltaik) Schaltbare Lasten (DSM) Indirekt schaltbare Lasten = ~ BEM In-home Display Gateway Zähler Datenanbindung Bilanzkreisverantwortlicher (V=Stromvertrieb, Einbindung in virtuelle Kraftwerke) Datenanbindung Netzbetreiber (z.b. Einspeisemanagement) Dezentrale Speicher +_ ~ = Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 19

18 Grundannahmen des Energiemanagements Situation 1 Erzeugung größer Verbrauch Geplante eigene Erzeugung (über die Zeit) + - Erwarteter Leistungsbedarf (über die Zeit) Verbrauch größer Erzeugung Situation Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 20

19 Situationsabhängige Instrumente des Energiemanagements Verbrauch erhöhen Einspeichern Einspeisen ins Netz Erzeugung verringern Verbrauch verlagern Ausspeichern Bezug aus dem Netz Erzeugung erhöhen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 21

20 Optimierungsprozess mit äußeren Einflussfaktoren Einflussfaktoren Berechnungsund Optimierungsprozess Berechnungsund Optimierungsprozess Einflussfaktoren Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 22

21 Energiemanagement auf mehreren Ebenen SEM: Subsystem Energy Manager Optimierung einzelner Wohnungen / Abschnitte eines Gebäudes BEM: Building Energy Manager Wohnungsübergreifende Optimierung des gesamten Gebäudes / mehrerer Gebäude BM: Building Manager als zentrale Hardware, auf der beide Applikationen (SEM und BEM) aufbauen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 23

22 Demonstrator-Wohnungen in Querum (Braunschweig) Fakten zum Demonstrator: 6 Wohnungen á 35 m² Zentrale Heizungsanlage Ca. 800 Bus Knoten werden verbaut Ca. 40 Watt Energiebedarf des gesamten Steuerungssystems (Referenzwert 11 Watt für ein Einfamilienhaus) Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 24

23 Einblicke in die Demonstrator-Wohnungen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 25

24 Einblicke in die Demonstrator-Wohnungen Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 26

25 Agenda Einführung in die Thematik Das Forschungsprojekt BASIS Skalierbares Energiemanagement für Wohngebäude Perspektiven der Wohnungswirtschaft Zusammenfassung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 27

26 Erfolgskriterien aus Sicht der Wohnungswirtschaft Massentauglichkeit - Natürliche Bedienung (gewohnte Schalter etc.) - Unabhängigkeit von Nutzerinteraktionen (automatisierter Betrieb) - Geringe Kosten (Anschaffung, Energiebedarf des Systems, Wartung ) - Zuverlässigkeit, Robust, Langlebigkeit & Sicherheit - Skalierbarkeit des Systems Informationsbasis und Transparenz für den Bewohner - Informationen über die eigene Verbrauchssituation - Sensibilisierung und Verhaltensbeeinflussung - Sichere Nachbarschaft (auf lokaler Datenbasis) Bisher nichts am Markt Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 28

27 Vorteile für die Wohnungswirtschaft Vereinfachung der Verkabelung (Telefonkabel) Ausstattung ** plus (DIN / RAL-RG 678) leicht erfüllbar - mit allen Funktionsbereichen: Beleuchtung, HKL, Sonnenschutz, Energiemanagement, Sicherheit - und weit darüber hinausgehenden Funktionen wie AAL / AGT etc. - auch ohne Leerrohre Hoher Ausrüstungsgrad bei Bedarf möglich - auch nachträglich ohne zusätzliche Kabel - flexible Anpassung an den Mieter möglich (Alterung, Erkrankung,...) - flexible Anpassung bei Nutzungsänderung (Familie, Junge, Rentner,...) Mehrwert für Mieter durch - Assistenzfunktionen / Sicherheitsfunktionen - (Energie-) Einspareffekte im alltäglichen Umgang - bei gleichzeitig einfacher Bedienung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 29

28 Agenda Einführung in die Thematik Das Forschungsprojekt BASIS Skalierbares Energiemanagement für Wohngebäude Perspektiven der Wohnungswirtschaft Zusammenfassung Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 30

29 Zusammenfassung I Einsparung Eigenverbrauch Verschiebung von Verbrauch Kostenoptimierung Wohnungsbaugesellschaften Mehrfamilienhäuser <=> Skalierbarkeit Investitionen, die sich rentieren müssen Transparenz über den eigenen Verbrauch Energieeinsparung zum Nachrüsten für die Immobilienwirtschaft Kabel! (Robustheit, ) Regelmäßige Modernisierung ca.10 bis 30 Jahre Einfache Verkabelung Nachrüsten <=> Aufwand Investitionssicherheit Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 31

30 Zusammenfassung II Gewerkeübergreifende Integration - in ein System - mit synergetischen Effekten und gemeinsamer Koordination Vereinfachung und Vereinheitlichung von - Verkabelung - Wartung / Fernwartung Nutzung dieser Infrastruktur für zukünftige Herausforderungen Dem demografischen Wandel kann Rechnung getragen werden Mehrwert für Mieter Neue Dienste und Dienstleistungen der Wohnbaugesellschaften möglich - Wohnungsverwaltung - Stärkung der Nachbarschaft - gesundheitsunterstützende Services Unter Beachtung von Kosten und Energieverbrauch Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 32

31 Vielen Dank! Harald Schrom Technische Universität Braunschweig Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze - IDA Hans-Sommer-Straße Braunschweig Torsten Voss Nibelungen-Wohnbau-GmbH Freyastraße Braunschweig Stephan Diekmann Technische Universität Braunschweig Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen elenia Schleinitzstraße Braunschweig Stephan Diekmann Technische Infrastrukturen für die Stadt der Zukunft Seite 33

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