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Grundlagenstudie: Smart Readiness Indicator (SRI)

mit UnterstĂźtzung des

IMPRESSUM Herausgeber: HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V. Reinhardtstraße 32 10117 Berlin www.hea.de mit Unterstützung von: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. Reinhardtstr. 32 10117 Berlin www.bdew.de Fachliche Bearbeitung: Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus, Dipl.-Ing.(FH) David Reiners M.Sc., Andre Beblek M.Sc. EBZ Business School GmbH Springorumallee 20 44795 Bochum mit Unterstützung von Dr. Justus von Geibler, Dietmar Schüwer (Wuppertal Institut) Redaktion: EBZ Business School GmbH, Bochum HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V., Berlin Bildnachweis: visivasnc/adobestock.com Copyright: HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V., 2019 1. Auflage Februar 2019 © HEA 2019 Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung. Die gesamte Broschüre oder Teile der Broschüre dürfen in jeglicher Form nicht ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert, vervielfältigt oder verbreitet werden. Trotz größtmöglicher Sorgfalt bei der Bearbeitung der Broschüre ist jegliche Haftung für Aktualität, Richtigkeit und Vollständigkeit des Inhalts ausgeschlossen.

Grundlagenstudie: Smart Readiness Indicator (SRI)

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MANAGEMENT SUMMARY The revised EU Directive on the Energy Performance of Buildings (EPBD) requires the development of a so called “Smart Readiness Indicator” (SRI) for buildings. According to the delegated act, the European Commission shall develop the indicator until the end of 2019. A subsequent national implementation is free to EU member states. The SRI shall evaluate a building regarding its technological capacity to communicate with its residents and the public grid. Furthermore, the SRI shall assess how a building can achieve an energy efficient mode of operation by itself. At the same time, the indicator shall be transparent and easy to understand for homeowners, investors or tenants. In this baseline study, we present a first interpretation of a SRI that we designed for the upper listed group of users. The design of the indicator examined in the study takes the findings of previous studies commissioned by the European Commission into account. In this context, one important criteria is the evaluation of the buildings grid-supportiveness, thus the intelligent interaction between the building and the supply grid. In doing so, we have a close look at the already installed devices as well as the available infrastructure in the building and evaluate the conditions holistically. Furthermore, we take technical preparations for smart-home applications into account. The calculated SRI in total consists of subcategories, in which the intelligence of certain building sectors is being regarded. We consider the sectors • energy • comfort • AAL (Active Assisted Living)

• security

• entertainment technology

• as well as grid-supportiveness

and weight them with individual factors, which mirror the focus of the evaluation of the building. We list (smart) applications in 14 different function groups, which we consider for the calculation of the SRI. The function groups refer to energy efficiency, security, entertainment, AAL, electro mobility and to general building functions. In a next step, we classify different SRI, which show the required effort on the road to a fully equipped smart building. Our findings in this study form the basis for further field tests and additional examinations regarding the later national implementation of a SRI-scheme in the member states.

MANAGEMENT SUMMARY Die Novellierung der europäischen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden fordert die Entwicklung eines sogenannten „Smart Readiness Indicator“ (SRI) für Gebäude. Dieser Indikator soll bis Ende des Jahres 2019 durch die EU-Kommission erarbeitet werden. Eine anschließende Verwendung steht den Mitgliedsstaaten frei. Der SRI soll die technologische Fähigkeit eines Gebäudes bewerten, mit den Bewohnern und dem Netz zu kommunizieren und seinen Betrieb eigenständig effizient zu gestalten. Gleichzeitig soll der Indikator dabei transparent und leicht verständlich für unterschiedliche Anspruchsgruppen wie Eigentümer, Investoren oder Nutzer und Bewohner sein. In der vorliegenden Grundlagenstudie wurde eine auf die Nutzer (Besitzer und Bewohner) abgestimmte Interpretation des SRI erstellt, welche den Grad der Gebäudeintelligenz von Wohngebäuden ausweist. Die Ausgestaltung des in dieser Studie behandelten Indikators berücksichtigt die bisher veröffentlichten Erkenntnisse des EU-SRI. Ein wichtiges Kriterium stellt in diesem Zusammenhang die Bewertung der Netzdienlichkeit und die damit verbundene Interaktion zwischen Gebäude und Versorgungsnetz dar. Dabei wird sowohl die bereits installierte Technik, als auch die vorhandene Infrastruktur im Gebäude betrachtet und bewertet. Des Weiteren fließt auch die Vorbereitung smarter Anwendungen in die Bewertung ein. Der erarbeitete Gesamt-SRI setzt sich dabei aus Teil-SRI zusammen, in dem die Gebäudeintelligenz für einen bestimmten (Anwendungs-)Bereich des Gebäudes betrachtet wird. Die betrachteten Bereiche • Energie • Komfort • AAL (Active Assisted Living)

• Sicherheit

• Unterhaltung

• sowie Netzdienlichkeit

werden dabei nach den individuellen Schwerpunkten der Bewertung gewichtet. In 14 verschiedenen „Funktionsgruppen“ sind die (smarten) Anwendungen aufgeführt, die bei der Ermittlung des SRI berücksichtigt werden sollen. Die Funktionsgruppen beziehen sich auf die Energieeffizienz, auf die Sicherheit, Unterhaltung, AAL, Elektromobilität und auf allgemeine Gebäudefunktionen. Die berechneten Gesamt-SRIs lassen sich in einer Skala zuordnen, von einem voll ausgestatteten Smart Home bis zu einem nur durch sehr hohen Aufwand zu vernetzenden Gebäude. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie ermöglichen Feldtests und weitergehende Untersuchungen zur nationalen Implementierung des EU-SRI. 5

1. EINFÜHRUNG 1.1. AUFGABENSTELLUNG In dieser Studie wurde im Auftrag der HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V. sowie dem BDEW – Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. von der EBZ Business School, Bochum, in Kooperation mit dem Wuppertal Institut eine auf die Nutzer (Besitzer und Bewohner) abgestimmte Interpretation des „Smart Readiness Indicator“ (SRI) erstellt, welche den Grad der möglichen Gebäudeintelligenz von Wohngebäuden ausweist. Ein wichtiges Kriterium stellt in diesem Zusammenhang auch die Bewertung der Netzdienlichkeit und die damit verbundene Interaktion zwischen Gebäude und Versorgungsnetz dar. Dabei wird sowohl die bereits installierte Technik als auch die vorhandene Infrastruktur im Gebäude betrachtet und bewertet. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf dem Anwendungsfeld Energie, für welches eine allgemeine und pragmatische Zusammenstellung von Kriterien und ein Schema zur Einstufung erstellt wurden. 1.2. ZIELSETZUNG & MOTIVATION Die Novellierung der europäischen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden der EU (01/2018)1 fordert die Entwicklung eines Intelligenzindikators. An verschiedenen Stellen dieser Richtliniennovelle sind Anforderungen an diesen Indikator genannt. Grundsätzlich wird gefordert: • die Nutzung von IKT und intelligenten Technologien zu fördern, die geeignet sind, den energieeffizienten Betrieb von Gebäuden sicherzustellen; • die Gebäudeautomatisierung und -steuerung als Alternative zu physischen Inspektionen zu nutzen; • den Einsatz von beispielsweise Smart Metern, Ladestationen für Elektromobilität sowie Energiespeichern zu berücksichtigen; und einen Intelligenzindikator einzuführen, mit dem die technologische Fähigkeit eines Gebäudes bewertet wird, mit den Bewohnern und dem Netz zu kommunizieren und seinen Betrieb eigenständig effizient zu gestalten. Dieser soll dabei transparent und leicht verständlich für unterschiedliche Anspruchsgruppen wie Eigentümer, Investoren oder Nutzer und Bewohner sein.

1 http://data.consilium.europa.eu/doc/document/ST-5562-2018-INIT/en/pdf

Zu Letzterem soll die vorliegende Studie einen signifikanten Beitrag liefern. Unter Bezugnahme der Aktivitäten von Bewohnern und der damit verbundenen Breitenwirkung von intelligenten Technologien liegt der Fokus dieser Studie auf Wohngebäuden. Professionelle Gebäudeautomations- und Leitsysteme werden daher nicht betrachtet oder bewertet. Der hier vorgeschlagene „Smart Readiness Indicator“ (SRI) soll Gebäudebesitzern, -nutzern und Investoren Orientierung geben, inwieweit die Ausstattung eines zu errichtenden Gebäudes oder eines Bestandsgebäudes geeignet ist, die Anforderungen von aktuellen und zukünftigen Smart Home Anwendungen zu realisieren. Im Fokus steht dabei die technische Gebäudeausrüstung, die neue lokale Funktionen ermöglicht, aber auch eine Infrastruktur für zusätzlich mögliche Dienstleistungen liefert. Die Bewertung orientiert sich an dem Grad der vorhandenen technischen Gebäudeausrüstung und möglicher vorbereitender Installationen (Infrastruktur). Aufgrund der zunehmenden Integration erneuerbarer Energien und dezentraler Energieversorgung wächst der Bedarf an einer intelligenten Kopplung zwischen Gebäude und Versorgungsnetz und dem dafür notwendigen Informationsaustausch. Diesem Umstand wird bei der Bewertung der Gebäudeintelligenz Rechnung getragen. Der SRI ist auch für Mieter interessant, wenn er es erlaubt zu beurteilen, ob sich die anzumietende oder bereits gemietete Wohnung mit einem überschaubaren Aufwand in eine smarte Wohnung konvertieren lässt. Für Mieter sind insbesondere die Infrastrukturen von Bedeutung, die die Installation von einfach nachzurüstenden und beim Auszug wieder mitzunehmenden Smart-Home-Lösungen erlauben. Lösungen, welche die Energieeffizienz von Gebäuden erhöhen, könnten analog zu den Angaben auf dem Energieausweis für Mieter bei der Bewertung der potenziellen Nebenkosten wichtig sein. Dazu ist es wichtig, die Potenziale der verschiedenen Ausstattungen und Applikationen zu bewerten. Die Ermittlung der Höhe der Einsparungen ist nicht Gegenstand dieser Studie, hier sei auf andere Forschungsvorhaben verwiesen, u.a. auf die Allianz für einen klimaneutralen Gebäudebestand2 , an der auch das EBZ beteiligt ist. Betrachtet wird auch das Potenzial der Smart-Home-Technologie für neue Produkte von Energiedienstleistern, welche die entstehenden Infrastrukturen in den Gebäuden für neue Geschäftsmodelle nutzen können. Smarte Gebäude haben die Möglichkeit, mehr Informationen zu erfassen und diese an geeigneten Schnittstellen zur Verfügung zu stellen. Für Energie-Contractoren bietet sich so z.B. die Möglichkeit, durch die höhere Transparenz Anlagen effizienter und an den tatsächlichen Wärmebedarf der Kunden angepasst 2 http://www.energieeffizient-wohnen.de/

zu betreiben. Durch die in den Wohnungen generierten Informationen zum tatsächlichen Energieverbrauch kann beispielsweise die Leistung und Betriebszeit eines Wärmeerzeugers optimiert werden. Die Einbindung unterschiedlicher Erzeugungsanlagen und –technologien kann so wirtschaftlicher auf den Bedarf angepasst werden. Eine solche, an den zukünftigen Bedarf gekoppelte Energiebereitstellung und unter Zuhilfenahme von Wetterprognosen abgeschätzte Ertragsmengen von z.B. PV-Anlagen ermöglichen durch lokales Energiemanagement höchste Effizienz und CO2-Einsparung. In einem Gebäude mit einem hohen SRI sind die erforderlichen Daten leichter zu erheben. Sie bieten die infrastrukturellen Voraussetzungen, Erzeugungsanlagen zu „virtuellen Kraftwerken“ und Elektrospeicher zu „Schwarmbatterien“ zusammenzufassen. Der SRI kann Energiedienstleistern Aufschluss geben, wie leicht ein bestimmtes Produkt bei den Kunden zum Einsatz kommen kann. Der SRI soll auch Herstellern von smarten Produkten Orientierung geben, welche Produkteigenschaften sinnvoll sind, um die Smart Readiness eines Gebäudes signifikant zu erhöhen. Zukünftige Änderungen und Neuerungen im Bereich der smarten Technologien sollen auch in der hier vorgeschlagenen Bewertungssystematik abbildbar sein. 1.3. DEFINITIONEN Die Konkretisierung der Aufgabenstellung und der Definition des SRI bedarf einiger vorausgehender Begriffsklärungen. Abbildung 1 zeigt deren Abhängigkeiten und Zusammenhänge. Unter „Smartness“ wird die prinzipielle Fähigkeit eines Gebäudes verstanden, auf unterschiedliche interne und externe Einflüsse zu reagieren. Im Rahmen dieser Studie erfolgt die Betrachtung von Wohngebäuden, welche diese Fähigkeiten unterstützen und als „Smart Home“ bezeichnet werden. Die konkrete Realisierung erfolgt durch eine bestimmte Smart-Home-Technologie, die herstellerspezifisch oder -übergreifend realisiert sein kann. In einem Gebäude oder einer Wohneinheit können prinzipiell mehrere SmartHome-Technologien vorhanden sein. Dies ist in der Abbildung schraffiert dargestellt. Dem Nutzer werden im Rahmen dieser Technologie(n) unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung gestellt, wobei aus Nutzersicht nicht die verwendete Technologie, sondern die damit realisierte Funktion entscheidend ist. Instanzen zur Aufnahme von Informationen (Sensoren) zur Beeinflussung von physikalischen Größen (Aktoren), zur Bedienung oder auch vernetzte Haushaltsgeräte bilden die Gruppe der Devices. Diese können technologiegebunden oder -offen sein. Der Nutzer hat über ein User-Interface Zugriff auf die realisierten Anwendungen im Gebäude, durch eine externe Vernetzung kann dieser Zugriff auch 8

außerhalb des Smart Home erfolgen. Dies ist über die gestrichelte Verbindung zur Wolke verdeutlicht. Im Rahmen der Vernetzung sind auch weitere Dienste (z.B. Wetterdaten) oder die Interaktion mit dem Stromnetz (Smart-Grid-Anbindung) realisierbar.

