HT 6-7/2019

Bedienung nicht vernachlässigen

DAs GEE-Live-Haus in Luzern hat die Vision, möglichst viele Möglichkeiten der elektrischen Gebäudetechnik in einer Anlage zu vereinen. (Foto: HSLU)
Marc Häusler, Christian Purtschert, Roger Buser * /

Lastmanagementsysteme können zur Optimierung des Eigenverbrauchs in einem Gebäude beitragen. Im Rahmen einer Bachelor-Thesis wurden fünf unterschiedliche Lastmanagementsysteme im Hinblick auf ihre Einsatztauglichkeit im Eigenheim geprüft.

Für die Eigenverbrauchsoptimierung gibt es heute viele verschiedene Energiemanager oder Lastmanagementsysteme auf dem Markt. Sie unterscheiden sich bezüglich Kommunikationsstandards, Flexibilität der Bedienung/Einstellungen, Kompatibilität, Regel- und Steuermöglichkeiten sowie der grossen Preisspanne. Auf dem Papier können diverse Systeme bereits miteinander verglichen werden. Bis heute gibt es jedoch noch keine im realen Objekt getesteten Vergleiche der Systeme, bei denen auch die Installation sowie 
die tatsächliche Steigerung des Eigenverbrauchsanteils verglichen werden können. Die Versuche am realen Objekt werden mithilfe des neu ins Leben gerufenen GEE-Live-Hauses der Hochschule Luzern – Technik & Architektur gemacht.

Praxis im Vordergrund

Die Vision des GEE-Live-Hauses ist es, möglichst viele Möglichkeiten der elek-
trischen Gebäudetechnik in einer Anlage zu vereinen. Besonders im Fokus stehen dabei praktische Versuche und Forschungseinrichtungen, welche am Campus Horw erweitert und neu aufgebaut werden sollen. Die praktischen Versuche sollen sowohl in Lehre als auch in Weiterbildung und Forschung einfliessen. Dabei sollen zukunftsorientierte und innovative Themen, wie z. B. Eigenverbrauchsoptimierung, behandelt und gleichzeitig ein besserer Bezug zur Praxis hergestellt werden. Weiter soll das GEE-Live-Haus 
die Infrastruktur für verschiedenste Bachelor-Diplomarbeiten liefern.

Die im GEE-Live-Haus enthaltenen Verbraucher, wie die Küche oder HLKS-Anlagen, sollen so gut wie möglich einen Zweckbau simulieren, auch wenn die Dimensionen eher einem realen Wohnbau entsprechen.

Vergleich von fünf Systemen

Aus einer grossen Auswahl an Lastmanagementsystemen wurden fünf unterschiedliche Systeme ausgewählt, analysiert und verglichen. Ausschlaggebend für die Wahl der getesteten Systeme war, dass sowohl einfachere als auch komplexere Systeme miteinander verglichen werden können. Es wurde dabei ein besonderes Augenmerk auf das Optimierungspotenzial, den Installationsaufwand, die Bedienerfreundlichkeit und die verschiedenen Funktionen gelegt. Um ein aussagekräftiges Resultat aus 
dem Analyseverfahren zu ziehen, 
mussten vorab einige Punkte festgelegt werden. So wurden klare technische Abgrenzungen, die zu beurteilenden Kriterien sowie ein allgemeiner Tagesablauf definiert. Für den Vergleich des Installationsaufwands sowie der Bedienerfreundlichkeit sind die unterschiedlichen Lastmanagementsysteme im GEE-Live-Haus integriert worden. Dabei wurden der Zeitaufwand und der Schwierigkeitsgrad der Installation sowie der Parametrierung bis zum gewünschten Ergebnis festgehalten. Zu Beginn des Analyseverfahrens wurde der definierte Tagesablauf ohne Optimierungsmassnahmen getestet. Es zeigte sich, dass ein Grossteil der PV-Energie nicht genutzt und folglich ins öffentliche Netz zurückgespiesen wurde.

