Definition
Das Home Energy Management System (HEMS) ist eine intelligente Steuerungseinheit, die Anlagen und Geräte in einem Energiehaushalt vernetzt. Energieverbrauch, Energieerzeugung und Energiespeicherung werden so gesteuert und optimiert. So können durch die effiziente Nutzung der selbst erzeugten Energie die Energiekosten gesenkt und die Unabhängigkeit von externen Energiequellen erhöht werden.
Der Energiemanager stellt eine Steuerungseinheit dar. Seine Aufgabe ist es, den Betrieb aller angeschlossenen Geräte, zu denen unter anderem PV-Anlagen, Heimspeicher, Wärmepumpen sowie Wallboxen gehören, zu koordinieren. Für die Integration in das Heimnetzwerk bietet der Energiemanager verschiedene Anschlussmöglichkeiten, darunter ETHERNET-, WIFI- und SG-READY-Verbindungen. All diese Funktionen sind in einem kompakten Gerät vereint, was eine einfache und schnelle Installation ermöglicht. Der Energiemanager kann flexibel und unabhängig vom Zählerschrank installiert werden.
Die Steuerbox sammelt die Daten der im Heimnetzwerk eingebundenen Geräte, analysiert den Energieverbrauch und trifft auf dieser Basis Optimierungsentscheidungen. Dies ermöglicht eine intelligente Lastverteilung sowie die Maximierung des Eigenverbrauchs nach dem Prinzip „Strom verbrauchen, wenn die Sonne scheint und viel PV-Strom von meinem Dach kommt“ oder „Strom verbrauchen, wenn der Wind weht und die Preise niedrig sind“. Gleichzeitig ermöglicht das HEMS die Fernüberwachung und -steuerung der angeschlossenen Geräte für die Anlagenbesitzer:innen per App. Eine App sorgt für die Visualisierung der Daten und ermöglicht den Nutzer:innen bei Bedarf jederzeit in die Steuerung einzugreifen.
Die Hardware des Energiemanagers ist mit einem leistungsfähigen Quad-Core-Prozessor ausgestattet, der dank seiner Multi-Core-Architektur mehrere Anwendungen gleichzeitig verarbeiten kann. Um die Sicherheit der sensiblen Kundendaten jederzeit zu gewährleisten, kommen modernste kryptografische Verfahren wie AES-256-Verschlüsselung und Transport Layer Security (TLS) zum Einsatz. Diese Mechanismen stellen sicher, dass nur autorisierte Benutzer auf das System zugreifen können.
Vorteile eines Home Energy Management Systems
Das Home Energy Management System bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Die grundlegende Funktion des HEMS besteht in der kontinuierlichen Analyse des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung sämtlicher vernetzter Anlagen im Haushalt. Auf Basis dieser Daten trifft das Energiemanagementsystem intelligente Entscheidungen bezüglich des Verbrauchs, der Speicherung sowie der Einspeisung von elektrischer Energie in das Stromnetz.
Zur Minimierung der Kosten werden durch das HEMS präzise Prognosen der Strompreise am Spotmarkt berücksichtigt, um den Verbrauch entsprechend der Preissignale zu regulieren. In einfachen Worten gesagt, sorgt das HEMS somit dafür, dass der Stromverbrauch dann erfolgt, wenn die Preise am niedrigsten sind. Ein Beispiel für diese Optimierung wäre das Laden des Elektroautos über Nacht, da der Strom zu dieser Zeit, aufgrund von viel Wind besonders günstig ist. Des Weiteren erfolgt eine Optimierung des Eigenverbrauchs unter Berücksichtigung der Energieproduktion der PV-Anlage. Die Daten werden durch eine Live-Übertragung vom Wechselrichter der Anlage, direkt an das HEMS übermittelt und der Stromverbrauch auf Zeiten mit maximaler Produktion abgestimmt. Im Beispiel des E-Autos würde das HEMS hier die Entscheidung treffen in den Mittagsstunden zu laden, d die PV-Anlage hier am meisten Strom produziert.
Installation
Das Energiemanagementsystem wird in der Regel in der Nähe des Zählerschranks montiert. Da Arbeiten am Zählerschrank erforderlich sind, wird die Installation in der Regel durch einen Fachbetrieb durchgeführt.
Der Installationsprozess lässt sich in vier Schritte unterteilen:
- Vorbereitung und Inspektion: Der Installateur überprüft die vorhandene Infrastruktur und stellt die Kompatibilität aller Komponenten sicher
- Anschluss des HEMS: Im zweiten Schritt erfolgt der Anschluss des HEMS in das lokale Netzwerk. In der Regel wird die Hardware dafür in der Nähe des Zählerschranks montiert und per LAN oder WLAN-Verbindung angeschlossen
- Als nächstes wird das HEMS per Webinterface konfiguriert, Daten wie der aktuelle Stromtarif, die Größe der PV Anlage oder der Typ des vorhandenen Elektroautos werden eingestellt.
- Integration Smart Meter: Die Verbindung zwischen HEMS und Smart Meter wird automatisch über das lokale Netzwerk hergestellt.
Nach Abschluss der Arbeiten wird noch einmal die Funktionalität des HEMS überprüft.
Für wen ist ein Home Energy Management System sinnvoll?
Das HEMS erweist sich insbesondere für Haushalte als vorteilhaft, die über eine eigene PV-Anlage verfügen. Aus ökologischer Perspektive erweist sich ein HEMS stets als vorteilhaft, da durch die Eigenverbrauchsoptimierung ein größerer Anteil des selbst erzeugten, grünen Stroms genutzt wird, was zu einer Reduktion des CO2-Fußabdrucks führt. Auch aus ökonomischer Sicht ist ein HEMS vorteilhaft. Die Verbrauchsoptimierung ermöglicht eine jährliche Einsparung von bis zu 600 Euro, wodurch sich der Preis für das HEMS innerhalb kurzer Zeit amortisiert. Die Höhe der Einsparungen ist dabei von der Anzahl der steuerbaren Anlagen abhängig. Insofern ist die Installation eines HEMS insbesondere für Haushalte mit großen Verbrauchern wie Wallbox, Heimspeicher oder Wärmepumpe von Vorteil.