Abbildung 1: Zuordnung und Zusammenhänge der verwendeten Begriffe

1.3.1. DEFINITION SMART HOME Ein Smart Home wird auch mit den Begriffen „intelligentes Haus“, „vernetztes Haus“ oder „Smart Building“ beschrieben. Diese Begriffe werden oft als Synonym verwendet. Diese Studie bezieht sich auf die folgende Definition: Ein Smart Home ist ein Wohngebäude oder eine Wohnung, in der vorhandene Devices (Sensoren, Aktoren, Bedienelemente und Geräte) untereinander kommunizieren können. Anwender haben über die Bedienelemente des Smart Home Zugriff auf Informationen in den Devices, die hierzu in geeigneter Weise aufbereitet werden. Die Informationen der Devices sind in einer oder mehreren vernetzten Instanzen verfügbar, diese können sich 9

im Gebäude oder außerhalb des Gebäudes befinden. Die so entstandene informationstechnische Infrastruktur eines Smart Home lässt sich nutzen, um durch Installation neuer Hardware und/oder Software bestehende Anwendungen zu erweitern oder gänzlich neue Anwendungen zu implementieren. Die informationstechnische Infrastruktur eines Smart Home kann üblicherweise mit dem Internet kommunizieren und über diesen Kanal Informationen abrufen, versenden oder auch speichern. Zusammengefasst: • Um Zustände im Smart Home zu erfassen, wird auf (fest) im und um das Gebäude installierte Sensoren zugegriffen. Ergänzt werden die physikalischen Sensordaten um weitere Informationen, die aus unterschiedlichen Quellen zur Verfügung stehen und in die Erfassung einbezogen werden. • Die Zustandsinformationen werden verarbeitet, verdichtet und daraus Informationen für die Nutzer des Gebäudes abgeleitet. Die Verarbeitung kann lokal oder extern (z.B. in der Cloud) erfolgen. • Aus den Zustandsinformationen werden Signale für im Gebäude installierte Aktoren generiert, über die sich die physikalische Größen beeinflussen lassen. Zu den Zustandsinfomationen zählen auch Statusmeldungen, die z.B. in einer Bedienoberfläche angezeigt werden. Smart-Home-Technologien decken heutzutage unterschiedlichste Anwendungen ab (Definition smarte Anwendung und smarte Technologie siehe Kapitel 1.3.4 und 1.3.3). Einzelne Smart-Home-Devices lassen sich mehreren Anwendungen zuordnen. So kann ein Fenstersensor als Einbruchschutz dem Anwendungsfeld Sicherheit zugeordnet werden. In Kombination mit einem elektrisch geregelten Heizkörperthermostat und einer kleinen Steuerung kann ein Fenstersensor jedoch auch genutzt werden, um Wärmeverluste durch das offene Fenster zu vermeiden, wenn bei geöffnetem Fenster das Heizkörperthermostat automatisch schließt. So könnte der Fenstersensor auch dem Anwendungsfeld „Energie“ zugeordnet werden. Die Möglichkeiten, die Infrastruktur eines automatisierten Heimes für neue Anwendungen zu nutzen, sind fast unbegrenzt. Eine Statista3-Umfrage, erhoben im Juni 2017 unter 335 Smart-Home-Nutzern (Abbildung 2), zeigt die für die Nutzer wesentlichen Anwendungsfelder. Demnach ist die Nutzung von Energiemanagementfunktionen, dem Fokus dieser Studie, ganz oben auf der Prioritätenliste, gefolgt von der Nutzung von

3 Statistik-Portal Statista, https://de.statista.com/

Abbildung 2: Umfrage zur Nutzung verschiedener Anwendungsgebiete im Bereich Smart Home, Juni 20174

Entertainment- und Kommunikationsanwendungen. Mit Blick auf die Entwicklung der EEG-Vergütungssätze ist ein weiterhin steigendes Interesse an Energie-Eigennutzung zu erwarten, welches durch Smart-Home-Technologien unterstützt werden wird. 1.3.2. DEFINITION „SMARTNESS“ Unter „Smartness“ wird die Fähigkeit des Gebäudesystems verstanden, auf die Anforderungen der Bewohner, den Status seiner technischen Ausrüstung oder externe Informationen (z.B. Tarif- oder Wetterinformationen, um beispielsweise Funktionen der bereits angesprochenen Netzdienlichkeit des Gebäudes realisieren zu können) zu reagieren. Zu berücksichtigen ist dabei, dass sich Smart-Home-Applikationen auf unterschiedlichen Wegen realisieren lassen. Je automatisierter und vernetzter diese Applikationen jedoch realisiert sind, desto höher ist die „Smartness“ zu bewerten. Während ein manuelles Thermostatventil nur die Raumtemperatur ohne Möglichkeit eines individuellen Zeitplanes regeln kann, können programmierbare Geräte Zeitprofile vorgeben, vernetzte Geräte können die Informationen über die Ist- und Soll-Raumtemperatur nutzen, um z.B. die Informationen dem Wärmeerzeuger zur Verfügung zu stellen.

4 Eigene Darstellung, basierend auf: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/756909/umfrage/aktuelle-nutzung-von-smart-home-anwendungen-nach-kategorie-in-deutschland/

Voraussetzung für eine umfassende „Smartness“ ist eine Gebäudeausstattung, deren Devices (in der Regel von unterschiedlichen Herstellern) sich in smarte Anwendungen integrieren lassen. Dabei spielt die Interoperabilität der bereits vorhandenen Systeme mit neuen Devices eine wesentliche Rolle. Es ist davon auszugehen, dass es auch zukünftig kein Smart Building/Smart Home geben wird, welches ausschließlich von einem Hersteller geliefert wird. Die Interoperabilität von Komponenten ist daher ein wichtiger Indikator für die „Smartness“ einer Ausstattung. 1.3.3. DEFINITION SMART-HOME-TECHNOLOGIE Unter Smart-Home-Technologie wird die zum Einsatz kommende IT-Plattform verstanden, mit der smarte Anwendungen ermöglicht werden. Dies ist beispielsweise eine kommunikationsfähige Lampe, die mit einer Infrarot-Fernbedienung gesteuert wird. Eine mögliche Anwendung der Technologie ist eine Beleuchtungssteuerung, welche zum Dimmen der Lampe verwendet wird. Jede Smart-Home-Technologie bedingt genau spezifizierte Aktoren und Sensoren, die Bestandteil der Gebäudeinfrastruktur sind. Zu den smarten Technologien gehören Kommunikationstechnologien (drahtgebunden, Funk, Infrarot), standardisierte Kommunikationsprotokolle, Gateways und sog. Middleware-Integrationsplattformen. Letztere ermöglichen die Anbindung mehrerer Kommunikationsstandards und die Abstrahierung der Informationen dahingehend, dass eine standardisierte Repräsentation der Informationen der Devices auf der Anwendungsebene möglich ist. Beispiele für Middleware-Integrationsplattformen sind OSGi5, OpenHAB6 und zukünftig in immer stärkerem Maße IoT-Plattformen (Amazon Web Services IoT7, Microsoft azure8 , Niagara-Framework9 und ähnliche). Unterschiedliche Hersteller bieten Smart-Home-Systeme an, die teilweise kompatibel, teilweise inkompatibel zu anderen Systemen sind (proprietäre Insellösungen). Zur Steigerung der Nutzerakzeptanz sowie zur Unterstützung des Smart-Grid-Ausbaus erfahren Entwicklungen wie die EEBUS Initiative e.V., die eine herstellerübergreifende, interoperable Vernetzung anstreben, eine zunehmende Bedeutung10.

5 Open Service Gateway Initiative, www.osgi.org 6 Open Source Integrationsplattform, www.openhab.org 7 Amazon Web Services IoT, https://aws.amazon.com/de/iot/ 8 Microsoft Azure, https://azure.microsoft.com/de-de/solutions/ 9 Niagara-Framework, https://www.tridium.com/de-DE 10 EEBUS Initiative e.V., https://www.eebus.org/interoperable-loesungen-auf-der-ifa/

Im März 2018 haben Schneider Electric, Danfoss und Somfy ebenfalls eine Kooperation unter dem Namen „Connectivity Ecosystem11“ bekannt gegeben. Ziel ist die Entwicklung einer offenen Plattform. Eine Übersicht über derzeit verfügbare Smart-Home-Systeme (Stand: Anfang 2018, Internetrecherche) und der von ihnen genutzten Übertragungstechnologien und – Medien sowie die Abdeckung der Funktionsgruppen im Gebäude gibt Tabelle 1 (ohne Anspruch auf Vollständigkeit).

11 Pressemitteilung Schneider Electric, https://www.schneider-electric.de/de/about-us/news/press-releases/

Anwendungsfelder

Funk-

Kabel-

standards

HKL

Elektro

Sicherheit

Unterhaltung

AAL

WLAN, Z-Wave, ZigBee, Bluetooth

nein

DECT ULE und WLAN

nein

Bosch

proprietär

nein

Devolo

Z-Wave

nein

Innogy

proprietär

nein

WLAN, Z-Wave, ZigBee

nein

Qivicon

DECT ULE, Homematic IP, ZigBee

nein

Somfy TaHoma

EnOcean, io-homecontrol, Z-Wave

nein

BuschJaeger

proprietär

Comexio

EnOcean

1-Wire, Dali, Ethernet, KNX

digital-STROM

EnOcean

DALI, Powerline

Homematic IP

Ethernet, RS-485

KNX

TP, Ethernet

LCN

EnOcean, WLAN

Dali, DMX

EnOcean

1-Wire, DALI, DMX, Ethernet, KNX, RS-232/485

Anbieter Apple HomeKit AVM Smart Home

Oblo Living

Homematic

Loxone

Tabelle 1: Übersicht derzeit am Markt verfügbarer Smart-Home-Systeme

Anhand der Tabelle wird die Vielfalt der am Markt verfügbaren Systeme deutlich. Unterschiedliche Übertragungsmedien (Funk, Datenkabel und Stromkabel) werden verwendet. Sie ergänzen sich je nach Anwendungsfall (Nachrüstung, Neubau etc.). Viele Systeme sind proprietär und somit nicht offen für die Weiterentwicklung und Kombination mit anderen Systemen. Die Bandbreite der Systeminteroperabilität reicht dabei von offenen Programmierschnittstellen mit dem freien Zugriff auf die Gerätefunktionen und -informationen über die Einbindung von Drittsystemen durch den jeweiligen Hersteller bis zu vollständig isolierten Systemen ohne die Möglichkeiten der Vernetzung mit anderen Systemen. Die Interoperabilität ist jedoch für die Bewertung im SRI entscheidend. Auch um zukünftige, heute noch nicht verfügbare Anwendungen zu implementieren ist eine offene, nicht proprietäre Technik zu bevorzugen.

Das Beispiel Alexa als Spracheingabe für smarte Produkte zeigt, dass die Haltung vieler Hersteller sich von abgeschlossenen, proprietären Lösungen hin zur Einbindung in Systeme anderer Hersteller wandelt, wenn hier das Marktpotenzial als groß genug eingeschätzt wird. Viele der bisher als geschlossen anzusehenden Systeme unterstützen mittlerweile die Amazon Web Services IoT-Plattform. Als Beispiel für die zunehmende Integration kann das „Busch-free@home“-System genannt werden, welches mittlerweile die Integration des Sonos Home Sound Systems und der Amazon Alexa Sprachassistentin bietet.12 1.3.4 DEFINITION SMARTE ANWENDUNGEN Smarte Anwendungen sind die dem Nutzer zur Verfügung stehenden Anwendungen seines Smart Home, die durch die Vernetzung der Devices ermöglicht werden. Dabei ist die verwendete Technologie, mit der diese Anwendung umgesetzt wird, irrelevant. Im Allgemeinen werden interoperable Systeme eine größere Vielfalt an Anwendungen ermöglichen. Eine Smart-Home-Anwendung beschreibt die konkrete Funktion, z.B. die präsenzabhängige Beheizung eines Wohnraums. Diese Anwendungen basieren in der Regel auf Sensoren, Aktoren, User Interfaces und ggf. auf der Möglichkeit, auf externe Daten zuzugreifen oder von außen die Komponenten zu erreichen. 1.3.5 DEFINITION DEVICES Klassischerweise werden zur Erfassung von Informationen sowie zur Ansteuerung von Komponenten im Smart Home Sensoren und Aktoren genutzt. Dies können beispielsweise Raumtemperaturfühler als Sensoren oder thermische Stellantriebe als Aktoren sein. Im Rahmen der Vernetzung und Integration in Smart-Home-Anwendungen kommen weitere Geräte hinzu. Dies können Haushaltsgeräte, Überwachungskameras oder auch Multimedia-Systeme sein, die sich nicht in eine klassische Sensor-/Aktor-Ebene unterteilen lassen. Weiterhin sind Bediengeräte oder Sprachassistenzsysteme (Amazon Echo, Google Home) vorhanden. Im Rahmen dieser Studie werden diese Geräte unter dem Namen Devices zusammengefasst, so dass eine erweiterte Definition klassischer Sensoren und Aktoren Anwendung findet. Devices können teilweise untereinander Informationen austauschen, teilweise erfolgt die Übermittlung nur an das zentrale Gateway. Ebenfalls können diese an eine Smart-Home-Technologie gekoppelt oder universell verwendet werden. Ein proprietärer Fensterkontakt stellt beispielsweise einen reinen Sensor dar, der nur Informationen im Rahmen einer spezifischen Smart-Home-Technologie zur Verfügung stellt. Dagegen sind schaltbare Steckdosen mit einem offenen Funkprotokoll häufig in der Lage, Zustandsin12 https://www.busch-jaeger.de/produkte/systeme/busch-free-at-home/

formationen von anderen Devies entgegenzunehmen und weiterzuleiten (Mesh-Netzwerke). Sprachassistenzsysteme können über bestimmte Smart-Home-Technologien hinweg agieren und dem Nutzer zur Verfügung stehen. Die Devices weisen sehr unterschiedliche Produktlebenszyklen auf: Lichtschalter und Heizungsanlagen sind sehr viel langlebiger als Gateways oder Smartphones. 1.3.6 DEFINITION SMART METER Es existiert keine einheitliche Definition von Smart Metern. Im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG §2) wird ein intelligentes Messsystem beschrieben, welches aus einer „modernen Messeinrichtung“ und einem „Smart Meter Gateway“ (SMGW) besteht. Abbildung 3 zeigt eine Definition der Begrifflichkeiten der Bundesnetzagentur (BNetzA).

