Digitale Heizungswelt [5]: Energie­management­system der Zukunft

In unserer Serie „Digitalisierung in der Heizungswelt“ informiert unser Experte Dieter Kehren vom Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) über die digitale Vernetzung in der Heiztechnik und ihre Vorteile. Im fünften Teil schildert er, wie das Zusammenspiel von heimischem Energiemanagementsystem und Stromnetz künftig aussehen könnte.

Im vorausgegangenen Teil unserer Serie haben wir einige Abläufe im Energiemanagement eines Gebäudes beschrieben. Im Folgenden soll betrachtet werden, welche weiteren Einflüsse auf das Energiemanagementsystem zu Hause einwirken.

Kommunikation im Energiesystem

Das zeitliche Steuern des Energieverbrauchs als Mechanismus im Energiesystem gewinnt zunehmend an Bedeutung. Über das sogenannte Lastmanagement haben wir in unserer Serie Teil 2 ausführlich berichtet. Gemeint ist damit das zeitliche Steuern des Energieverbrauchs, das auf verschiedenen Ebenen ablaufen kann: Im Gebäude organisiert das Energiemanagementsystem ein Lastmanagement unter den dortigen „Verbrauchern“, also beispielsweise zwischen Wärmepumpe und Elektroauto. Ein Lastmanagement findet aber auch in Quartieren oder Netzen statt. Aus Sicht des Stromnetzes kann das Gebäude am Netzanschlusspunkt als ein Verbraucher zusammengefasst werden. Ähnlich wie der Energiemanager im Gebäude die Anforderungen und Flexibilitäten der einzelnen Geräte abstimmt und Energieflüsse im Gebäude steuert, können auf Netzebene die Anforderungen und Flexibilitäten vieler Gebäude abgestimmt werden, um einen positiven Einfluss auf das Energiesystem zu erreichen.

Hierfür ist ein Kommunikationsweg notwendig. Denn das Energienetz muss dem Gebäude signalisieren, welches Verhalten netzdienlich ist, zum jetzigen Zeitpunkt sowie als Prognose mit Blick in die Zukunft. Dies mitzuteilen war bis vor kurzem technisch noch nicht möglich. Jetzt hat allerdings der Smart Meter Rollout begonnen und damit wird eine Infrastruktur geschaffen, die genau solche Kommunikation und damit einen Abgleich zwischen dem Verbrauch und den verschiedenen Einflüssen, die die Verfügbarkeit von Strom im Netz bestimmen: dem insgesamt höherer Strombedarf aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Wärmeerzeugung und Verkehr, sowie die volatile Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen mit der resultierenden schwankenden Erzeugung. Ein weiterer Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, ist der der neuen, teilweise nicht netzdienlichen, zeitlichen Lastverteilung.

Maßnahmen, um einen Blackout zu vermeiden

Das alles kann zu Engpässen im Stromnetz führen. Um einen Blackout zu verhindern, wird aktuell ein Verfahren entwickelt, durch das die Leistungsabnahme am Hausanschlusspunkt vorübergehend verringert wird, um einer Überlastung des Netzes entgegenzuwirken. Bei diesem Verfahren erhält der Betreiber von Steuerbaren Lasten wie Wärmepumpe oder Elektroauto vom Netzbetreiber die zwingende Anforderung für eine gewisse Zeit – beispielsweise 1,5 Stunden – die am Hausanschlusspunkt abgenommene Leistung auf einen maximalen Wert zu begrenzen. Im Gegenzug profitiert der Kunde von geringeren Netzentgelten, d. h. er muss für diese „gedrosselte“ Leistung weniger zahlen als er für die unbegrenzte Leistung zahlen müsste. Vom Prinzip funktioniert es ähnlich wie der heutige „Wärmepumpenstrom“, der ebenfalls für geringere Netzentgelte bezogen werden kann – vorausgesetzt man räumt dem Netzbetreiber die Möglichkeit ein, die Wärmepumpe bei Bedarf netzdienlich abzuschalten.

Das intelligente Energiemanagementsystem der Zukunft

Zukünftig wird es immer wichtiger werden, Gebäude mit einem intelligenten Energiemanagementsystem auszustatten, das automatisiert selbst entscheiden kann, auf welche Weise der Maximalwert eingehalten wird. Ist es zum aktuellen Zeitpunkt sinnvoller, das Laden des Elektroautos auszusetzen und die Wärmepumpe mit Strom zu versorgen oder umgekehrt? Der Netzbetreiber kann das kaum im Sinne des Kunden bewerten, ein intelligentes Energiemanagementsystem aber ist dafür geschaffen, ebensolche Abläufe automatisiert im Sinne des Benutzers zu steuern.

Darüber hinaus werden auch marktwirtschaftliche Mechanismen zur Laststeuerung geplant. Ein möglicher Anreizmechanismus ist hier der Strompreis. Mit variablen Strompreisen wäre es möglich, den Strom zu verbilligen, wenn erneuerbare Energiequellen gerade viel Strom produzieren. Umgekehrt würde der Strom verteuert, wenn wenig erneuerbarer Strom zur Verfügung stünde. Auch solche Informationen über aktuelle und prognostizierte Strompreise können über das Smart Meter (intelligente elektronische Zähler) dem Energiemanagementsystem eines Gebäudes zur Verfügung gestellt werden. Das ist dann ein weiterer Parameter, der in die Planungen des Energiemanagementsystems eingeht.

Steuerung von Energieflüssen wird immer komplexer

Führt man sich das Beispiel aus Teil 4 unserer Serie vor Augen – ein Wohnhaus mit Wärmepumpe, Warmwasserspeicher, Elektroauto und Photovoltaik – würde hier folglich nicht nur zwischen Netzstrom und kostenlosem PV-Strom unterschieden. Vielmehr gäbe es auch unterschiedliche Preisstufen des Netzstroms, die berücksichtigt werden müssten. Außerdem würde immer die Leistungsmaximalgrenze, die das Verteilnetz vorgibt, einzuhalten sein.

An diesen Beispielen wird deutlich, wie komplex die Steuerung der Energieflüsse im vernetzten Energiesystem der Zukunft sein wird, und dass sich diese Komplexität bis in das einzelne Gebäude hineinziehen wird. Die Heizung als großer Energieverbraucher wird dabei eine zentrale Rolle spielen. Ohne die Einbindung des Wärmeerzeugers wird die Energiewende nicht funktionieren. Die Komplexität der Abläufe macht darüber hinaus sehr deutlich, wie wichtig intelligente, selbstlernende Energiemanagementsysteme sein werden. Der einzelne Bewohner kann die energetischen Abläufe im Gebäude und darüber hinaus nicht mehr zu jedem Zeitpunkt optimal von Hand steuern.

Um die Abläufe im Sinne der Energiewende energetisch optimiert und gleichzeitig möglichst kostengünstig und weitgehend ohne Komforteinbußen für den Menschen zu gestalten, werden Energiemanagementsysteme nahezu unverzichtbar werden. Vor den genannten Hintergründen hat der Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) über sein „Forum Digitale Heizung“ das Thema der energetischen Vernetzung in den Fokus gerückt. Hier sitzen Experten aus den Bereichen Energiemanagement und Gebäudeautomation mit Experten aus der Heizungsbranche an einem Tisch und diskutieren über Vernetzung ihrer Produkte.

Über den Interview-Partner

Dieter Kehren ist Abteilungsleiter Forum Digitale Heizung beim Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) und bringt sein Expertenwissen in die Projektarbeit der VdZ ein.

Bildnachweis: © BDH (Beitragsbild)