Mit Home Energy Management Systemen Energie intelligent nutzen

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Home Energy Management Systeme (HEMS), häufig auch als Energy Management Systems (EMS) bezeichnet, wurden entwickelt, um den Energieverbrauch in einem Haushalt effizienter zu gestalten. Mithilfe der Systeme können Nutzer ihre Energiequellen, -verbraucher und -speicher überwachen, steuern und optimieren.

Die Systeme unterstützen Anwender dabei für eine optimale Energieeffizienz in Gebäuden zu sorgen, Energiekosten zu senken und den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Um das zu erreichen, müssen unter anderem erneuerbare Energiequellen stärker genutzt werden. In der Praxis bedeutet dies, dass beispielsweise die selbst erzeugte Energie einer Photovoltaikanlage möglichst nicht komplett ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird, sondern andere steuerbare Anlagen nach § 14a Energiewirtschaftsgesetz im Gebäude mit der Energie versorgt werden. Dazu gehören beispielsweise Wallboxen, Klimaanlagen oder Wärmepumpen.

Ein marktübliches HEMS bietet dazu folgenden Funktionen:

1. Energieüberwachung: Das HEMS überwacht den Energieverbrauch verschiedener Geräte und Systeme in einer Liegenschaft. Dies erfolgt meist durch den Einsatz von intelligenten Messsystemen (iMSys), IoT-Sensoren oder Smart-Home-Geräten.
2. Lastmanagement: Ein HEMS ist in der Lage, den Energieverbrauch dynamisch zu steuern, indem es nicht wesentliche Lasten in Zeiten niedrigerer Energiekosten verschiebt. Geräte können z. B. zu Zeiten mit günstigeren (variablen) Stromtarifen betrieben werden oder wenn Energie im Gebäude beispielsweise durch die eigene Photovoltaikanlage erzeugt wird.
3. Integration erneuerbare Energien: Sind in der Liegenschaft Erzeugungsanlagen zur Stromerzeugung, wie beispielsweise Photovoltaikanlagen oder Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung, verbaut, kann das System sicherstellen, dass die erzeugte Energie effektiv in der Liegenschaft genutzt wird und die Anlagen effizient eingesetzt werden.
4. Informationen zur Energieeffizienz: Das System ist in der Lage, den Nutzer über seinen Energieverbrauch zu informieren und ihm Verbesserungsvorschläge zur Optimierung der Energieeffizienz zu unterbreiten.
5. Individuelle Energiemanagementpläne: Der Nutzer kann mit einem HEMS individuelle Energiemanagementpläne erstellen und den Energieverbrauch seinen Bedürfnissen entsprechend optimieren. Ein Beispiel ist die smarte Heizungssteuerung mit ZENNER BuildingLink.
6. Fernsteuerung: Viele HEMS ermöglichen es dem Nutzer, über mobile Apps oder andere Online-Plattformen, den Energieverbrauch im Haus auch von unterwegs zu überwachen und zu steuern.

Viele Anbieter von Home Energy Management Systemen sind international agierende Unternehmen, die auf eine standardisierte Firm- und Hardware setzen. HEMS zählen zu den so genannten Kommunikationsadaptern, sofern sie energiewirtschaftlich relevante Daten kommunizieren und folglich an ein Smart Meter Gateway angeschlossen werden müssen.

Umsetzung von HEMS mit dem ZENNER IoT-Gateway Hutschiene

Für die beschriebenen Kommunikationsadapter gelten in Deutschland hohe Sicherheits- und Interoperabilitäts-Anforderungen nach den Vorgaben des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Die Anforderungen wurden kürzlich in der Technischen Richtlinie BSI-TR 03109-5 festgelegt. Die aktiver EMT GmbH erfüllt diese BSI-Vorgaben zum Betrieb von CLS-Kommunikationsadaptern als Bestandteil intelligenter Messsysteme (iMSys).

Ein solcher CLS-Kommunikationsadapter ist das ZENNER IoT Gateway Hutschiene. Auf ihm kann eine entsprechende HEMS-Software bzw. ein HEMS-Algorithmus installiert werden. Die steuerbaren Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen im Gebäude werden direkt an das ZENNER IoT Gateway angeschlossen z. B. über Relaiskontakte der Relaisbox oder digital via Modbus oder EEBUS-Protokoll.

Alternativ kann ein HEMS aber auch auf einer eigenen Hardwarekomponente umgesetzt werden. Diese wird entsprechend hinter dem CLS-Kommunikationsadapter angeschlossen. Wird diese zweite Variante gewählt, werden die steuerbaren Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen (Photovoltaikanlage, Wallbox, Wärmepumpe etc.) nicht direkt mit dem CLS-Kommunikationsadapter verbunden, sondern an die HEMS-Hardware-Komponente angeschlossen – ebenfalls über Relaiskontakte oder über eine digitale Verbindung wie EEBUS.