Abbildung 3: Unterscheidung der Stromzähler13

13 Eigene Darstellung, basierend auf: https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Verbraucher/NetzanschlussUndMessung/SmartMetering/SmartMeter_node.html;jsessionid=7CAC3BCA602F63829C881F1770477640

Der Zeitplan zum Einbau moderner Messeinrichtungen und intelligenter Messsysteme ist in Abbildung 4 verdeutlicht. Bis zum 30. Juni 2020 müssen Messstellenbetreiber, die bei der BNetzA ihre Grundzuständigkeit angezeigt haben, 10 Prozent der auszustattenden Messstellen umrüsten.

iMS: Laut MsbG ab 2017, tatsächlich nach Aussage BSI möglicherweise Q1 2018 2017

2018

Nach: § 31ff. MsbG

mME: bis spätestens zum 30. Juni 2020 nach Anzeige der Grundzuständigkeit 10% der auszustattenden Messstellen (BNetzA)

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

…

2033

mME: 20 €/a; bei Neubau und Renovierung bis zur Fertigstellung*

mME

Verbraucher ab 100.000 kWh: ohne Deckel

iMS

Pflicht

Verbraucher 50.000-100.000 kWh, Erzeuger 30-100 kW: 200 €/a

Verbraucher 20.000-50.000 kWh: 170 €/a Verbraucher 10.000-20.000 kWh, Erzeuger 15-30 kW: 130 €/a Erzeuger 7-15 kW (8 Jahre ab Rollout-Start)

Verbraucher nach § 14a EnWG, 100 €/a

Verbraucher 6.000-10.000 kWh: 100 €/a

iMS

Option gMSB

Erzeuger ab 100 kW: ohne Deckel Erzeuger 1-7 kW: 60 €/a (Neuanlagen) Verbraucher 4.000-6.000 kWh: 60 €/a Verbraucher 3.000-4.000 kWh: 40 €/a Verbraucher 2.000-3.000 kWh: 30 €/a

Verbraucher bis 2.000 kWh: 23 €/a

BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.

Burchartz Titel der Präsentation

Abbildung 4: Einbaupflichten: Moderne Messeinrichtungen und intelligente Messsysteme14

Bis Ende 2032 müssen die mechanischen Ferraris-Zähler durch digitale Zähler ersetzt werden. Intelligente Messsysteme erlauben die Erfassung des Energieverbrauches mit hoher zeitlicher Auflösung und sind daher eine wichtige Voraussetzung für die zu erwartenden zeitvariablen Tarife und Lastmanagement-Funktionen in einem Smart Home/Smart Building sowie für die Entwicklung des Stromnetzes zu einem Smart Grid. Weiterhin dienen sie als Grundlage für eine sichere Messdatenkommunikation zur Unterstützung des Demand Side Managements.

14 Präsentation „mME und iMS: Einbaupflichten und Preisobergrenzen“ des BDEW

1.3.7 DEFINITION SMART GRID Ein Smart Grid beschreibt ein intelligentes Energienetz. Auf dem Weg vom konventionellen Energienetz, welches den Strom unidirektional von den zentralen Erzeugern zu den Verbrauchern leitet, zum Smart Grid, müssen unterschiedliche Technologiefelder weiterentwickelt werden. Neben dem Stromnetzausbau auf Seiten der Verteilnetzbetreiber ist das Smart Building / Smart Home als Teilnehmer am Energiemarkt ein wegbereitender Faktor dazu. Der BDEW definiert ein Smart Grid wie folgt: „Ein Smart Grid ist ein Energienetzwerk, das das Verbrauchs- und Einspeiseverhalten aller Marktteilnehmer, die mit ihm verbunden sind, integriert. Es sichert ein ökonomisch effizientes, nachhaltiges Versorgungssystem mit niedrigen Verlusten und hoher Verfügbarkeit“.15 In Abbildung 5 sind die Phasen und Schritte zur Erreichung einer intelligenten Energieversorgung in Deutschland auf der Basis von Smart Metern und Lastmanagement-Funktionen im Gebäude zu sehen. Es werden drei Phasen unterschieden, innerhalb derer zehn Schritte zur erfolgreichen Smart-Grid-Implementierung zu durchlaufen sind.

Abbildung 5: Schritte zum Smart Grid in Deutschland16 15 https://www.bdew.de/energie/smart-grids/ 16 https://www.bdew.de/media/documents/Pub_20130211_Roadmap-Smart-Grids.pdf, Seite 13

Die Grafik zeigt, dass wesentliche Technologiefelder in den Wirkungsbereich des Smart Home fallen. Haushalte nehmen mit dezentraler Energieerzeugung und Speicherung sowie der Flexibilisierung von Lasten und Energieerzeugung am Energiemarkt teil und stellen so Systemdienstleistungen für das Übertragungs- und Verteilnetz bereit. Die Netzbetreiber haben zum Anreiz der Bereitstellung von Systemdienstleistungen Produkte auf dem Energiemarkt platziert, die im folgenden Kapitel beschrieben werden. Haushalte als Teilnehmer am Energiemarkt Durch Energieerzeuger und Speicher in den Haushalten werden aus Energiekonsumenten mit der Digitalisierung auch Energieproduzenten, die am Energiemarkt teilnehmen können. Grundsätzlich gibt es derzeit oder zukünftig verschiedene Möglichkeiten am Energiemarkt teilzunehmen: - Spitzenlastreduktion - Handel am Spotmarkt - Bilanzkreismanagement - Netzengpassmanagement - Regelleistungsmarkt Je nach Vermarktungsansatz sind unterschiedliche Kommunikationstechnologien erforderlich. Daneben bietet sich nicht jeder der aufgezählten Ansätze für den privaten Sektor an. Aktuell können Haushalte zeitvariable Tarife über Hochtarif- und Niedertarifverträge nutzen, wenn sie mit einem Zweitarifzähler ausgestattet sind. So ist speziell für Wärmepumpen der Bezug elektrischer Energie über einen Zweitarifzähler möglich. Viele Anbieter machen heute allerdings keinen Unterschied zwischen Hoch- und Niedertarifen17. Durch Bündelung von mehreren Haushalten zu „virtuellen Kraftwerken“ oder „Schwarmbatterien“ können viele kleine Anlagen zu einer großen, vermarktungsfähigen Anlage gebündelt werden. Dafür ist jedoch eine Datenübertragung der jeweiligen Einzelanlagen zu einer, die Anlagen verwaltenden Zentrale (Energiedienstleister) notwendig. Auch zukünftige Modelle, wie variable Tarife als Anreiz zur Lastverschiebung, sollen berücksichtigt werden können. So können variable Lasten, z.B. durch Tarifsignale vom EVU, zu- und abgeschaltet werden.

17 https://www.stromseite.de/nachtstromanbieter/

2. METHODIK Der Schwerpunkt dieser Studie liegt auf Funktionen zum Energiemanagement. Daher bewertet der hier vorgeschlagene SRI das Ausstattungsniveau eines Gebäudes mit IuK-Technologien im Hinblick auf die Umsetzbarkeit von Funktionen. Diese sollen, bei Berücksichtigung der Anforderungen der Gebäudenutzer an Komfort und Gesundheit, geeignet sein, CO2-Emissionen zu reduzieren und regenerative Energien für die Versorgung des Gebäudes einzusetzen. Weitere Themenfelder von smarten Anwendungen, wie Multimedia- und Sicherheitsanwendungen, werden ebenfalls in die Bewertung mit einbezogen. Zur Schaffung einer möglichst breiten Anwenderbasis soll eine zeiteffiziente und damit kostengünstige Durchführung, Anwendung und Vergleichbarkeit des SRI möglich sein, beispielsweise durch Fachhandwerker oder Gebäudeenergieberater. Dies ermöglicht eine Reduktion und Komprimierung der möglichen Erhebungstiefe auf ein pragma tisches und praxistaugliches Maß. 2.1 ABGRENZUNG / VERGLEICH ZU ANDEREN ÄHNLICHEN AKTIVITÄTEN IM BEREICH SRI In der EPBD Novelle 2018 ist die freiwillige Anwendung eines Smart Readiness Indikators für Gebäude in den EU-Mitgliedsstaaten vorgesehen. Dieser soll von der EU Kommission entwickelt werden. Auf der EU-Ebene befasst sich ein Konsortium mit der Entwicklung eines Implementierungsvorschlags18. Das Projekt ist im Februar 2017 gestartet und lief bis Juli 2018. Nach Betrachtung der bisherigen Veröffentlichungen aus dem EU-Projekt unterscheidet sich die hier vorliegende Studie durch die folgenden Punkte: - Der hier definierte SRI soll eine „Hands-On“ Lösung in kompakter Form sein, der SRI soll bewusst einfach gehalten sein und als Leitfaden für die unterschiedlichen Stakeholder (Bauherren, Bewohner etc.) dienen. - Nach den vorliegenden Informationen wird das Kriterium der Interoperabilität in der EU-Studie bisher relativ wenig beachtet. - Der hier vorgeschlagene SRI ist ggf. nach Abschluss der EU-Studie unter Verwendung der Erkenntnisse aus der Studie zu erweitern. - In dem hier erarbeiteten SRI sind neben dem Anwendungsfeld Energie auch die Themen Unterhaltung, Sicherheit und AAL adressiert. Durch die erarbeitete Bewertungssystematik bleibt die Möglichkeit offen, die Gewichtung der einzelnen Anwendungsfelder flexibel anzupassen. Den Schwerpunkt bilden dabei aber energetische

18 https://smartreadinessindicator.eu/, Projekt wurde genehmigt in der Ausschreibung ENER/C3/2016-554 mit dem Titel „Unterstützung für die Einrichtung eines Smart-Readiness-Indikators für Gebäude und zugehörige Folgenabschätzung“.

Fragestellungen. Durch den Nutzen vieler Funktionen in mehreren Anwendungsfeldern ist es zielführend, in die Ausrichtung der Studie die Aspekte des gesamten Themengebietes Smart Living einzubringen. Zusätzlich kann eine weitreichendere Berücksichtigung des Themengebietes die Akzeptanz beim Anwender fördern. 2.2 ANFORDERUNGEN AN DIE BEWERTUNG Aus den vorhergehenden Kapiteln werden hier Anforderungen definiert, die schließlich zur Bewertungsmatrix führen. Die folgenden Punkte müssen konkret in die Bewertung einfließen: 1. Smartness-Grad der schon installierten smarten Anwendungen, Devices und IT-Infrastrukturen 2. Vorbereitung auf Erweiterung des Systems a. Infrastruktur i. Kommunikationsmöglichkeit ii. Stromversorgung iii. Anbindung an das Internet b. Interoperabilität und Datenoffenheit der schon installierten smarten Technologien i. im Hinblick auf die Vernetzung der Systeme innerhalb des Gebäudes ii. im Hinblick auf Steuerungsmöglichkeiten von außen – Cloudlösungen, Netzdienlichkeitsanwendungen Der notwendige Aufwand, mit dem sich Smart Home Anwendungen im realen Gebäude umsetzen lassen, bildet die Basis für den SRI. Daraus kann unter Betrachtung der vorhandenen Installation eine Bewertung von „bereits realisiert“ bis „in diesem Gebäude nicht möglich“ resultieren. Der SRI soll bewerten, inwieweit smarte Applikationen in einem Gebäude integriert sind und wie gut das Gebäude vorbereitet ist, mögliche Funktionen zu integrieren. Um dieser Anforderung zukunfts- und technologieoffen gerecht zu werden, müsste die Bewertung zum jeweiligen Zeitpunkt von einer fachkundigen Person durchgeführt werden, die die Möglichkeiten zur Einbindung der smarten Funktion zu diesem Zeitpunkt subjektiv bewertet. Als Beispiel sei genannt, dass eine mögliche Funktion heute nicht per Funkübertragung möglich ist (z.B. auf dem Markt nicht verfügbar oder technisch nicht realisierbar). Dadurch ist diese Funktion nicht umsetzbar, wenn keine Infrastruktur in Form einer Verkabelung im Gebäude vorhanden ist. Ändert sich die Situation und es wird ein Produkt 21

mit Funkkommunikation auf den Markt gebracht, müsste dieser Aspekt anders bewertet werden. Konsequenterweise müssten die Bewertungsverfahren weiterentwickelt und Anwender auf dem Gebiet der SRI-Bewertung geschult werden, wie dies z.B. bei den Gebäudeenergieberatern erfolgt. Die hier vorgestellte Matrix orientiert sich bei der Bewertung an den geltenden Normen zur Gebäudeautomation und Energieeffizienz DIN V 18599-11 (Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 11: Gebäudeautomation) und DIN EN 15232 (Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement). Hier sind Funktionen, unterteilt in unterschiedliche Gewerke, beschrieben, die in einem Gebäude vorhanden sein können, um dieses energieeffizient zu betreiben. Der Grad und die Güte von smarten Technologien im Hinblick auf die Energieeffizienz in Gebäuden wird in der DIN EN 15232 durch unterschiedliche Ausprägungen der Funktionen anhand einer Gebäudeautomationsklasse von A (höchste Effizienzklasse) bis D (geringste Effizienzklasse) bewertet. Durch unterschiedliche Anforderungen, Technologien und Zielsetzungen in Wohn- und Nichtwohngebäuden wurde diese grundlegende Struktur durch wohngebäudespezifische Parameter ergänzt. So finden sich im SRI Automatisierungsfunktionen der einzelnen Gewerke in unterschiedlichen Qualitätsstufen wieder, die in Summe zu einem unterschiedlichen hohen Smartness-Grad des Gebäudes führen. Die Logik des SRI orientiert sich an der Architektur des Ebenenmodells nach DIN EN ISO 16484-2 (siehe Abbildung 6), welches aktuellen und zukünftigen Smart-Home-Anwendungen gerecht wird. Dabei sind in einem Smart Home die folgende Ebenen besetzt: - Bedien-Funktionen - Management-Funktionen - Verarbeitungs-Funktionen - Eingabe- und Ausgabefunktionen (E/A-Funktionen), bspw. Aufnahme von Sensordaten oder Ansteuerung von Aktoren