Mithilfe der Lastmanagementsysteme können Verbraucher wie die HLKS-Anlagen, Haushaltsgeräte, Batteriespeicher oder der Heizstab so gesteuert bzw. geregelt werden, dass sie dann zum Einsatz kommen, wenn der Solarertrag überschüssig ist. Durch den Einbezug eines Batteriespeichers kann zudem überschüssige PV-Energie zwischengespeichert und bei Bedarf genutzt werden. Die Nutzung solcher Systeme ermöglicht bei richtiger Parametrierung einen Eigenverbrauchsanteil und/oder Autarkiegrad von über 90 Prozent.

Autarke Lösungen möglich

Durch die Eigenverbrauchsoptimierung kann der Energiebezug vom öffentlichen Netz stark reduziert werden. Im Zusammenspiel mit den elektrischen und thermischen Speichern sind nahezu autarke Lösungen möglich. Daher wird das Thema Eigenverbrauchsoptimierung in Zukunft immer wichtiger werden, zumal auch 
grosse Kosteneinsparungen für den Netzbezug elektrischer Energie gemacht 
werden können. Die Wirtschaft hat das sich abzeichnende Marktvolumen im Be-
reich von Lastmanagementsystemen zur weiteren Eigenverbrauchsoptimierung erkannt. Sie kann zunehmend zweckdienliche Lösungen entsprechend der unterschiedlichen Nutzerbedürfnisse anbieten. Für die Zukunft der Eigenverbrauchsoptimierung gilt es jedoch einige Punkte zu beachten, um für den Nutzer das gewünschte Ergebnis aus technischer, operativer, 
aber auch wirtschaftlicher Sicht zu erreichen:

■ Die Systeme sind einfach und schnell zu optimieren.
■ Sämtliche Verbraucher verfügen über eine einheitliche Schnittstelle.
■ Das Interface ist benutzerfreundlich.
■ Erweiterungen können einfach getätigt werden.
■ Preise für Batteriespeicher müssen sinken.
■ E-Mobilität soll mit eingebunden werden.

Übersichtlichkeit entscheidend

Die Auswertung der Analyseverfahren hat gezeigt, dass einige wichtige Faktoren wie Wetterbedingungen und Jahreszeiten einen grossen Einfluss auf die Resultate haben. So sind die für die Optimierung des Eigenverbrauchs wichtigen Kennzahlen wie Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad mit Vorsicht zu betrachten. Abschliessend kann die Arbeit hinsichtlich des Optimierungspotenzials eine wegweisende Richtung aufzeigen.

Im Gegensatz zum Optimierungspotenzial können die Aufwendungen für Installation und Bedienung/Einstellung einander aussagekräftig gegenübergestellt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass sich der Installationsaufwand grundsätzlich immer im ähnlichen  Rahmen bewegt. Die Einbindung der verschiedenen Systeme hat aber oftmals Schwierigkeiten hervorgerufen, da diese unterschiedliche Kommunikationsstandards aufweisen. Grosse Unterschiede konnten beim Aufwand und dem Schwierigkeitsgrad der Bedienung bzw. Einstellung festgestellt werden. Dies hat wieder direkte Auswirkungen auf die Optimierungsmöglichkeiten der einzelnen Lastmanagementsysteme. Ein nicht zu vernachlässigender Punkt für den Nutzer zeigt sich in der Bedienerfreundlichkeit des Systems. Eine einfache und gut übersichtliche App ist in der heutigen Zeit für den Gebrauch im Eigenheim von entscheidender Bedeutung. So können aktuelle Daten einfach, verständlich abgelesen und Konfigurationen im System schnell vorgenommen werden.

Einher mit dem Einsatz eines Lastmanagementsystems, in Verbindung mit einem Batteriespeicher, kann die Effizienz weiter gesteigert werden. Es zeigt sich aber, dass dies zurzeit noch mit grösseren Investitionskosten verbunden ist. Als gute Alternative besteht jedoch die Möglichkeit, die überschüssige Energie zugunsten der Warmwasseraufbereitung zur Verfügung zu stellen.

 

* Marc Häusler und Christian Purtschert sind Studenten am Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE der Hochschule Luzern. Roger Buser ist Dozent am Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE der Hochschule Luzern. Beim vorliegenden Artikel handelt es sich um die Zusammenfassung einer Bachelorarbeit am IGE.