27. Sep 2023

KNX Hackathon Finalist: EMergy'nX

KNX Hackathon Finalist: EMergy'nX
KNX Hackathon Finalist: EMergy'nX

Nicolas Colombi erklärt, wie die Überwachung des Stromverbrauchs im Haushalt und die Verwaltung des selbst erzeugten Stroms zu Einsparungen von 90 % führen können.

In Anbetracht der Inflation, der steigenden Energiepreise und der Notwendigkeit, unseren CO2-Fußabdruck zu verkleinern, stehen wir unter dem Druck, unseren Verbrauch zu senken und unsere Abhängigkeit von Energielieferanten zu verringern. Die Selbsterzeugung von Strom ist ein logischer Weg in die Zukunft, aber vorher sollte die bestehende Anlage auf ihre Effizienz hin überprüft werden.

Nachdem wir Anträge von mehreren Villenbesitzern der Luxusklasse erhalten hatten, ihre Energierechnungen durch die Installation einer Solaranlage zu senken, entwickelten wir eine Lösung, die zunächst ihren aktuellen Verbrauch überwacht und dann die vorgeschlagenen Solaranlagen optimiert.

Der KNX Vorteil

Bild - Überwachung - Der erste Schritt zum Energiesparen besteht darin, herauszufinden, wie viel Strom Ihre Geräte verbrauchen, und eine Grundlage zu schaffen, von der aus Verbesserungen vorgenommen werden können.

Die meisten auf dem Markt verfügbaren Lösungen sind auf einen einzigen Zweck ausgerichtet. Sie könnten zum Beispiel Solarpaneele kaufen, um Ihre Schwimmbadfilterung und Wärmepumpe zu betreiben. Oder Sie kaufen Solarpaneele für den Eigenverbrauch, ohne zu wissen, welche Geräte während der Stromerzeugung verwendet werden, und müssen diese manuell einschalten. Wenn Wechselrichter mit Relais für das Lastmanagement ausgestattet sind, bieten sie nur eine Ein-Aus-Relaissteuerung. Dieser Ansatz ist nicht ausreichend, wenn Sie Systeme wie z. B. eine raumweise Regelung der Heizung/Kühlung, drehzahlgeregelte Schwimmbadpumpen oder thermodynamische Wärmepumpen einsetzen. 

Mit KNX haben wir die Möglichkeit, eine breite Palette von Heizungs- und Kühlungsprodukten zu kontrollieren, indem wir die Temperatur in jedem Raum einstellen oder die Temperatur des Warmwasserspeichers erhöhen oder senken. Wir können sogar den Pool (Wärmepumpe und Filtration) starten, wenn die Stromerzeugung ausreichend ist, und erhalten sofortige Leistungsmessungen für jedes einzelne Gerät, so dass wir die Auswirkungen von Parameteränderungen in Echtzeit beurteilen können.

Basis Ersparnisse

Die Luxusvillen, die sich bei uns gemeldet haben, waren bereits mit einer KNX-Automatisierung für Beleuchtung, Heizung, Warmwasser, Schwimmbad und Ladestationen ausgestattet, so dass wir uns entschlossen, dies durch eine Energiespeicherung mit Batterien und einer Energiemanagementsoftware zu ergänzen. Wir haben empfohlen, vor der Installation von Solaranlagen mit Speicherung ein Energiemonitoring durchzuführen, um festzustellen, wer was verbraucht und um zu sehen, ob erste Einsparungen erzielt werden können.

Bild - Graf'nX - (links) Beispiel für ein Can'nX-Graf'nX-Dashboard, das mit (rechts) dem Can'nX-Emergy'nX-Gateway verwendet wird. Diese Kombination ermöglicht die Überwachung und anschließende Optimierung des Energieverbrauchs.

Wir nutzten das Can'nX Graf'nX-System, das KNX-, Modbus- oder IP (MQTT)-Zähler in ein Online-Energie-Dashboard integriert, um Verbrauchsmuster zu verstehen und Anomalien zu erkennen, die von Geräten aufgrund von Fehlfunktionen oder falschen Einstellungen verursacht werden. Bei vorherigen Projekten fanden wir beispielsweise einen thermodynamischen Warmwasserspeicher, der ständig mit elektrischem Widerstand lief (50 kWh/Tag); Schwimmbad-Filteranlagen, die selbst mitten in der Saison aufgrund einer falschen Einstellung der Wasserqualität rund um die Uhr in Betrieb waren (120 kWh/Tag); und eine Schwimmbad-Wärmepumpe, die in den kalten Monaten, in denen sie nicht genutzt wurde, eingeschaltet blieb und 50 kWh gegenüber 15 kWh in den wärmeren Monaten verbrauchte.

In diesem Anfangsstadium waren die Gewinne für die betreffenden Projekte beträchtlich, da fast 25 MWh pro Projekt eingespart werden konnten, was zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen um 2,5 Tonnen führte. Außerdem berechnet das Energie-Dashboard wichtige Anlagenwerte wie die Grundbelastung der Anlage, die Wirkleistung (entnommene Leistung in kVA) und den Spitzenstromverbrauch. Dies ermöglicht eine ordnungsgemäße Überprüfung der Größe des Stromanschlusses und damit eine Anpassung der Anschlusskosten und der Einsparungen beim kWh-Preis. Bei einigen Projekten haben die Kunden beschlossen, ihre Anschlüsse zu verkleinern, um von den günstigeren Energiekosten pro kWh zu profitieren, die sich aus den Tarifschutzmechanismen ergeben.