Abbildung 6: Erweitertes Ebenenmodell nach DIN EN ISO 16484-2

Die Bedien-Funktionen können auf Objekte in allen Ebenen des Modells zugreifen. Für die Management-Funktionen, die sich durch die Interoperabilität zwischen den smarten Applikationen kennzeichnen, muss eine Kommunikationsmöglichkeit gegeben sein. Hier wurde das ursprüngliche Modell aus der Norm um die Kommunikationsebenen „Kommunikation extern“ und „Kommunikation intern“ erweitert. Die Ausstattung eines Gebäudes (Installation) definiert den Umfang der E/A-Funktionen (Sensor/Aktor-Ebene). Zu den Verarbeitungs-Funktionen gehören lokale Automatisierungs lösungen. Können diese lokalen Verarbeitungs-Funktionen über eine Kommunikationsschnittstelle von einer übergeordneten Instanz gesteuert oder Daten ausgetauscht werden, ist die Voraussetzung geschaffen, Management-Funktionen zu realisieren. Daher wird der SRI im Wesentlichen durch Eigenschaften wie Durchgängigkeit19 zwischen den Ebenen der Management-Funktionen sowie den Verarbeitungs- und E/A-Funktionen beeinflusst. Die Berücksichtigung von Offenheit20 und Interoperabilität21 bei der Gestaltung des SRI setzt eine intensive Betrachtung von Produkten unterschiedlicher Hersteller voraus. In dieser Studie wurde dem Aspekt der Herstellerneutralität des Indikators der Vorzug gegeben. 19 Durchgängigkeit bedeutet, dass Prozessinformationen, die an irgendeiner Stelle im System anfallen, systemweit verfügbar gemacht werden können. Eine hohe Durchgängigkeit ermöglicht es auch, komplexe Funktionen zu erstellen und zu programmieren 20 Offenheit: Schnittstellen und wesentliche Eigenschaften sind offengelegt, so dass die Integration der Komponenten in übergeordnete Anwendungen ohne großen Aufwand möglich ist. 21 Interoperabilität: Komponenten unterschiedlicher Hersteller lassen sich ohne großen Aufwand zusammenschalten bzw. lassen sich im Falle eines Austausches durch Geräte anderer Hersteller ersetzen.

3. BEWERTUNGSSYSTEMATIK SRI 3.1 GRUNDSÄTZLICHES ZUR BEWERTUNG Aufgrund der vorangegangenen Betrachtungen wird folgende Bewertungssystematik vorgeschlagen. Bei der Systematik des SRI stehen die verschiedenen Anwendungsfelder im Fokus. Der Gesamtindikator ergibt sich aus der Summe von anwendungsspezifischen Einzelindikatoren in Verbindung mit einem Gewichtungsfaktor, der es erlaubt, den Anwendungsschwerpunkt von Gebäuden bei der Kalkulation des SRI zu berücksichtigen. Ursprünglich war eine weitere Unterscheidung nach Nutzungszweck des Gebäudes vorgesehen, so dass beispielsweise (Studenten-)Wohnheime, Seniorenresidenzen usw. auswählbar wären. Einerseits wäre hierbei aber weiterhin eine subjektive Beurteilung vorhanden, andererseits würde dieser Ansatz die Übersichtlichkeit der Bewertungsmatrix einschränken sowie ggfs. nicht für alle Nutzungstypen anwendbar sein. Über die Wahl der unterschiedlichen Anwendungsfelder und deren Gewichtung kann jedoch die gebäudespezifische Nutzung in die Bewertung einbezogen werden. Weiterhin wurden die Möglichkeiten netzdienlich zu handeln bei der Bewertung berücksichtigt.

SRIGesamt = SRIEnergie ∙ gEnergie + SRIKomfort ∙ gKomfort + SRIAAL ∙ gAAL + SRISicherheit ∙ gSicherheit + SRIUnterhaltung ∙ gUnterhaltung + SRINetzdienlichkeit ∙ gNetzdienlichkeit SRIx: Bewertung der Gebäudeausstattung für den Bereich x. gx: Gewichtungsfaktor, mit dem die Bedeutung des Bereiches für das betrachtete Gebäude ausgedrückt wird.

3.2 BESCHREIBUNG DER BEWERTUNGSMATRIX Die in der Matrix bewertbaren Applikationen orientieren sich soweit möglich an den Definitionen in der DIN V 18599-11 und DIN EN 15232. Die in der DIN V 18599-11 „Energe tische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 11: Gebäudeautomation“ beschriebenen Automatisierungsgrade wurden um für die Bewertung des SRI wichtige Punkte erweitert. Die folgende Abbildung zeigt den systematischen Aufbau des SRI-Bewertungsschemas am Beispiel der Applikation „Wärmeübergabe“ in der Funktionsgruppe „Heizung“. Die einzelnen Abschnitte der SRI-Bewertungsmatrix werden im Anschluss ausführlich beschrieben.

Abbildung 7: SRI-Bewertungsschema am Beispiel „Heizung“ mit der Applikation „Wärmeübergabe“ 26

Der grundsĂ¤tzliche Aufbau der Matrix ist in den folgenden Abbildungen detailliert zu sehen. Spalte A bis D: Funktionsgruppen und darin realisierte Applikationen und Optionen

Abbildung 8: Aufbau Matrix â€“ Funktionsgruppen und Applikationen bzw. Optionen

Abbildung 9: Aufbau Matrix â€“ Berechnungswerte und Gewichtung sowie Anforderungen an Sensorik und Aktorik

Spalte E bis G: Berechnungswerte und Gewichtung Spalte H bis AG: Anforderungen an Sensorik und Aktorik, die fĂźr die jeweilige Applikation bzw. Option notwendig sind.

Abbildung 10: Aufbau Matrix â€“ Anforderungen Kommunikation, Bewertungsbereich und Zwischenergebnisse

Spalte AH bis AR: Anforderungen an die Kommunikationsinfrastruktur Spalte AS bis AY: Bewertungsbereich, welche Applikationen bzw. Optionen bereits realisiert sind oder inwieweit die Infrastruktur dafĂźr vorhanden ist. Spalte AZ und BA: Zwischenergebnisse der Bewertung der Ausstattung

Abbildung 11: Aufbau Matrix – Gewichtung für Bereich SRI und Berechnung Bereich SRI

Spalte BD bis BJ: Gewichtung für die einzelnen Bereiche der SRI-Systematik Spalte BL bis BR: Berechnung der einzelnen Bereiche der SRI-Systematik Beschreibung der unterschiedlichen Bereiche der Matrix Funktionsgruppen und Applikationen In „Funktionsgruppen und Applikationen“ sind die (smarten) Anwendungen aufgeführt, die bei der Ermittlung des SRI berücksichtigt werden sollen. Die Funktionsgruppen 1-9 beziehen sich auf die Energieeffizienz, 10 auf die Sicherheit, 11 auf Unterhaltung, 12 auf AAL, 13 auf Elektromobilität und 14 auf allgemeine Gebäudefunktionen: 30

Funktionsgruppe Energieeffizienzanwendungen 1. Heizung 2. Wohnungslüftung 3. Trinkwassererwärmung 4. Beleuchtung 5. Sonnenschutz 6. Lastmanagement / elektrische Verbraucher 7. Energiespeicher 8. Energieerzeugung 9. Monitoring & Betriebsoptimierung Funktionsgruppe Sicherheit 10. Sicherheit Funktionsgruppe Unterhaltung 11. Unterhaltung Funktionsgruppe AAL 12. AAL Funktionsgruppe Elektromobilität 13. Elektromobilität Funktionsgruppe Allgemeine Gebäudefunktionen 14. Gebäude allgemein In den Funktionsgruppen sind Applikationen und deren mögliche Ausbaustufen angeordnet (siehe beispielhaft Abbildung 12). Die Ausbaustufen orientieren sich an den in der DIN EN 15232 genannten Stufen, die für die Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden relevant sind.

Funktionsgruppe Applikation Ausbaustufen Optionen

Abbildung 12: Bewertungsmatrix – Funktionsgruppen

In der Spalte G (Abbildung 9) ist die jeweilige Ausbaustufe der Applikation hinsichtlich ihrer Smartness vorbewertet. Anforderungen an die Sensorik und Aktorik In den Spalten H bis AG (Abbildung 9) sind die Anforderung an Sensorik und Aktorik angegeben. • Präsenzsensor (Applikation + Kommunikation) • Außentemperatursensor • motorisch betreibbare Stellantriebe • Zeitschaltuhr mit Kommunikation zum Aktor • Raumtemperatursensor • Fenster-/Türkontakt • regelbare Pumpe • Differenzdruckmessung • frequenzgesteuerter Lüfter • CO2- Sensor 32

• Feuchtigkeitssensor (Innen und Außen) • frequenzgesteuerter Verdichter • Temperaturfühler Trinkwarmwasser (TWW) • elektronisch betreibbares Mischventil • Strahlungssensor • Tageslichtsensor • motorisch betriebener Antrieb • Schaltaktor im Verteilerschrank • Unterputzschaltaktor • Leistungsmesser pro Stromkreis / Raum in Verteilerschrank • Leistungsmesser pro Stromverbraucher • schaltbare Zwischenstecker • Rauch-, Gas-, Wassersensor • Kamera • Fensterbruchsensor • elektronisches Türschloss Die jeweiligen Anforderungen wurden im Vorfeld den Ausbaustufen der Applikationen zugeordnet. Für eine Regelung der Raumtemperatur über Präsenzerfassung ist beispielsweise ein Präsenzsensor erforderlich (siehe Abbildung 13).

Abbildung 13: Bewertungsmatrix – Anforderungen Kommunikation

In den Spalten AH bis AR (Abbildung 10) sind die Anforderung an die Kommunikation vorgegeben: • Kommunikationsschnittstelle intern • offene Kommunikationsschnittstelle extern • Kommunikation zu Sensoren/Aktoren:- Funk möglich? • Kommunikation zu Sensoren/Aktoren:- Powerline Communication (PLC) möglich? • Kommunikation zu Sensoren/Aktoren:- Leerrohr vorhanden? • Kommunikation zu Sensoren/Aktoren:- LAN möglich? • Netzspannungsversorgung Sensor/Aktor notwendig? • Breitbandinternet • Messeinrichtung zur Wärmeerfassung (Wärmemengenzähler, Impulskontakt) • moderne Messeinrichtung gem. § 2 MsbG • Smart Meter Gateway § 2 MsbG Die den Ausbaustufen zugeordneten Anforderungen sind durch Zahlen gekennzeichnet, wenn sie gleichzeitig für eine gewichtete Punktevergabe in der Bewertung genutzt werden. So lässt sich bei Erstellung der Matrix für jede Applikation die Kommunikationsfähigkeit speziell bewerten. Abbildung 14 zeigt die Gewichtung der „Anforderung Kommunikation“ für die Applikation „Regelung der Raumtemperatur“. 34

Abbildung 14: Bewertungsmatrix â€“ Anforderungen Kommunikation

Abbildung 15: Bewertungsmatrix â€“ Bewertung vorhandene Infrastruktur

Die Spalten AS bis AY „Bewertung vorhandene Infrastruktur“ (Abbildung 15: gelb markiert) ermöglichen das Vorhandensein von bestimmten Ausbaustufen und deren Interoperabilität zu bewerten. Je nach Ausbaustufe verbirgt sich hinter der Zelle ein Drop-DownMenü für die Werte von 0 bis 3 (0: Applikation nicht vorhanden, 1: Applikation vorhanden, ohne Kommunikation, 2: Applikation vorhanden, mit interner Kommunikation oder 3: Applikation vorhanden, mit externer Kommunikation) oder 0 und 1 (Kommunikationstechnik vorhanden/nicht vorhanden) entsprechend der Zuordnung zur Kommunikationsfähigkeit im Ebenenmodell (siehe Abbildung 16).

Abbildung 16: Ebenenmodell mit Korrelation zur Bewertungsmatrix

In den Kommentarfeldern sind die Auswahlmöglichkeiten beschrieben, die sich auf die Logik im Ebenenmodell beziehen. Die möglichen Optionen für die Zeile „Automatische örtliche Regelung“ sind in Abbildung 17 dargestellt. Hier werden die Optionen „1: Örtliche Regelung“, „2: Örtliche Regelung mit interner Kommunikation“ und „3: Örtliche Regelung mit externer Kommunikation“ angeboten.

