Gebäudeautomation Energiewende leicht gemacht: Wie HEMS (Home Energy Management Systeme) ihre Stromkosten senken und zur Energieautarkie beitragen

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Durch die Implementierung von lokalen Erzeugern wie Photovoltaikanlagen und Speichertechnologien entwickeln sich Gebäudeeigentümer zunehmend zu Prosumern – also zu Personen, die gleichzeitig Verbraucher und Produzenten sind. Um das volle Potenzial einer Wärme- und Verkehrswende ausschöpfen zu können, sind sogenannte HEMS (Home-Energie-Managementsysteme) für den privaten Wohnbau von zentraler Bedeutung. 

HEMS: Wegbereiter für Energieautarkie und Netzstabilität

HEMS optimieren Energieerzeugung und -verbrauch, tragen zur Kostensenkung sowie Energieautarkie bei und reduzieren den CO2-Fußabdruck eines Gebäudes. Allein im Jahr 2022 waren Wohngebäude für rund 26 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich.

Laut Prognosen der Bundesnetzagentur werden bis 2037 zirka 12 Millionen Wärmepumpen in deutschen Häusern installiert und die Zahl der Elektrofahrzeuge wird voraussichtlich auf rund 25 Millionen ansteigen – mit klaren Folgen für den Strombedarf von Haushalten. Heimische Photovoltaikanlagen erfreuen sich auch daher immer größerer Beliebtheit. Mit diesen vollziehen immer mehr Haushalte den Wandel vom Consumer zum Prosumer – ein Kofferwort, das sich aus den englischsprachigen Begriffen producer und consumer zusammensetzt – indem sie nicht nur Strom beziehen, sondern diesen auch selbst erzeugen.

Im Rahmen der Zielsetzungen für die Energiewende sind die vorliegenden Prognosen und Zahlen durchaus ermutigend. Allerdings bringt die rasch steigende Zahl großer Verbraucher wie Wärmepumpen oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge auch Herausforderungen mit sich, da die Niederspannungsnetze auf solch schnellen Lastanstieg bislang oft noch nicht vorbereitet sind.

Um die Energiewende zu beschleunigen und gleichzeitig die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, hat die Bundesnetzagentur Vorsorgeregelungen getroffen, um steuerbare Verbrauchseinrichtungen wie Wallboxen oder Wärmepumpen sicher und zügig in das Stromnetz zu integrieren: §14a des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) legt seit Januar dieses Jahres einen verbindlichen Rahmen fest, der es den Netzbetreibern ermöglicht, regulierend in den Verbrauch von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen einzugreifen, um Versorgungsengpässen vorzubeugen. Im Gegenzug profitieren Nutzer von einer Reduzierung des Netznutzungsentgelts.

HEMS: Intelligente Managementsysteme

Die Regelung sieht vor, dass Netzanschlüsse für Verbrauchseinrichtungen nicht mehr mit Verweis auf mögliche lokale Überlastungen verweigert werden dürfen. Um dennoch eine Überlastung zu vermeiden, können Netzbetreiber beispielsweise den Strombezug, etwa von Wallboxen, temporär auf eine Leistungsgrenze von bis zu 4,2 kW dimmen. Der reguläre Hausstrom ist hiervon nicht betroffen.

In diesem Kontext gewinnt die effiziente Verwaltung von Energieflüssen zwischen einer stromerzeugenden Anlage sowie steuerbaren Verbrauchern zunehmend an Bedeutung. Ein HEMS ermöglicht neben der Visualisierung von Energieflüssen eine optimierte Energienutzung in Wohngebäuden.

Das primäre Ziel eines HEMS besteht darin, den effizienten Einsatz selbst erzeugter Energie zu maximieren und den Bezug von Strom aus dem Netz zu verringern. Dazu werden alle relevanten Energieflüsse einschließlich der Eigenerzeugung erfasst und analysiert. Basierend auf diesen Informationen und unter Einbeziehung weiterer Parameter wie Wetterdaten und individuellen Verbrauchsmustern wird eine Prognose von Stromverbrauch und -erzeugung erstellt. Mittels datengesteuerter Algorithmen wird der Stromverbrauch dann optimiert, indem festgelegt wird, zu welchem Zeitpunkt steuerbare Verbraucher Strom beziehen.

Keine Anpassung notwendig

Im Falle einer Reduzierung des Strombezugs gemäß §14a EnWG ermöglicht ein HEMS zudem die optimale Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom zur Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Stromversorgung. Aufgrund der neuen gesetzlichen Bestimmungen wird ein solches System, das mehrere steuerbare Verbrauchseinrichtungen umfasst, als einheitlich betrachtet.

Dadurch lassen sich Wärmepumpen oder Wallboxen trotz Dimmung des Netzbezugs durch den Netzbetreiber optimal und bedarfsgerecht in Kombination mit Eigenstrom mit Energie versorgen.

Eine spezifische Anpassung der Gebäudeinfrastruktur ist für die Installation eines solchen Energiemanagementsystems im Allgemeinen nicht erforderlich. Der benötigte Energiemanagementcontroller wird einfach im Zählerschrank montiert, wodurch er sich gleichermaßen für Neu- und Bestandsbauten eignet.

HEMS: Potenzial für die Energiewende

Insbesondere bei Umbauprojekten ist eine nahtlose Vernetzung von Anlagen und Geräten verschiedener Hersteller durch ein HEMS jedoch meist eine komplexe Aufgabe. In der Praxis bieten Hersteller ihre eigenen Systeme an, die nur begrenzt mit Produkten anderer Anbieter kompatibel sind. Lösungen, die eine herstellerübergreifende Vernetzung von Anlagen ermöglichen, erleichtern in diesem Zusammenhang den Prozess.

So erlaubt beispielsweise das Home-Energie-Managementsystem HEMSlogic von Schneider Electric die Integration verschiedener Drittanbieterkomponenten sowie die Einbindung von Bestandsanlagen in eine einheitliche und §14a-EnWG-konforme Lösung. Zudem ermöglicht eine zentrale App die Bedienung des gesamten Systems.

Die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende stellt insbesondere auf Niederspannungsebene eine große Herausforderung dar. Eine Elektrifizierung von Verbrauchern in Kombination mit eigener Energieerzeugung spielt hier besonders für den Wohnbausektor eine entscheidende Rolle. Durch die Novellierung von §14a des Energiewirtschaftsgesetzes wurden Rahmenbedingungen geschaffen, um Endkunden eine aktivere Rolle bei der Förderung der Energiewende zu ermöglichen.

Autonomie und Effizienz für die Energiewende

Das volle Potenzial einer Wärme- und Verkehrswende lässt sich jedoch nur durch ein umfassendes Energiemanagement ausschöpfen, das sowohl die Anforderungen des Energiemarktes als auch den Netzbedarf aufeinander abstimmt. HEMS schaffen hierfür eine Regulierungsmöglichkeit und verleihen den Endkunden gleichzeitig mehr Autonomie für die Umsetzung der Energiewende.