EEBUS

So kommt die Energiewende nach Hause

In Politik und Kommissionen wird die Energiewende scheinbar vor allem zwischen Prozentzahlen und abstrakten Ausbauzielen zerredet. Im einzelnen Gebäude sind die anstehenden Entwicklungen dagegen recht klar darstellbar. Die Haustechnik kann regenerative Energieerzeuger mit vernetzten Verbrauchern unterstützen.

11. Februar 2019
So kommt die Energiewende nach Hause
Der Multimatic-700-Regler von Vaillant bindet zusammen mit dem Internet-Gateway VR920 neue wie auch ältere Heizungsanlagen des Herstellers in ein übergreifendes Energienetzwerk ein. Über das Netzwerk-Gateway wird der Kontakt zu anderen EEBUS-kompatiblen Geräten im Haus hergestellt. Neben EEBUS kann der Multimatic-700-Regler die Heizungsanlage auch über ein Gateway in eine KNX-Gebäudesteuerung oder die Smart-Home-Plattform Qivicon der Deutschen Telekom eingebunden werden. (© Vaillant)

Es ist ein Segen, dass in unseren Zeiten zwei große Trends zeitgleich aufeinandertreffen. Erstens: Die Energiewende stellt in den nächsten Jahren unsere Versorgung mit Wärme, Sprit und sonstigen Energieträgern gründlich auf den Kopf. Der Plan: Am Ende der Klimapfade bis zum Jahr 2050 stammt der überwältigende Anteil unserer Energie aus regenerativ erzeugtem Strom. Andererseits leben wir in den Zeiten der Digitalisierung – Geräte und Systeme werden vernetzt und können so untereinander interagieren. Das viel beschworene Smart Home ist nur ein kleiner Teil dieses Megatrends, der derzeit rasant in den Alltag der Gebäudetechnik und Elektroinstallation wandert.

Allerdings ist die Technik, mit der wir uns umgeben, immer nur so intelligent, wie wir sie machen. Ein Smart Home wird nicht dadurch schlau, dass man über einen definierten Sprachbefehl das Licht im Badezimmer ein- und ausschaltet. Denn: Wer diesen Befehl nicht kennt, der steht im Dunkeln. In der Energiewende ergeben sich dagegen besonders sinnvolle Anwendungen für die Digitalisierung.

Das liegt gewissermaßen in der Natur der neuen Energieträger: Strom aus Fotovoltaikanlagen gibt es nur, wenn die Sonne scheint; Windstrom nur, wenn sich Luftmassen über Land oder See bewegen. Beides ist höchst volatil. Es lässt sich recht gut vorhersagen, aber nicht steuern. Daneben betreten im Rahmen der Energiewende neue Stromverbraucher die Szenen: Heizungsanlagen werden immer häufiger mit Wärmepumpen und anderen elektrisch betriebenen Wärmeerzeugern ausgestattet und zumindest mittelfristig dürften Elektroautos in immer mehr Garagen zum Laden an Wallboxen hängen.

Als unsere Vorväter noch die Pferde daheim fütterten

Diese neuen Verbraucher benötigen viel Energie. Die Raumwärme ist der mit Abstand größte Posten in der Energiebilanz von Gebäuden. Zwei Drittel der gesamten in Gebäuden verbrauchten Energie geht hierzulande für die Heizung drauf. Auch wenn dieser Anteil durch verbesserte Dämmung mit der Zeit sinken dürfte, bleibt die Heizung in unseren Breiten Energieverbraucher Nummer eins. Die Mobilität, allen voran das Auto, stellt dagegen den größten Energieverbraucher außerhalb geschlossener Räume. Mit dem Trend zur Elektromobilität kehrt auch dieser Sektor heim. So wie unsere Vorväter einst ihre Pferde zu Hause gefüttert haben, werden auch die Teslas, Audi E-trons und Renaults Zoës meist an privaten Ladestationen geladen und stellen also noch eine Konkurrenz um die Ressourcen im Stromnetz dar. Technologie-Erklärer nennen diese Entwicklung „Sektorenkopplung“: „Elektrische Energie“, „Wärme“ und „Verkehr“ werden im Zuge der Energiewende auf den gemeinsamen Energieträger Strom zusammengeführt.