1: Örtliche Regelung 2: Örtliche Regelung mit interner Kommunikation 3: Örtliche Regelung mit externer Kommunikation

Abbildung 17: Bewertungsmöglichkeit für „Regelung der Raumtemperatur“

Dadurch kann der Nutzer der Bewertungsmatrix anhand der im Gebäude vorgefundenen Technologie eine Auswahl durchführen, die die Applikation hinsichtlich der Offenheit bewertbar und vergleichbar macht. Daneben gibt es Ausbaustufen bei denen sich aufgrund der Technik nur eine Auswahl von 0 = nicht vorhanden und 1 = vorhanden anbietet. Entsprechend ist das Drop-Down-Menü in der Bewertungsspalte AS „(Welche) Technik vorhanden?“ vorkonfiguriert. Wird eine Ausbaustufe als nicht vorhanden ausgewählt, kann über die folgenden Spalten (AT bis AW) die vorhandene Infrastruktur bewertet werden: - Kommunikation zu Sens./Akt.n:- Funk möglich? - Kommunikation zu Sens./Akt.n:- Powerline Communication (PLC) möglich? - Kommunikation zu Sens./Akt.n:- Leerrohr vorhanden? - Kommunikation zu Sens./Akt.n:- LAN möglich bzw. vorhanden?

Über diese Auswahl, in Verbindung mit den Gewichtungsfaktoren in den Spalten, wird so die Bereitschaft im Gebäude bewertet, smarte Applikationen zu integrieren. Für jede Zeile, also jede mögliche Ausbaustufe einer Applikation, wird in Spalte AZ eine Punktzahl berechnet. Die Punktzahl erreicht den maximalen Wert, wenn die Applikation mit höchster Interoperabilität bereits installiert ist und zusätzlich die infrastrukturellen Voraussetzungen zur Erweiterung / Variation der Technik gegeben sind. 3.2.1 BESCHREIBUNG DER BERECHNUNGSFORMELN Ist eine Bewertung eingegeben, erfolgt in der Matrix folgende Berechnung: Unterscheidung in Berechnung einer Applikation und einer Option. PunktzahlApplikation = Punkte für realisierte Applikation + ∑ Punkte für realisierte Kommunikationsart + ∑ Punkte für vorbereitete Infrastruktur vorbereitete Infrastruktur = Punkte aus Spalten AJ bis AM realisierte Kommunikationsart = Punkte aus Spalten AH und AI realisierte Applikation = Punkte aus Spalte G Bei einer Option ergibt sich die maximale Punktzahl gemäß Spalte G wenn die Option realisiert ist. Ist die Option nicht realisiert, aber durch die Infrastruktur vorbereitet, wird dieser Zustand mit der Hälfte der maximalen Punktzahl dieser Option bewertet. PunktzahlOption = Punkte für realisierte Option oder wenn nicht realisiert, aber Infrastruktur vorhanden PunktzahlOption = 1/2 Punktzahl für realisierte Option

realisierte Option = Punkte aus Spalte G

Diese Systematik setzt sich durch die gesamte Matrix fort. Da einzelne Applikationen mehrere Bereiche betreffen können, wird über die Spalten BD bis BJ eine Gewichtung zur Zuordnung von Applikation zu SRI-Bereichen vorgenommen (Abbildung 18).

Abbildung 18: Zuordnung zu SRI-Bereichen

Bei der Gewichtung in diesen Spalten wird nicht die Ausbaustufe der Applikation bewertet/gewichtet (das erfolgt in Spalte G). Diese Gewichtung beschreibt nur inwieweit eine Ausbaustufe der Applikation den jeweiligen SRI-Bereichen zuzuordnen ist. PunktzahlBereich_AAL = Punkte Ausstattung X Gewichtungsfaktor_AAL So berechnet sich zeilenweise eine Punktzahl für die einzelnen SRI-Bereiche. Die Summe dieser für jede Zeile berechneten Werte ergibt für jeden Bereich einen Bereichs-SRI. 39

Die einzelnen Bereichs-SRI lassen sich entsprechend der beschriebenen Logik in Kapitel 3.1 in einen Gesamt SRI umrechnen. Mit einem als sinnvoll angesehen Schwerpunkt auf Energie, bietet sich die Gewichtung wie in Tabelle 2 aufgeführt an. Dabei soll die Hälfte der Gewichtung direkt durch Energieanwendungen abgedeckt sein. Mit weiteren 20 Prozent durch die Bewertung der Netzdienlichkeit ergibt sich eine Gewichtung von 70 Prozent für den Gesamtbereich unter Strom- und Wärmegesichtspunkten. Hieraus ist ein guter Kompromiss zwischen dem Fokus auf Energieanwendungen und Berücksichtigung der Aspekte Komfort, AAL, Sicherheit und Unterhaltung gegeben. Tabelle 2: Mögliche Gewichtungsfaktoren SRI mit Schwerpunktlegung auf Energieanwendungen

Bereich

gEnergie

Gewichtungsfaktor

gStrom

25 %

gWärme

25 %

gKomfort

10 %

gAAL

gSicherheit

10 %

gUnterhaltung

gNetzdienlichkeit

20 %

In der Anwendung des SRI ist durchaus denkbar, die Gewichtung anzupassen, wie bereits in der Einführung zur Bewertungssystematik in Kapitel 3.1 angedeutet. Dabei können sowohl gebäude- und nutzungsspezifische Besonderheiten als auch technologische Neuerungen eine Neuausrichtung der Gewichtung erforderlich erscheinen lassen. Dabei muss geprüft werden, inwieweit eine Vergleichbarkeit unterschiedlicher Gebäude durch Anpassungen der Gewichtung weiter gegeben ist.

3.3 AUFLISTUNG DER FUNKTIONSGRUPPEN, APPLIKATIONEN UND AUSBAUSTUFEN Die in der Bewertungsmatrix aufgeführten Funktionsgruppen und die darin enthaltenden Applikationen werden im Folgenden aufgelistet und beschrieben. 3.3.1 FUNKTIONSGRUPPE HEIZUNG Die Funktionsgruppe „Heizung“ lässt sich unterteilen in die Bereiche „Wärmeerzeugung“, „Wärmeübergabe“ und „Wärmeverteilung“. Die Art des Wärmeerzeugers (fossiler oder regenerativer Brennstoff, Temperaturniveau etc.) wird nicht explizit bewertet, da diese für die Bewertung der Smartness nicht alleine aussagekräftig ist. Die Funktionsgruppen Energieerzeugung, Energiespeicherung sowie Monitoring & Betriebsoptimierung bilden jedoch die Möglichkeiten hinsichtlich Netzinteraktion, variabler Energieerzeugung und -speicherung sowie Verbrauchsmonitoring mit ab. Moderne Wärmeerzeuger mit Schnittstellen und flexibler Regelstruktur werden somit in Summe positiver bewertet. 1 Wärmeübergabe Regelung der Raumtemperatur: Lässt eine Bewertung der Einzelraumtemperaturregelung entsprechend der vorhandenen Technik zu. Optional zu bewerten ist eine Regelung über Zeitprogramm, Präsenzerfassung und Absenktemperatur bei Fensteröffnung. 2 Wärmeerzeugung Die Rubrik „Regelung der Vorlauftemperatur“ bezieht sich auf die Möglichkeiten, die Vorlauftemperatur zu regeln. Neben der witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung (Standard) wird die bedarfsgerechte Vorlauftemperaturregelung zur Bewertung angeboten. Hierbei werden Informationen aus den jeweiligen Räumen gesammelt und ein Wert für die erforderliche Vorlauftemperatur berechnet, die dem Wärmeerzeuger übermittelt wird. Diese Variante erfordert eine höhere Vernetzung von Aktoren und Sensoren, bringt einen höheren Smartnessgrad mit sich und stellt für die Umsetzung bei nicht Vorhandensein hohe Ansprüche an die Infrastruktur. 3 Wärmeverteilung Regelung der Umwälzpumpen: Die drei Ausbaustufen „keine Regelung“, „verschiedene Drehzahlstufen“ und „stufenlose Drehzahlregelung“ beziehen sich auf die Bauart der Umwälzpumpe. Über die Auswahl im Dropdown Menü lässt sich entsprechend des Ebenenmodells hier eine Pumpe „ohne Kommunikation“, „mit interner Kommunikation“ und

„mit externer Kommunikation“ auswählen. Kommunikationsschnittstellen zur Auslesung der Betriebsparameter sowie zur Steuerung der Pumpendrehzahl sind für eine Vielzahl von Betriebsoptimierungsmaßnahmen erforderlich. Das Monitoring der Leistungsaufnahme der Pumpe sensibilisiert den Nutzer für den Energieverbrauch. Tabelle 3: Funktionsgruppe Heizung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 1. Heizung 1

Wärmeübergabe: Regelung der Raumtemperatur

1.1

Keine oder manuelle Regelung

1.2

Automatische örtliche Regelung

1.2a

Regelung über Präsenzerfassung

1.2b

Regelung über Zeitprogramm

1.2c

Absenktemperatur bei Fensteröffnung

Wärmeerzeugung: Regelung der Vorlauftemperatur

2.1

Keine Regelung, konstante Vorlauftemperatur

2.2

Witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung

2.3

Bedarfsgeführte Vorlauftemperaturregelung (in Abhängigkeit der Raumtemperaturen)

Wärmeverteilung: Regelung der Umwälzpumpen

3.1

Keine Regelung, feste Drehzahl

3.2

Einstellung verschiedener Drehzahlstufen

3.3

Stufenlose Drehzahlregelung

3.3.2 FUNKTIONSGRUPPE WOHNUNGSLÜFTUNG Die Funktionsgruppe Wohnungslüftung wird unterteilt in die beiden Applikationen: 4 Regelung des Luftvolumenstroms Über den Luftvolumenstrom wird eine geforderte Luftwechselrate erreicht. Neben konstanten vorgegebenen Luftwechselraten lässt sich aber auch ein Betrieb in Abhängigkeit von der Raumluftqualität umsetzen. Bei dieser Betriebsart wird bei gleicher Luftqualität viel Energie eingespart. So wird in den Ausbaustufen zwischen der möglichen Drehzahlregelung und optionalen Regelstrategien wie z.B. „CO2-geführter Betrieb“ oder „Luftfeuchtigkeitsgeführter Betrieb“ unterschieden. 5 Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung minimiert Wärmeverluste durch die Lüftungsanlage. Eine Kommunikation der Betriebsparameter zum Monitoring und zur Steuerung der Rückgewinnung in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur und Außenlufttemperatur ist eine Möglichkeit, die 42

eine offene Kommunikationsschnittstelle erforderlich macht. Dies ist ebenfalls für eine Bypass-Schaltung im Sommer notwendig, so dass beispielsweise in den kühleren Nachtstunden die Zuluft nicht durch die Abluft erwärmt wird. So bietet die Matrix bei Punkt 5.2. die Bewertungsmöglichkeiten entsprechend des Ebenenmodells von 0 bis 3. Tabelle 4: Funktionsgruppe Wohnungslüftung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 2. Wohnungslüftung 4

Regelung des Luftvolumenstroms

4.1

Keine Regelung oder mehrstufige Regelung manuell

4.2

Drehzahlregelung automatisch

4.2a

Luftfeuchtigkeitsgeführte Regelung

4.2b

CO2-geführte Regelung

4.2c

Präsenzerfassung

4.2d

Zeitprogramm

Wärmerückgewinnung

5.1

Wärmerückgewinnung ohne oder mit manueller Sommer- /Winterumschaltung

5.2

automatische Sommer- /Winterumschaltung

5.2a

witterungsgeführte Sommer- /Winterumschaltung

3.3.3 FUNKTIONSGRUPPE TRINKWARMWASSERERWÄRMUNG Die Funktionsgruppe Trinkwassererwärmung wird unterteilt in die beiden Applikationen: 6 Warmwassererzeugung Um eine technologieoffene Bewertung zu gewährleisten wird hier nur die Regelung in thermostatischer und elektronischer Regelung unterschieden. Als Option zu der elektronischen Regelung ist die zeitgesteuerte Regelung in die Bewertungsmatrix geflossen. 7 Warmwasserverteilung Für die Trinkwarmwasserverteilung wird unterschieden, ob es eine Zirkulationspumpe gibt, die elektrisch regelbar ist oder nicht. Unterschieden wird zwischen einer zeitabhängigen Regelung oder einer bedarfsabhängigen Regelung, bei der z.B. durch Kommunikation mit einer zentralen Steuerungseinheit während Abwesenheitszeiten der Nutzer (Urlaub) das Standardzeitprogramm durch ein Urlaubsprogramm ersetzt wird. Wegen der Möglichkeiten der Kommunikation mit anderen Systemen, ist auch hier wieder im Dropdown-Menü eine Bewertung von 0 bis 3 entsprechend des Ebenenmodells vorgesehen.