Nach einer Analyse der Verbrauchsmuster und einigen Anpassungen des elektrischen Warmwasserspeichers durch einen Klempner haben wir ein Skript in einem Kloud'nX-Cloud-Account eingerichtet, mit dem wir ein Lastenausgleichssystem einrichten konnten. Auf diese Weise werden bestimmte Stromverbrauchsspitzen vermieden, ohne dass der Komfort darunter leidet, wodurch der Stromverbrauch des Kunden im Anschluss gesenkt wird.

Optimierung der selbst erzeugten Energie

Nach einer mehrmonatigen Verbrauchsmessung schlugen wir eine maßgeschneiderte Lösung vor, die Solarpaneele und Speicher mit der Energieoptimierungssoftware Can'nX Emergy'nX kombiniert. Hybrid-Wechselrichter für die Stromerzeugung aus Solarpaneelen, kombiniert mit Batteriespeichern, wurden in die bestehende KNX Installation integriert, die Warmwasserspeicher, HLK, Schwimmbadfilterung, Schwimmbad-Wärmepumpen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge umfasst.

Die Energieoptimierungs-Software ermöglicht eine fein abgestimmte automatische Steuerung der wichtigsten Stromverbraucher, wobei die Prioritäten von den Bewohnern gewählt werden können, ohne deren Komfort zu beeinträchtigen. Auf der Grundlage variierender Energiekosten und PV-Produktionsniveaus steuert es präzise die Lade- und Entladezyklen der Batterien und den automatischen Betrieb der erforderlichen Geräte, um einen Energieüberschuss zu erzeugen und so den Verbrauch in Zeiten hoher Strompreise zu minimieren.

Energieeinsparungen und Verringerung des CO2-Fußabdrucks

Bild - Can'nX-Diagramm - Das Diagramm zeigt, dass die Energieeinsparungen mit der Einführung von Solarpaneelen, Batteriespeicherung und Optimierung zunehmen.

Die Einführung von Energieverwaltung in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen führt zu erheblichen Einsparungen:

  • Die Anwendung der Graf'nX-Überwachung führt bei den meisten Installationen zu Einsparungen von etwa 15 %.
  • Die Installation von Solarpaneelen bringt rund 30 % Einsparungen.
  • Die Verwendung der EMergy'nX-Energieoptimierung ohne Batterie führt zu Einsparungen von rund 50 %.
  • Mit einer Batterie ohne Optimierung lassen sich etwa 80 % einsparen.
  • Der Einsatz einer Batterie mit EMergy'nX-Optimierung führt zu Einsparungen von etwa 90 %.

Bei den oben genannten Projekten handelt es sich um Villen mit einem Anschlusswert von 50-120 kVA und einem Jahresverbrauch von 50-100 MWh. Die daraus resultierenden Energieeinsparungen sind beträchtlich und erreichen mehrere Dutzend MWh, was einer Reduzierung von mehreren Tonnen CO2 entspricht.

Investitionsrendite (ROI)

Die Einführung einer Basisenergieüberwachung führt bei den meisten Anlagen zu Einsparungen von etwa 15 %. Innerhalb des ersten Jahres nach der Installation konnten wir schlecht funktionierende und sehr energieaufwendige Elektrogeräte aufspüren, die dann optimiert wurden. Das bedeutet, dass die Installation einen Kapitalrendite von 1-2 Jahren hat.

Die Verwendung von Solarpaneelen ermöglicht eine Senkung des Verbrauchs um 30-40 %, bezogen auf die installierte Leistung. Mit einer Kapitalrendite von 8-11 Jahren für eine Anlage mit einer Spitzenleistung, die der abonnierten Leistung entspricht.

Der zusätzliche Einsatz einer Batterie mit einer Speicherkapazität von etwa 2 x der maximal erzeugten Leistung in kWh führt zu einer zusätzlichen Energieeinsparung von 15-30 %. Die Kapitalrendite für diese Anlage beträgt etwa 12-15 Jahre.

Fazit

KNX-basiertes Energiemanagement steigert die Rentabilität der Investition, indem es eine präzise, kontinuierliche Last- und Gerätesteuerung ermöglicht, die auf dynamischen Energiepreisen, der Energieerzeugung durch Solarenergie, der Energiespeicherung und den von den Bewohnern festgelegten Prioritäten basiert. Tatsächlich kann das Can'nX EMergy'nX System bis zu 90 % der Energiekosten einsparen, und durch eine leichte Vergrößerung der Paneele und der Batterie wird sogar eine autarke Nutzung machbar.

Nicolas Colombi ist der Geschäftsführer von Can'nX, einem Anbieter von KNX und IoT Lösungen für die Planung, Implementierung und Optimierung von vernetzten Gebäudesystemen.

https://can-nx.com/

Social Share:

    • Highlights