Eine echte Herausforderung für das Stromnetz

Dies umfasst übrigens nicht nur rein elektrisch betriebene Anlagen, sondern auch mögliche Wandlungstechnologien wie „Power to Gas“ oder „Power to Liquid“, bei denen regenerativ erzeugter Strom Wasserstoff, synthetisches Methan oder andere Treibstoffe erzeugt. Die Gleichung lautet also: Immer mehr variabler, regenerativer Strom im Netz plus immer mehr große Energieverbraucher am Netz ergeben zusammen eine echte Herausforderung – für das Stromnetz. Das gilt zunächst einmal in jedem einzelnen Gebäude: Wer eine Wärmepumpe oder elektrisch betriebene Warmwasserbereiter zusammen mit einer Schnelllade-Wallbox fürs Elektroauto nutzt, der kann bei parallelem Betrieb der beiden Systeme mit voller Leistung – zusätzlich zu den bisherigen Stromverbrauchern – leicht die Hauptsicherung des Hausnetzes überlasten.

E-Autos und Heizungen bieten Flexibilität

Andererseits bieten die neuen Großverbraucher eine Eigenschaft, die vielen klassischen Verbrauchern im Haus fehlt: Flexibilität. Betätigt man den Lichtschalter, dann soll der Raum hell werden. Sofort. Wird dagegen das Elektroauto abends an die Wallbox angeschlossen, dann muss es meist erst morgens vollgetankt bereitstehen. Ob es also sofort mit voller Leistung lädt oder erst später, ist in der Regel egal. Diese Flexibilität kann für Entspannung im Netz sorgen, wenn die Ladestation ihren Strom etwa immer dann herunterregelt, wenn ein anderer großer Verbraucher anspringt. Kommuniziert also die Wärmepumpe mit der Wallbox, dann lassen sich Engpässe im Stromnetz abwenden.

Auch Heizungsanlagen sind flexible Verbraucher. Sie können den Warmwassertank mittags aufheizen, wenn die Sonne günstigen überschüssigen PV-Strom erzeugt, statt erst abends mit teurer Energie aus dem Netz zu heizen. Dieses intelligente Zusammenspiel aus Fotovoltaikanlage und Wärmepumpe gehört schon heute zum Standardrepertoire zur Verbesserung der Autarkie in vielen Prosumer-Haushalten, die mit einer PV-Anlage zugleich Strom-Produzenten und Verbraucher (Consumer) sind.

Das ist für den Geldbeutel des Nutzers ebenso sinnvoll wie für das Stromnetz, denn Strom-Überschuss ist hier bereits ein ernsthaftes Problem. In vielen regionalen Netzen werden an sonnigen und windigen Tagen schon Wind- und Solaranlagen abgeregelt, wenn diese mehr Strom erzeugen, als das Netz verkraftet. In der künftigen, rein regenerativen Stromversorgung spielen flexible Verbraucher also eine noch wichtigere Rolle.

EEBUS – die gemeinsame Sprache für Energie

Heizungsanlagen, Wallboxen und alle anderen zeitlich flexiblen Verbraucher sollen sich also aktiv ins Stromnetz einbringen und auf variable Tarifimpulse oder die Erzeugungssituation vor Ort reagieren können. Damit das funktioniert, müssen sie auf einer gemeinsamen Plattform miteinander kommunizieren. Diese Vernetzung erfolgt über viele Grenzen hinweg – zwischen den Produkten verschiedener Hersteller, zwischen Branchen wie der Heizungs- und der Automobilindustrie. Und sie erfolgt in Zukunft auch zwischen dem Netz im Haus und dem öffentlichen Stromnetz, in der Nachbarschaft ebenso wie in einer ganzen Stadt.