Tabelle 5: Funktionsgruppe Trinkwarmwassererwärmung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 3. Trinkwarmwassererwärmung 6

Warmwassererzeugung

6.1

Thermostatische Regelung

6.2

Elektronische Regelung (inkl. Frostschutz)

6.2a

zeitgesteuerte Regelung

Warmwasserverteilung (Zirkulationspumpe)

7.1

Keine Regelung / An/Aus-Regelung manuell

7.2

An/Aus-Regelung zeitabhängig

7.3

Bedarfsabhängige Regelung

3.3.4 FUNKTIONSGRUPPE BELEUCHTUNG 8 Regelung bzw. Steuerung des Kunstlichtes Unterschieden wird in Standardinstallation, wo der Ein/Aus-Schalter fest mit dem entsprechenden Lichtkreis elektrisch verbunden ist, und einer zentralen Steuerung einzelner Lichtkreise. Für die zentral ansteuerbaren Lichtkreise sind die Optionen „Tageslichtabhängigkeit“, „Präsenzsteuerung“ und „Zeitsteuerung“ bewertbar. Tabelle 6: Funktionsgruppe Beleuchtung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 4. Beleuchtung 8

Regelung bzw. Steuerung des Kunstlichtes

8.1

Ein/Aus-Schalter fest verkabelt mit Lichtkreis

8.2

zentrale Steuerung einzelner Lichtkreise

8.2a

Tageslichtabhängigkeit

8.2b

Präsenzsteuerung

8.2c

Zeitsteuerung

3.3.5 FUNKTIONSGRUPPE SONNENSCHUTZ 9 Regelung bzw. Steuerung des Sonnenschutzes Bewertbar sind die manuellen oder automatisch betriebenen Sonnen- und Blendschutzeinrichtungen mit den Optionen „zeitgesteuert“ und „strahlungsabhängig“. Tabelle 7: Funktionsgruppe Sonnenschutz: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 5. Sonnenschutz 9

Regelung bzw. Steuerung des Sonnenschutzes

9.1

Manueller oder manuell gesteuerter motorischer Sonnen- bzw. Blendschutz

9.2

Automatisch betriebener Sonnen- bzw. Blendschutz

9.2a

zeitgesteuert

9.2b

Strahlungsabhängig

3.3.6 FUNKTIONSGRUPPE LASTMANAGEMENT / ELEKTRISCHE VERBRAUCHER Die Funktionsgruppe Lastmanagement /elektrische Verbraucher wird unterteilt in die beiden Applikationen: 10 Schaltbare Verbraucher Unterschieden wird hier zwischen einer festen nicht schaltbaren Verkabelung und einer zentralen Steuerung einzelner Stromkreise. Diese Stromkreise können beispielsweise logisch nach angeschlossenen Verbrauchern bzw. Verbrauchertypen (Beleuchtung, Haushaltsgeräte) unterteilt sein. Die Anforderungen an Sensorik / Aktorik können je nach Umsetzung unterschiedlich sein. So ist ein Schaltrelais im Stromkreisverteiler zur Realisierung ebenso denkbar wie Unterputzschaltaktoren, die direkt an den Steckdosen montiert werden. 11 Stromverbräuche erfassen Das Erfassen von Stromverbräuchen ist Voraussetzung für ein Monitoring. Dabei wird unterschieden in Gesamtstromverbrauch erfassen und kommunizieren (intern oder extern) sowie einer genaueren örtlichen Auflösung der Erfassung (stromkreis- oder sogar stromverbrauchergenau). Die zeitlich auflösbare Erfassung des Gesamtstromverbrauchs lässt sich über Smart Meter und Smart Meter Gateways abbilden. Die Bewertung der stromverbrauchergenauen Erfassung setzt eine weitere Messtechnik im Gebäude voraus, diese lässt sich zukünftig über Signalverarbeitung im Smart Meter Gateway („non-intrusive appliance load monitoring“ (NIALM)22 realisieren. In der aktuellen Version soll dies zweckmäßigerweise auf diese Weise erfolgen, damit die mengen- und spitzenlastrelevanten Verbraucher erfasst werden. 22 https://www.cse.fraunhofer.org/hs-fs/hub/55819/file-14742612-pdf/docs/nialm-ieee-2011.pdf

Tabelle 8: Funktionsgruppe Lastmanagement / elektrische Verbraucher: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen

6. Lastmanagement / elektrische Verbraucher 10

Schaltbare Verbraucher

10.1

Stromverbraucher sind nicht schaltbar

10.2

zentrale Steuerung einzelner Stromkreise

Stromverbräuche erfassen

11.1

Gesamtstromverbrauch erfassen

11.2

Gesamtstromverbrauch kommunizieren an EVU

11.3

Stromverbrauch Stromkreis erfassen

11.4

Stromverbrauch stromverbrauchergenau erfassen

3.3.7 FUNKTIONSGRUPPE ENERGIESPEICHER Durch die Vielzahl an möglichen Varianten und Bauarten wird hier nur zwischen Stromund Wärmespeicher unterschieden. 12 Stromspeicher Für Energieeffizienzanwendungen und internes sowie externes Lastmanagement ist für die Bewertung von Interesse, ob ein installierter Stromspeicher durch ein externes Signal gesteuert werden kann. 13 Wärmespeicher Wärmespeicher ermöglichen eine zeitliche Varietät in der Wärmebereitstellung. Besonders für Kraft-Wärme-Kopplung Anwendungen wird bei wärmegeführtem Betrieb durch einen Wärmespeicher Flexibilität gegeben. Neben fixen Parametern wie der Größe und der Beladungs- und Endladungsleistung interessiert hier der Ladezustand, der aus Temperaturwerten berechnet werden kann. Auch für elektrisch betriebene Wärmepumpen ist eine Erfassung des Ladezustandes, vor dem Hintergrund künftig zu erwartender variabler Tarifstrukturen, als positiv zu bewerten.

Tabelle 9: Funktionsgruppe Energiespeicher: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 7. Energiespeicher 12

Stromspeicher

12.1

nicht vorhanden oder ohne Steuerung vorhanden

12.2

Steuerung zur Be- und Entladung von außen

Wärmespeicher

13.1

nicht vorhanden oder ohne Steuerung vorhanden

13.2

Ladezustand erfassen (Temperatur)

3.3.8 FUNKTIONSGRUPPE ENERGIEERZEUGUNG Zusätzlich zu der Wärmebereitstellung werden hier noch Stromerzeuger betrachtet sowie gekoppelte Anlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung. 14 Erzeugungsarten Unterschieden wird in reine Stromerzeugung oder gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung mit stromgeführtem oder wärmegeführtem Betrieb. Dabei wird hier die Fähigkeit der Erzeugungsanlage bewertet, strom- oder wärmegeführt betrieben zu werden und nicht das Vorhandensein z.B. einer zeitlich flexiblen Wärmesenke (z.B. Wärmespeicher).

15 Stromerzeugung Durch eigene Stromerzeugung wird die Teilnahme als Energielieferant am Energiemarkt ermöglicht. Dazu ist interessant, ob die Anlage aus der Ferne von extern regelbar ist, und die sonstigen Voraussetzungen gegeben sind, die Erzeugungsanlage in ein virtuelles Kraftwerk einzubinden. Tabelle 10: Funktionsgruppe Energieerzeugung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 8. Energieerzeugung 14

Erzeugungsarten

14.1

Stromerzeugung

14.2

gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung - stromgeführter Betrieb

14.3

gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung - wärmegeführter Betrieb

Stromerzeugung

15.1

Energieerzeugung nur manuell regelbar ein / aus

15.2

Energieerzeuger automatisch regelbar

15.2a

mit Einspeisebegrenzung

15.2b

von extern zu- du abschaltbare Erzeugung

15.2c

Erzeugungsanlage ist in virtuelles Kraftwerk einbindbar - Flexibilität + Verkabelung ist gegeben

3.3.9 FUNKTIONSGRUPPE MONITORING & BETRIEBSOPTIMIERUNG Die Funktionsgruppe Monitoring & Betriebsoptimierung setzt auf der bestehenden Technik auf. Es geht um die Transparenz und Visualisierung von Energieverbräuchen und Betriebsparametern. 16 Monitoring Stromverbrauch Erfassen und Kommunizieren des Stromverbrauchs. 17 Monitoring Wärmeverbrauch Erfassen und Kommunizieren des Wärmeverbrauchs. 18 Betriebsoptimierung Erfassung und Kommunikation von Betriebszuständen und Hilfsenergieeinsatz. Künftig ist in diesem Bereich eine zunehmende Entwicklung von Lösungen zu erwarten, die neben der Datenerfassung eine Datenverdichtung und -auswertung zur Beurteilung

von Betriebszuständen und der Effizienz erlauben. Weiterhin werden Lösungen entstehen, die die physikalische Inspektion von gebäudetechnischen Anlagen ergänzen bzw. ersetzen sollen. Tabelle 11: Funktionsgruppe Monitoring & Betriebsoptimierung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 9. Monitoring & Betriebsoptimierung 16

Monitoring Stromverbrauch

16.1

Stromzählerstand wird analog erfasst (Option Kommunikation)

16.2

Stromzählerstand wird digital erfasst (Option Kommunikation)

16.3

Stromlastprofil wird in 15 Minuten Schritten erfasst (Option Kommunikation)

16.4

Verbrauchergenaue Erfassung (Optional Kommunikation)

Monitoring Wärmeverbrauch

17.1

Brennstoff-/Energieeinsatz wird erfasst (Optional Kommunikation)

17.2

Wärmeproduktion wird erfasst (Optional Kommunikation)

17.3

Wärmeverbrauch wird erfasst (Optional Kommunikation)

17.4

Wärmeverbrauch wird separiert nach Heizkreisen erfasst (Optional Kommunikation)

17.5

Warmwasserverbrauch wird erfasst (Optional Kommunikation)

Betriebsoptimierung Weiterverarbeitung der aufgenommenen Betriebszustände des Wärmeerzeugers zur Betriebsoptimierung (Optional Kommunikation)

18.1

18.2

Erfassung des Hilfsenergieeinsatzes (Optional Kommunikation)

3.3.10 FUNKTIONSGRUPPE SICHERHEIT Unterteilt in die Applikationen: 19 Schutz vor Feuer Unterschiedliche Möglichkeiten Schutz vor Feuer zu gewährleisten durch Rauchalarm, Gasalarm und einer möglichen automatischen Gasabsperrung mit Bewertung der Kommunikation. 20 Schutz vor Wasser Bewertung von Wasseralarm in unterschiedlichen kritischen Bereichen, in denen üblicherweise im Haushaltsbereich (Warm-)Wasserleitungen verlegt sind. 21 Schutz vor Einbruch Bewertung von unterschiedlichen Möglichkeiten, die Schutz vor Einbruch bieten. So kann beispielsweise ein automatisches Fahren von Rollläden realisiert werden. 49

22 Registrieren von Eindringen Bewertung von unterschiedlichen Möglichkeiten, die ein Eindringen registrieren. 23 Anwesenheitssimulation Bewertung von unterschiedlichen Möglichkeiten, eine Anwesenheitssimulation umzusetzen. Tabelle 12: Funktionsgruppe Sicherheit: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 10. Sicherheit 19

Schutz vor Feuer

19.1

Rauchalarm (alle Räume)

19.2

Gasalarm (Heizungsraum)

19.3

automatische Gasabsperrung

Schutz vor Wasser

20.1

Wasseralarm (Waschmaschinenraum)

20.2

Wasseralarm (Küche)

20.3

Wasseralarm (Bad)

Schutz vor Einbruch

21.1

automatisches Schließen der Rolläden

21.2

automatisches Schließen der Haustür

Registrieren von Eindringen

22.1

Fensterbruchalarm

22.2

Fensteröffnungsalarm

22.3

Türöffnungsalarm

22.4

Kamerasystem

22.5

schlüssellose Zugangskontrolle

Anwesenheitssimulation

23.1

durch Beleuchtung

23.2

durch Rolläden

23.3

durch Beschattungseinrichtung

3.3.11 FUNKTIONSGRUPPE UNTERHALTUNG Einige denkbare Applikationen im Sektor Unterhaltung. Unterhaltung ist sehr stark Geräteabhängig und viele Anwendungen stellen keine bis sehr geringe Anforderungen an die Gebäudeinfrastruktur, da ohnehin eine Vielzahl an bereits bestehenden Multimedia-Applika tionen beispielsweise eine WLAN- oder Bluetooth-Kommunikation nutzen. Im Rahmen 50

des SRI wird daher in dieser Funktionsgruppe nur eine Multimediaanbindung im Wohnzimmer z.B. in Form von Netzwerkdosen im Bereich des Fernseherstandortes bewertet. Für die Realisierung von Multiroom Audio Systemen müsste eine Datenverkabelung zwischen den einzelnen Räumen bestehen. Tabelle 13: Funktionsgruppe Unterhaltung: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 11. Unterhaltung 24

Unterhaltung 24.1

Multimediaanbindung im Wohnzimmer

24.2

Multiroom Audio System

24.3

Lichtstimmung an Entertainment anpassen

3.3.12 FUNKTIONSGRUPPE AAL Viele der schon genannten Applikationen haben bereits einen Einfluss auf den Bereich AAL. Zusätzliche Applikationen sind die Detektion von untypischen Energieverbrauchsmustern. Dadurch können Notfallsituation evtl. schnell erkannt werden. Notfallsignalgeber in Bade- und Schlafzimmer erfordern eine entsprechende Infrastruktur. Tabelle 14: Funktionsgruppe AAL: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 12. AAL 25

AAL 25.1

Detektion von untypischen Energieverbrauchsmustern

25.2

Abschaltung von Verbrauchern

25.3

Automatische Rollladensteuerung

25.4

Notfallsignalgeber in Bad- und Schlafzimmer

3.3.13 FUNKTIONSGRUPPE ELEKTROMOBILITÄT In der Funktionsgruppe „13. Elektromobilität“ findet sich die Bewertung der Infrastruktur und der Anwendungen zur Elektromobilität. Unterschieden wird dabei in Normal- und Schnellladeanwendungen, als Optionen können Ladedaten übermittelt, sowie separate Zähler für zeitvariable Tarife oder Netzrückspeisemöglichkeiten gegeben sein. Die Novellierung der EPBD fordert keine explizite „Smartness“-Fähigkeit bei der Installation von Ladesäulen, ebenfalls wurde kein Verweis auf ein bidirektionales Laden aufgenommen. Im Rahmen der Halterbefragung Elektromobilität vom DLR im Jahr 2014 wurde festgestellt,

dass 89 Prozent der privaten Halter ihr Elektrofahrzeug in unmittelbarer Nähe zum Wohnort laden.23 Der BDEW begrüßt daher ausdrücklich die Förderung von privater, intelligenter Ladeinfrastruktur im Sinne der Energiewirtschaft. Dies findet sich in der punktuellen Bewertung im Rahmen der Studie wieder. Tabelle 15: Funktionsgruppe Elektromobilität: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 13. Elektromobilität 26

