Luc Vercruyssen erklärt, wie der Verbrauch von selbsterzeugtem Strom in einem Haus mit einer vom LUKA Energy Manager gesteuerten KNX-Installation typischerweise auf 90 % gesteigert werden kann, und zwar noch bevor weitere Einsparungen durch dynamische Tarife berücksichtigt werden.
Da die Elektrifizierung unserer Haushalte und des Verkehrs mit einer noch nie dagewesenen Geschwindigkeit voranschreitet, wird der Bedarf an intelligenten Netzen und intelligenten Gebäuden unausweichlich. Denn bei dem Bestreben, den Kohlendioxidausstoß zu verringern, indem man von Wärme- oder Kernkraftwerken auf erneuerbare Energiequellen umsteigt, kann die variable Natur von Wind- und Solarenergie zu einem Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage führen. In Zeiten der Energieknappheit werden Gaskraftwerke hochgefahren, was enorme CO2-Emissionen verursacht, während in Zeiten des Überschusses an erneuerbarer Energie Wind- und Solarparks abgeschaltet werden, um eine Überlastung des Netzes zu vermeiden. Wenn die Energienutzung in Gebäuden durch intelligente Systeme optimiert werden kann, können wir eine enorme Energieverschwendung vermeiden und unseren CO2-Fußabdruck verringern.
Konkrete Einsparungen
Wir können zeigen, dass bei Verwendung einer PV-Anlage die jährlichen Energiekosten durch Hinzufügen einer Hausbatterie noch weiter gesenkt werden können; dann noch weiter, indem das Energiemanagement eingesetzt wird, um den Spitzenverbrauch zu senken; und noch mehr, indem das Energiemanagement eingesetzt wird, um die dynamischen Tarife voll auszunutzen.
Anhand einer KNX-Installation, die eine Ladestation, eine Wärmepumpe und eine Hausbatterie umfasst, die alle vom CDI-Projects LUKA Energiemanager verwaltet werden, haben wir gezeigt, dass wir für einen durchschnittlichen Haushalt Gesamteinsparungen von rund 1000 EUR pro Jahr erzielen können:
- Steigerung des selbst erzeugten Energieverbrauchs von 70 % auf 90 %
- Verringerung der Spitzen im Netzverbrauch um 100 %
- Reduzierung der Kosten für die Netznutzung um 30%
Die Vorteile von KNX
LUKA wird über einen KNX/IP-Router an das KNX-Netzwerk angeschlossen, und nutzt die Vorteile von KNX Schaltaktoren und KNX Gateways, um Energieflüsse zu messen und technische Anlagen wie EV-Ladegeräte, PV-Anlagen, Wärmepumpen, Hausbatterien und andere Geräte zu steuern. Es nutzt auch Webdienste wie Wettervorhersagen und Stromtarife, um alle Informationen zu sammeln, die für die Optimierung der Energieflüsse erforderlich sind.
Die Verwendung von KNX zur Kommunikation mit Smart-Home-Komponenten gewährleistet ein zukunftssicheres, flexibles und zuverlässiges System. Durch die Verwendung von standardisierten, handelsüblichen KNX-Schnittstellen ist keine Softwareentwicklung zur Steuerung dieser Geräte erforderlich.
Praktische Demonstration
Wir haben eine praktische KNX-Installation eingerichtet, die aus einer Mennekes-Ladestation, die über das ise SMART CONNECT KNX e-charge II Gateway angeschlossen ist, einer Daikin-Wärmepumpe, die über das Zennio KLIC-DA v2 Gateway angeschlossen ist, einer AlphaESS Hausbatterie, die über das ABB Modbus KNX Gateway angeschlossen ist, und dem LUKA, der über die MDT IP Schnittstelle angeschlossen ist, besteht. Wir haben gezeigt, dass erhebliche Einsparungen durch die Erhöhung des Eigenverbrauchs, die Vermeidung von Verbrauchsspitzen und den Ausgleich von Stromerzeugung und -nachfrage durch die Reaktion auf dynamische (zeitabhängige) Stromtarife erzielt werden können.
Einsparungen und Renditen
Abbildung 1 - Simulation, die die jährlichen Kosten für die Nutzung von Sonnenkollektoren und des Netzes für die Stromversorgung des Hauses und das Aufladen des Autos zeigt, wobei überschüssige Erzeugung in das Netz zurückgespeist wird.
Im Folgenden wird die Simulation eines Kunden mit einem jährlichen Stromverbrauch von 10000 kWh dargestellt. Durch den Einsatz von Sonnenkollektoren und des Netzes zur Versorgung des Hauses mit Strom, einschließlich des Aufladens des Autos, werden 33 % des Energiebedarfs des Kunden durch Selbsterzeugung gedeckt, wobei überschüssiger selbst erzeugter Strom in das Netz zurückgespeist wird, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 2 - Simulation, die die Gesamtinvestitionskosten, die jährlichen Energiekosten und den Anstieg des Eigenverbrauchs durch den Einbau einer Hausbatterie zeigt.
Die Simulation zeigt weiter, dass der Eigenverbrauch bei Einbau einer Hausbatterie von 33 % auf 70 % ansteigen würde und die Kapitalrendite 16,9 Jahre betragen würde, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 3 - Simulation, die die Gesamtinvestitionskosten, die Energiekosten pro Jahr und die Erhöhung des Eigenverbrauchs durch den Einbau des LUKA-Energiemanagementsystems zeigt.
Durch den Einbau eines Energiemanagementsystems zur intelligenten Steuerung der Energie wird der Eigenverbrauch auf 90 % erhöht und der ROI auf 13.1 Jahre, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 4 - Simulation, die zeigt, dass weitere Einsparungen durch die Verwendung eines Time-of-Use-Stromtarifs ohne zusätzliche Kosten erzielt werden können.
Dann, durch den Wechsel zu einem Time-of-Use-Stromtarif (ToU), sinken die jährlichen Kosten noch weiter, und der ROI sinkt auf 8,8 Jahre, wie in Abbildung 4 dargestellt. Hinweis: Die Simulation der Stromrechnung wurde mit dem 'V-Test' durchgeführt, einem unabhängigen Simulationswerkzeug.
Fazit
Durch Simulationen und praktische Installationen, die die selbsterzeugte Energie optimieren, Peak Shaving durchführen und die dynamischen Stromtarife bestmöglich nutzen, haben wir bewiesen, dass ein KNX-basiertes Energiemanagementsystem zu erheblichen Energieeinsparungen führen kann, was wiederum die Kosten und den ökologischen Fußabdruck reduziert. Die Investitionsrendite ist bereits jetzt gut und würde sich im großen Maßstab noch weiter erhöhen.
Luc Vercruyssen ist Wirtschaftsingenieur und Direktor von CDI-Projects, einem auf Energiemanagement und intelligente Gebäude spezialisierten Unternehmen.