Ein offener Kommunikationsstandard für die Vernetzung

Die EEBU-Initiative entwickelt mit ihren über 70 Mitgliedsfirmen schon seit einigen Jahren einen offenen und sicheren Kommunikationsstandard für die Vernetzung energierelevanter Systeme im Haus. Einfaches Beispiel: Mit den EEBUS-Kommunikationsspezifikationen kann ein Energiemanager die Heizung – oder auch eine vernetzte Waschmaschine – dann aktivieren, wenn die PV-Anlage laut Wettervorhersage für die nächsten Stunden eine üppige Erzeugungsleistung bietet. Die Heizung kann dem Energiemanager dafür beispielsweise melden, wie viel Energie sie bis zum Abend unbedingt benötigt und welche Menge sie zusätzlich in Wärme speichern kann, wenn der Strom besonders günstig oder überschüssig ist. Die EEBUS-Arbeitsgruppe für die Elektromobilität definiert ähnliche Szenarien für die Kommunikation zwischen vernetzten Wallboxen und dem Energiemanager im Haus. Auch hier geht es zunächst um Flexibilität. So kann das Elektroauto etwa dann laden, wenn es dank PV-Strom vom eigenen Dach besonders günstig ist. Die EEBUS-Spezifikationen definieren aber auch ein Szenario namens „Overload Protection“. Dank einer Abstimmung zwischen der Wallbox und der elektrischen Heizung lässt sich der Strom beider Anlagen so regeln, dass das Stromnetz im Haus nie überlastet wird.

Geräte sind verfügbar – und häufig nachrüstbar

Die EEBUS-Kommunikationsspezifikationen wurden in den letzten Jahren für alle Energie-Anwendungen von Hausgeräten, Heizungstechnik, E-Mobility und zuletzt auch für die Verbindung aus dem Haus ins Stromnetz entwickelt und sind nach der Veröffentlichung frei verfügbar – nicht nur für die Mitgliedsfirmen der EEBUS-Initiative. Eine ganze Reihe Produkte unterstützen die EEBUS-Kommunikation schon heute, allen voran eine Reihe Energiemanager, etwa von SMA, Schneider Electric oder Hager. Unter den großen Hausgeräten sorgt die EEBUS-Kommunikation mit der „Smart Start“-Funktion bereits für einen effizienten Energieeinsatz: In Haushalten mit PV-Anlagen und einem passenden Energiemanager kann man die Waschmaschine morgens in den Smart-Start-Modus stellen. Sobald die Solaranlage genug Strom produziert, startet der Energiemanager dann den Waschvorgang und sauberer Strom vom eigenen Dach sorgt für blütenweiße Wäsche.

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Klare Zielvorstellungen

Die Initiative hat eine klar definierte strategische Philosophie: „Unsere Herangehensweise ist auch ein Gegenentwurf zu den geschlossenen Kommunikationsplattformen im ‚Internet of Things’, wie sie einige der großen Konzerne derzeit mit viel Druck auf den Markt bringen“, sagt EEBUS-Vorstand und Mitbegründer Peter Kellendonk.

Weitere Heizungssteuerung sind für 2019 geplant

Auch erste EEBUS-kompatible Steuerungsgeräte für Heizungsanlagen sind bereits auf dem Markt, etwa der „Multimatic 700“ Wärmepumpenregler von Vaillant. Der Clou: Solche vernetzten Steuerungsgeräte lassen sich auch an bestehende Anlagen nachrüsten. Weitere Heizungssteuerungen mit EEBUS-Kommunikation dürften 2019 auf den Markt kommen, ähnlich wie vernetzte E-Auto-Ladestationen mit den übergreifenden Kommunikationstalenten für den flexiblen Einsatz.

Angesichts des nahenden E-Mobility-Booms geht die Diskussion um flexible Verbraucher längst über das Hausnetz hinaus. Die Frage: Wie viele Elektroautos und deren Ladestationen verkraften die lokalen Stromnetze? In einer Studie stellte die Beratungsfirma Oliver Wyman zusammen mit Forschern der TU München Anfang 2018 dar, dass sogenannte E-Mobility-Blackouts ab einem Elektroauto-Anteil von 30 Prozent in einem Viertel drohen. In besser gestellten Wohnvierteln im Speckgürtel deutscher Großstädte werden solche Anteile schon in etwa fünf Jahren erwartet. Was diese Studie nur am Rande berücksichtigt: Parallel zum E-Mobility-Boom wächst auch der Anteil elektrisch betriebener Heizungssysteme.