Elektromobilität

26.1

AC-Normalladen

26.2

AC-Schnellladen/DC-Schnellladen

26.2a

Übermittlung von Ladedaten oder Infrastruktur vorhanden

26.2b

Separater Zähler für spezielle Tarife

26.2c

Rückspeisung Energie ins Netz möglich

3.3.14 FUNKTIONSGRUPPE GEBÄUDE ALLGEMEIN In der Funktionsgruppe „14. Gebäude allgemein“ findet sich die Internetanbindung des Gebäudes sowie die Ausstattung der Elektroinstallation. Internetanbindung: Bisher wurde die Kommunikationsfähigkeit einzelner Applikationen bewertet. In der Funktionsgruppe 14 wird abgefragt, mit welcher Übertragungsrate Internet in dem Gebäude verfügbar ist. Interessant ist das für mögliche Cloud-Anwendungen, verwiesen sei hier beispielsweise auf die Hausüberwachung mittels Außenkameras, die eine höhere Anforderung an die zur Verfügung stehende Bandbreite besitzt als z.B. eine Heizungssteuerung. Elektroinstallation: Der Ausstattungswert der Elektroinstallation nach RAL-RG 678 wird abgefragt. Dabei werden die Ausstattungsstufen 1 bis 3 angeboten. Die 1 bis 3 Sterne plus Ausstattungsstufen stehen nicht zur Bewertung, da es dadurch zu einer Doppelbewertung von smarten Ausstattungsmerkmalen kommen würde. Tabelle 16: Funktionsgruppe Gebäude allgemein: Applikationen, Ausbaustufen und Optionen 14. Gebäude allgemein 27

Gebäude allgemein

27.1

Internetanbindung

27.2

Elektroinstallation (Ausstattungswert nach RAL-RG 678 / DIN 18015)

23 Abschlussbericht des Verbundvorhabens, http://www.dlr.de/fk/Portaldata/40/Resources//STROMbegleitung_ Abschlussbericht_vfin.pdf

3.4 KATEGORISIERUNG DER ERGEBNISSE Die berechneten Gesamt-SRIs lassen sich in einer Skala zuordnen, von einem vollständig mit Smart Home Anwendungen ausgestatteten Gebäude bis zu einem nur durch einen sehr hohen Aufwand zu digitalisierenden Gebäude. 4. ANWENDUNG DER MATRIX UND AUSBLICK In diesem Kapitel wird die entwickelte Bewertungsmatrix anhand von zwei Beispielobjekten erläutert. Einerseits handelt es sich dabei um Wohneinheiten in einem innerstädtischen Quartier mit einer guten Infrastruktur und einer Anzahl an realisierten Smart Home Anwendungen, andererseits um eine Wohnung in einem Altbau ohne wesentliche infrastrukturelle Vorsetzungen und realisierten Anwendungen. Anhand dieser beiden Beispiele soll die Spannweite des Smartness-Grades, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, verbunden mit der Abschätzung des zeitlichen Aufwandes verdeutlicht werden. Die Studie schließt mit einem Ausblick künftiger Weiterentwicklungsmöglichkeiten des SRI ab. 4.1 ALLGEMEINE ANWENDUNG DER MATRIX Zur Darstellung der Anwendung und dem damit verbundenen Zeitaufwand werden im Folgenden der zeitliche Rahmen und die Möglichkeit der Bewertung skizziert. Allgemein ist anzustreben, die Erfassung der vorhandenen Infrastruktur sowie der vorbereiten Installation und Kommunikationsmöglichkeiten mit einem Aufwand von maximal 2 Stunden je Untersuchungsobjekt (Wohnung oder Gebäude) durchzuführen. Der SRI ist in 14 Funktionsgruppen unterteilt, insgesamt sind hierbei 26 unterschiedliche Applikationen definiert. Diese können prinzipiell in 72 Ausbaustufen realisiert sein. Zusätzlich sind 17 Optionen vorhanden. Diese Anzahl an Auswahlmöglichkeiten wird dadurch reduziert, dass sich die Ausbaustufen der Applikationen teilweise bedingen bzw. nur eine Ausbaustufe sinnvoll auswählbar ist. Ist zum Beispiel eine witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung des Wärmeerzeugers in dem untersuchten Gebäude vorhanden, so entfällt die Auswahl der grundlegenden Ausbaustufe „keine Regelung, konstante Vorlauftemperaturregelung“. Weiterhin wird die Bewertung der Kommunikationsinfrastruktur in den meisten Anwendungsfällen mit wenig Zeitaufwand möglich sein. Die Möglichkeit, per Funk, Powerline oder Netzwerkkabel bzw. einem zur Nachinstallation vorhandenen Leerrohr Kommunikationsverbindungen aufzubauen und damit smarte Applikationen zu realisieren, wird innerhalb einer Wohneinheit bzw. eines Gebäudes weitestgehend homogen sein, so dass durch Prüfung der Kommunikationsmöglichkeiten mehrere bzw. alle Applikationen, Ausbaustufen und Optionen zu bewerten sind. 53

In der derzeitigen Fassung der Bewertungsmatrix ist eine maximale SRI-Punktzahl von 4.818 Bewertungspunkten erzielbar. Hierbei wird unterstellt, dass das untersuchte Objekt bereits alle Ausbaustufen und Optionen beinhaltet und dabei auch die Möglichkeit aller Kommunikationskanäle bietet. Ein Objekt mit sehr guten infrastrukturellen Voraussetzungen, jedoch ohne realisierte smarte Anwendungen erzielt einen Gesamt-SRI-Index von 58 Prozent. Im Gegensatz dazu erzielt ein Gebäude, in dem grundlegende Applikationen vorhanden sind, jedoch keine weitergehenden infrastrukturellen Voraussetzungen für die Installation von weitreichenderen, smarten Applikationen vorhanden sind, einen Gesamt-SRI von 26 Prozent. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei dieser Bewertung davon ausgegangen wird, dass sich bestimmte Applikationen ohne eine Kommunikationsinfrastruktur nicht realisieren lassen. So kann eine energieeffiziente Regelung der Heizungsumwälzpumpe mittels stufenloser Drehzahlregelung ohne Kommunikations infrastruktur realisiert werden. Eine CO2-geführte Regelung des Luftvolumenstroms einer Lüftungsanlage wird im Gegenteil dazu nicht ohne Verknüpfung und damit Kommunikation zwischen sensorischer Messwerterfassung und Ansteuerung des Ventilators der Lüftungsanlage möglich sein. 4.2 BEISPIELANWENDUNGEN DER MATRIX 4.2.1 CLAUDIUS-HÖFE Die Beschreibung der praktischen Anwendung der Bewertungsmatrix erfolgt anhand eines realen Beispielgebäudes. Aufgrund der Detailtiefe der vorhandenen Informationen wird auf das Wohnquartier „Claudius-Höfe“ in Bochum zurückgegriffen, welches die EBZ im Rahmen eines Forschungsprojektes umfassend wissenschaftlich begleitet hat. Dabei handelt es sich um ein integratives, ganzheitlich zukunftsorientiertes Mehrgenerationswohnprojekt im innerstädtischen Bereich, dem als Vorbild eine dörfliche Gemeinschaft dient, unter Berücksichtigung sozialer, ökologischer und finanzieller Kriterien. Es handelt sich somit um eine Mischsiedlung mit einer Nettogesamtfläche von 6.500 m² auf dem verschiedene Wohngebäude, darunter Stadthäuser und Geschosswohnungen sowie Gewerbebetriebe vorhanden sind. Abbildung 19 zeigt eine Übersicht über das Wohnquartier. Zur elektrischen Energieversorgung im Quartier steht eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 98 kWp bereit. Damit die erzeugte Energie zu einem erhöhten Anteil im Quartier genutzt werden kann, wurde ein Lithium-Titanat-Speicher mit einer Kapazität von 67 kWh installiert. Die Wärmeversorgung des Wohnquartiers für die Heizungs- und Warmwasserbereitung erfolgt zum Teil über eine Solarthermieanlage mit einer Größe von rund 300 m². Die Speicherung der Wärmeenergie erfolgt über zwei Erdtanks 54

Abbildung 19: Übersicht über das Beispiel-Wohnquartier

mit einem Volumen von je 10.000 Litern. Die restliche benötigte Wärmeenergie wird aus dem Versorgungsnetz der Stadtwerke Bochum bezogen. Anschließend wird die benötigte Vorlauftemperatur der nachgeschalteten Heizkreise sowie der Warmwasserbereitung in den einzelnen Liegenschaften durch die Mischung der beiden Wärmequellen geregelt. Zur detaillierten Erfassung der Produktion und des Verbrauches unterschiedlicher Versorgungskreise wurde eine Vielzahl an Strom- und Wärmemengenverbrauchszählern installiert. Diese sind über ein Bussystem in einer hohen zeitlichen Auflösung (15-Minuten-Werte) auslesbar. Weiterhin sind die Wohneinheiten mit einem lokalen Netzwerkanschluss ausgestattet und an einen zentralen Server angeschlossen, der die Datenvermittlung zwischen Wohneinheiten und zentraler Kommunikationsplattform übernimmt. Im Bereich der Wärmeerzeugung, -verteilung und -übergabe ist eine Vielzahl an intelligenten Applikationen installiert bzw. technisch leicht realisierbar. So werden die einzelnen Heizkreise mit einer witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung ausgestattet. Die Bereitstellung von Wärmeenergie für die Warmwasserbereitung erfolgt bedarfsgerecht anhand einer berechneten Solltemperatur für beispielsweise Desinfektion, Speicherbeladung oder Zeitprogramme. 55

Eine Wohnungslüftung ist in den Wohneinheiten nicht installiert, lediglich in den Gewerbeeinheiten ist eine dezentrale Abluftanlage vorhanden. Ebenfalls sind im Bereich der Beleuchtung oder des Sonnenschutzes keine smarten Applikationen realisiert. Durch die vorhandene Infrastruktur lassen sich die notwendigen Sensoren bzw. Aktoren prinzipiell über die verschiedenen Kommunikationskanäle (Powerline, Funk, LAN) realisieren. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden bei den teilnehmenden Haushalten Smart-Home-Systeme installiert. Neben der Regelung der Raumtemperatur lassen sich über das System der Stromverbrauch elektrischer Verbraucher erfassen und diese über die Smart-Home-Steuerung schalten. Da die Steuerung an die zentrale Serverinfrastruktur gekoppelt ist, können hierüber auch zeitvariable Tarife und Maßnahmen zur Lastspitzreduktion realisiert werden. Durch die Vielzahl an verbauter, moderner Anlagentechnik und der weit verzweigten Netzwerkinfrastruktur erreichen die Wohneinheiten eine SRI-Punktzahl von 3.561 Punkten, was einem Prozentgrad von 75 Prozent mit der aktuellen Gewichtung, wie sie in Tabelle 2 beschrieben ist, entspricht. Die Punktzahl in den Funktionsgruppen Sicherheit, AAL, Komfort und Unterhaltung setzt sich vor allen Dingen aus infrastrukturellen Gesichtspunkten zusammen. Da hier vergleichsweise wenige Applikationen definiert sind, ist ein hoher Smartnessgrad vor allen Dingen auf die in den Wohneinheiten vorhandene Infrastruktur zurückzuführen. Ebenfalls sind einige Applikationen in den energetischen Funktionsgruppen realisiert und die Infrastruktur vorbereitet, so dass insgesamt ein relativ hoher SRIGrad erzielt wird. Durch die Kenntnis der Anlage- und Wohnsituation war die Bewertung mit einem zeitlichen Aufwand von etwa 40 Minuten realisierbar.

Abbildung 20: Bewertung der SRI-Konfiguration bei den Claudius-Höfen 56

4.4.2 ETAGENWOHNUNG, BAUJAHR 1957 Betrachtet wird die Anwendung der Matrix für die Bewertung einer Etagenwohnung aus dem Jahr 1957. Als Mietwohnung wurde sie in den 70er Jahren erstmalig saniert. Im Jahr 2017 wurde eine weitere Sanierung durchgeführt, bei der die Stromverteilung erneuert sowie Schönheitsreparaturen durchgeführt wurden. Beheizt wird die Wohnung über eine Gas-Niedertemperaturtherme, die im Badezimmer der Wohnung platziert ist, und die Wärme über Plattenheizkörper an die Räume abgibt. Die Regelung der Raumtemperatur erfolgt über manuelle Heizkörperthermostate. In der Wohnung ist keine Smart Home Technik verbaut und auch nicht vorbereitet. Die Innenwände der Wohnung sind aus Ziegelmauerwerk ausgeführt, so dass eine Kommunikation per Funk unproblematisch ist. Diese Wohnung erreicht mit der beschriebenen Ausstattung 1021,5 Punkte und einen Gesamt SRI von 21 Prozent. Wie in Abbildung 21 verdeutlicht, ist vor allen Dingen in den energetischen Funktionsgruppen eine sehr geringe Smartness-Grad Erfüllung erzielt. Die Bewertung dauerte 30 Minuten.

Abbildung 21: Bewertung der SRI-Konfiguration der Etagenwohnung

4.2.3 VERGLEICH DER BEIDEN BEISPIELANWENDUNGEN Zur Verdeutlichung der Spannbreite werden im Folgenden die beiden beschriebenen Beispielausstattungen in den Vergleich zur maximal möglichen Ausstattung gesetzt. Abbildung 22 zeigt die erreichte SRI-Bewertung der beiden Szenarien (mittlerer Balken: Beispiel Claudius-Höfe, rechter Balken: Beispiel Etagenwohnung 1957) sowie über den linken Balken die jeweils mögliche prozentuale Bewertung in dem jeweiligen Bereich. Die Summe der maximalen Bewertung ergibt entsprechend 100 Prozent, die der beiden Ausstattungen wie beschrieben 75 Prozent für die Claudius-Höfe und 21 Prozent für die Etagenwohnung. Durch die guten infrastrukturellen Voraussetzungen bei den Claudius-Höfen wird allgemein ein hohes Smartness-Niveau erzielt, auch in den Bereichen mit wenig realisierten Applikationen (Sicherheit, AAL, Unterhaltung). Die Etagenwohnung aus dem Bestand des letzten Jahrhunderts erzielt sowohl auf Seiten der Infrastruktur als auch hinsichtlich der realisierten Applikationen ein deutlich niedrigeres Niveau. Vor allen Dingen die energetisch relevanten Anwendungen in den Bereichen Strom. Wärme und Netzdienlichkeit lassen sich sehr eingeschränkt realisieren, so dass die Wohneinheit sowohl aus jetziger Sicht als auch aus Perspektive künftiger Anforderungen wenig SRI-Potenzial bietet.

Abbildung 22: Vergleich der Bewertung der beiden Beispielanwendungen im Vergleich zur Maximalbewertung

Der zeitliche Aufwand betrug bei den beiden Szenarien zwischen 30 und 40 Minuten. Beide untersuchten Objekte konnten durch die Mitarbeiter ohne Zuhilfenahme weiterer Informationsquellen oder -Personen erfasst werden. Prinzipiell ist es aber je nach Vor-Ort Situation denkbar, dass für die Erfassung der Informationen auf Hausverwalter oder Installationsbetriebe zurückgegriffen werden muss. Ist beispielweise dem Mieter die Bauart des Wärmeerzeugers nicht bekannt und befindet sich dieser in einem nicht zugänglichen Raum, so wird dieser die Bewertung nicht alleine durchführen können. Bestimmte Applikationen und Funktionsgruppen lassen sich in vielen Bestandsgebäuden schnell bearbeiten. Ist beispielsweise kein Sonnenschutz verbaut, ist nur zu prüfen wie gut prinzipiell eine Kommunikationsverbindung einzurichten wäre. Dadurch ist zu erwarten, dass der anvisierte Zeitrahmen von maximal 2 Stunden je Bewertungsobjekt eingehalten werden kann. 4.3 WIE KANN DER SRI ZUKÜNFTIG WEITERENTWICKELT WERDEN Dr. Justus von Geibler, Dietmar Schüwer (Wuppertal Institut) Der vorgestellte Vorschlag zur Interpretation des Ansatzes des „Smart Readiness Indicator“ ermöglicht es, den Grad der möglichen Gebäudeintelligenz von Gebäuden auszuweisen. Der einfache Ansatz bewertet die Interaktionsmöglichkeiten eines Gebäudes im Hinblick auf Betrieb, Management und Monitoring, Interaktion mit den Bewohnern, Netzdienlichkeit sowie Interoperabilität von Gebäudeautomation und technischer Gebäudeausstattung. Der Indikator kann auf dieser Basis auch nützliche Informationen für potentielle Besitzer und Bewohner liefern. Im Markt zu „Smart Home“ bzw. „Smart Buildings“ ist im Zusammenhang mit dem SRI von einer besonderen Marktrelevanz für deutsche Vorreiter-Unternehmen in verschiedenen Sektoren auszugehen. Dazu gehören u.a. die Energiewirtschaft, die Elektro- und Elektronikindustrie, die Elektro-, Heizung- und Sanitärfachhandwerke, der Fachgroßhandel, Contractoren und sonstige Dienstleister sowie Unternehmen der Geräteindustrie. Auf Basis von Erfahrungen in anderen Standardsetzungsprozessen ist für die Legitimität eines Standards die frühzeitige Beteiligung von relevanten Schlüsselakteuren erforderlich. Gleichzeitig ist eine zeitnahe Standardentwicklung und testweise Umsetzung wichtig, um frühzeitig Praxiserfahrungen zu sammeln und zeitlich Wettbewerbsvorteile zu sichern. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie der Ansatz in Deutschland weiterentwickelt und umgesetzt werden kann und wie der Dialogprozess für die Entwicklung des Indikators gestaltet werden kann. Der SRI und die Bewertungsmatrix sollten in der Praxis getestet, diskutiert und anschließend angepasst werden. Zudem sollte die Matrix in regelmäßigen 59

Abständen aktualisiert werden. Neue Technologien sollten ergänzt und veraltete Technologien in der Bewertung angepasst werden. Zur weiteren Entwicklung und testweisen Umsetzung in Deutschland schlagen wir insbesondere folgende Schritte vor: • Kommentierung und Überarbeitung des vorliegenden Vorschlags Um die Kommentierung durch wichtige Interessengruppen effizient zu gestalten, sollte eine Dialogstelle eingerichtet werden, die wichtige Interessengruppen koordiniert anspricht, den vorliegenden Vorschlag zu kommentieren und Kommentare auszuwerten. Ein Gremium sollte geschaffen werden, das die Kommentare diskutiert und die Überarbeitung festlegt. • Diskussion und Exploration des Marktpotentials Zur Abschätzung und Diskussion der Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Geschäftsfelder auf Basis des SRI, u.a. ein SRI-Zertifikat (inkl. Schulung bzw. Fortbildung, Zertifizierung) schlagen wir vor, eine Stakeholderbefragung (ggf. in Verbindung mit der Kommentierung des vorliegenden Vorschlags), eine Marktanalyse sowie einen Geschäftsmodellworkshop durchzuführen. Positive Ergebnisse des Workshops sind eine Vorrausetzung für die weitere Schritte. • Ausweitung auf Nicht-Wohngebäude und kommerzielle Wohngebäude Nachdem in dieser vorliegenden Studie der SRI mit Fokus auf den privaten Wohnbereich entwickelt wurde, ist in Zukunft auch eine Ausweitung auf andere Zweckgebäude denkbar. Um die Akteure gezielt ansprechen zu können, wird dabei eine Dialogeinbindung entlang folgender Aufteilung vorgeschlagen: • Private und kommunale Wohnungswirtschaft, Hotelgewerbe • Gewerbe, Handel und Industrie (GHD) • Landwirtschaftliche Betriebe (z.B. Regelung von Temperatur und Belüftung in Tierställen) • Kommunale Gebäude (z.B. Verwaltungs- oder Schulgebäude) • Umsetzungsstrategie und Roadmapping in Deutschland Eine Workshop-Serie unter Einbindung wesentlicher Stakeholdergruppen (siehe unten) ist der wichtigste Baustein eines partizipativ gestalteten Roadmappingprozesses, der eine Umsetzungsstrategie für Deutschland entwickelt. Hierzu kann zum Beispiel die Konkretisierung eine Zertifizierungsverfahrens zum SRI von Gebäuden (Akteure, Regeln, Entscheidungsprozesse) gehören. Die Einbindung und Abgleich mit der Entwicklung und dem Implementierungsprozess auf europäischer Ebene (s.a. www.smartreadinessindicator.eu), kann z.B.

über Workshops oder in Form von Beiräten erfolgen. Für den Roadmapping-Prozess sollten neben den oben angesprochenen Stakeholdern gezielt auch Multiplikatoren aus den folgenden Sektoren angesprochen werden, wie beispielsweise: • Verbandsvertreter (Hersteller, Wohnungswirtschaft, Verbraucherschutzorganisationen, EE-Vertreter etc.) • Fachhandwerker, Planer und Architekten • Ansprechpartner aus dem Aus- und Fortbildungsbereich • Politische Entscheidungsträger • Datenschutzbeauftragte • Forschungsinstitutionen • Vertreter von Presse, Funk und Fernsehen Die Ergebnisse der vorliegenden Studie legen nahe, dass die Ausweisung des Grades der möglichen Gebäudeintelligenz von Gebäuden anhand des einfachen Ansatzes des „Smart Readiness Indicator“ nicht nur Energieeffizienz und Komfort in Gebäuden erhöhen kann, sondern auch erhebliche Marktpotentiale eröffnet. Voraussetzung ist ein gemeinsamer Dialog, den diese Studie anzustoßen versucht. Weiterhin wird es notwendig sein, technische und politische Weiterentwicklungen einzubeziehen und die Matrix dahingehend anzupassen und weiterzuentwickeln.

5. ANHANG 5.1 Bewertungsmatrix 5.2 Auszüge aus dem Vorschlag zur Änderung der Richtlinie 2016/0381 COM(2016) 765 final Im Folgenden sind die Auszüge aus dem Vorschlag zur Änderung der Richtlinie 2016/0381 COM(2016) 765 final zitiert, die sich auf den Intelligenzindikator beziehen: „Insbesondere werden Systeme für Gebäudeautomatisierung und -steuerung als Alternative zu physischen Inspektionen eingeführt, die Errichtung der erforderlichen Infrastruktur für die Elektromobilität unterstützt (mit Schwerpunkt auf großen gewerblich genutzten Gebäuden und unter Ausschluss öffentlicher Gebäude und KMU) und ein Intelligenzindikator eingeführt, mit dem die technologische Fähigkeit eines Gebäudes bewertet wird, mit den Bewohnern und dem Netz zu kommunizieren und seinen Betrieb eigenständig effizient zu gestalten.“ [Seite 2] „…die Einführung eines „Intelligenzindikators“, der die Fähigkeit des Gebäudes kennzeichnet, seinen Betrieb an die Erfordernisse der Bewohner und des Netzes anzupassen und seine Leistung zu verbessern.“ [Seite 12] „Der Intelligenzindikator sollte verwendet werden, um die Fähigkeit eines Gebäudes zu messen, IKT- und elektronische Systeme zur Optimierung seines Betriebs und zur Kommunikation mit dem Netz zu nutzen. Der Intelligenzindikator wird die Eigentümer und die Bewohner von Gebäuden auf die Vorteile der Nutzung der Gebäudeautomatisierung und elektronischen Überwachung gebäudetechnischer Systeme aufmerksam machen und bei den Bewohnern Vertrauen im Hinblick auf die durch diese neuen erweiterten Funktionen tatsächlich erzielten Einsparungen schaffen.“ [Seite 15] „Der Kommission wird die Befugnis übertragen, gemäß Artikel 23 delegierte Rechtsakte zu erlassen, um diese Richtlinie durch eine Definition des Begriffs „Intelligenzindikator“ und durch die Bedingungen zu ergänzen, unter denen der „Intelligenzindikator“ potenziellen neuen Mietern oder Käufern als zusätzliche Information bereitgestellt wird. Der Intelligenzindikator bildet die Flexibilitätsmerkmale, verbesserten Funktionen und Fähigkeiten ab, die auf die stärker vernetzten und besser integrierten intelligenten Geräte zurückzuführen sind, die in herkömmlichen gebäudetechnischen Systemen verbaut werden. Mit diesen Funktionen soll den Bewohnern und dem Gebäude selbst ermöglicht 62

werden, auf Anforderungen hinsichtlich Komfort und Betrieb zu reagieren, einen Beitrag zur Laststeuerung zu leisten und den optimalen, reibungslosen und sicheren Betrieb der verschiedenen Energiesysteme und Infrastrukturen, an die das Gebäude angeschlossen ist, zu unterstützen.“ [Seite 20] Quelle: https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjOofrX9vnXAhVR5aQKHVJ-D_EQFggnMAA&url=https%3A%2F%2Fec.europa.eu%2Ftransparency%2Fregdoc%2Frep%2F1%2F2016%2FDE%2FCOM-2016-765-F1-DE-MAIN.PDF&usg=AOvVaw2hyhZgX82Lxwcc3t7fpV7F

GLOSSAR UND ABKÜRZUNGEN: Aktor: Umsetzer von elektrischen Signalen in physikalische Größe (mechanische Bewegung, Druck, Temperatur) Alexa: digitaler Assistent des Amazon Echo Geräts mit Sprachsteuerung E/A-Ebene: Eingabe – Ausgabe Ebene Energy Harvesting: Gewinnen von kleinen Mengen an Energie aus der Umgebung (Temperatur, Bewegung, Vibrationen, Beleuchtung) zum Betrieb mobiler elektrischer Geräte mit geringer Leistung EnEV: Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden, Abkürzung für Energieeinsparverordnung EPBD: EU-Richtlinie aus dem Jahr 2010 „Energy Performance of Buildings Directive“ IKT: Abkürzung für Informations- und Kommunikationstechnik Interoperabilität: Fähigkeit unterschiedlicher Systeme, möglichst nahtlos zusammenzuarbeiten Proprietär: Bei Soft- und Hardware: als Abgrenzung zu freier Soft- und Hardware, Soft- und Hardware, die nicht veröffentliche Standards verwendet und in der Regel nicht mit anderen proprietären Komponenten vernetzbar ist. PV-Anlage: Abkürzung für Photovoltaik-Anlage. Bestehend aus Modulen zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie und einem Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichin Wechselstrom. Schwarmbatterie: Das regelungstechnische Zusammenfassen von dezentral verteilten Stromspeichern zu einer virtuellen großen Batterie. Zweck ist meist die Vermarktung der Speicherkapazität als Systemdienstleistung. Sensoren: Als Gegenstück zum Aktor, ein technisches Bauteil, welches eine physikalische Größe erfasst und als elektrisches Signal weitergibt. 64

Smart Building: zentrale Bedienung und Automation technischer Gebäudeausstattung von Zweckgebäuden. Smart Home: Umfasst unterschiedliche Aspekte der Digitalisierung und Vernetzung in privatem Wohnraum. Smart Meter oder intelligenter Zähler: Ist ein Stromzähler, der digitale Daten empfangen und senden kann. Ausstattungsdetails sind Modellabhängig. Systemdienstleistungen: sind Maßnahmen durch die die Frequenz, die Spannung und die Leitungsbelastung eines Stromnetzes innerhalb zulässiger Grenzwerte gehalten werden. Systemübergreifende Interoperabilität: „Systemübergreifende Interoperabilität bedeutet die Fähigkeit unabhängiger, heterogener Systeme, über eine Austauschplattform miteinander zusammenzuarbeiten. Dafür werden zwischen den beteiligten vernetzten Systemen Signale und Informationen effizient und verwertbar ausgetauscht bzw. dem Nutzer zur Verfügung gestellt.“ (Quelle: http://partner.vde.com/smarthome/news/statusbericht/ documents/broschuere%20statusbericht%20smart%20home_a4_60%20seiten.pdf) Virtuelles Kraftwerk: virtuelles Zusammenfassen von dezentralen Energieerzeugungs anlagen zu einer großen, zentral regelbaren Einheit. Oft kleine KWK-Anlagen, die dank Wärmespeicher flexibel betrieben werden können.

NOTIZEN

HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V. Reinhardtstraße 32 10117 Berlin