Jetzt die Weichen für eine flexible Energienutzung stellen

Die Lösung lautet auch hier: flexibel laden. Sicher wird es an vielen Orten notwendig sein, die Stromnetze zu ertüchtigen. Doch ebenso wichtig wird es sein, große Verbraucher, wie E-Autos und Wärmepumpen, flexibel in das Stromnetz zu integrieren. Die Weichen dafür werden derzeit gestellt: Mit der Einführung der intelligenten Messsysteme (iMSys, Smart Meter Gateways) entsteht eine sichere Schnittstelle zwischen dem Gebäude und dem Stromnetz. Über sie können künftig Energiemanagement-Systeme im Haus (EMS) flexible Verbraucher zusammenfassen und deren Last- oder Einspar-Kapazitäten netzdienlich anbieten. EEBUS-Mitglied Theben AG etwa hat für sein Smart Meter Gateway „Conexa 3.0“ bereits ein EEBUS-Kommunikationsmodul angekündigt, das 2019 auf den Markt kommen soll.

Das Jahr 2019 dürfte maßgeblich für all diese Entwicklungen werden. Zum einen steht mittlerweile der seit Jahren vorbereitete Rollout der intelligenten Messsysteme tatsächlich an. Andererseits dürfte die Elektromobilität im Laufe des Jahres einen größeren Schub erfahren, sobald die lange angekündigten, neuen Modelle und die zugehörige, vernetzte Ladetechnik verfügbar werden. Auch die Heizungsbranche setzt ganz auf neue, vernetzte Systeme.

Wichtig ist nun, dass Hersteller, Handel und das Handwerk die neuen Technologien aufgreifen und die Weichen für eine künftige Vernetzung stellen. Denn wer heute einen Energiemanager im Haus vorsieht und eine elektrische Heizungsanlage mit Wärmespeicher statt einer fossil befeuerten Therme plant, der kann morgen dank seiner flexiblen Speicherkapazitäten immer dann Energie bunkern, wenn sie günstig zu haben ist. Praktisch ist dabei, dass für ein Energiemanagement auf Basis des EEBUS-Standards keine speziellen Kommunikationstechnologien notwendig sind: Die Verbindung der Systeme erfolgt in aller Regel über das Heimnetzwerk. Für Elektroplaner bedeutet das: Alle energierelevanten Systeme im Gebäude sollten einen Netzwerkanschluss haben. Und auch wenn bei einer Neuinstallation noch kein universelles Energiemanagement mit EEBUS-Technik möglich ist. In vernetzbaren Systemen wird dies in den nächsten Jahren eingeführt und ist dann auch nachrüstbar. Der neue EEBUS-kompatible Wärmepumpen-Regler „Multimatic 700“ von Vaillant etwa kam Mitte 2018 auf den Markt. Er kann aber auch ältere Wärmepumpen des Herstellers steuern.

Das machen die über 70 EEBUS-Unternehmen

In der EEBUS-Initiative arbeiten über 70 europäische Unternehmen aus allen Bereichen der Haus- und Energietechnik sowie die großen Player im Smart-Home-Markt und der Elektromobilität gemeinsam an der Schnittstelle für Energie. Der eingetragene Verein organisiert sich in Arbeitsgruppen für einzelne Anwendungsbereiche, etwa „Photovoltaik und Speicher“ oder „vernetzte Heizung“. Innerhalb der Arbeitsgruppen werden Anwendungsszenarien und die Kommunikationsregeln dazu entwickelt, technisch fixiert und schließlich standardisiert. Bei der Entwicklung setzt die EEBUS-Initiative auf offene Systeme, demokratische Entscheidungsprozesse sowie die freie Verfügbarkeit des fertigen Standards. Für seine Kommunikation ist keine Busleitung oder eine andere spezielle Verbindungstechnik nötig.

Erschienen in Ausgabe: 01/2019

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