Energiebewusst bedeutet energieeffizient

Dank staatlicher Förderprogramme und der wachsenden Nachfrage nach erneuerbarer Energie sind Solarpanel und kleine Windräder auf dem Dach von Häusern und Gebäuden in ganz Europa keine Seltenheit mehr. Mit Hilfe von intelligenten Stromnetzen könnten Verbraucher ihre häuslichen Erzeugungskapazität nutzen, um nicht mehr nur passiver Empfänger von Strom, sondern interaktives Glied der Energieversorgungskette zu werden - wodurch sich potenziell CO2-Emissionen in der EU um 9 % und der Energieverbrauch der Haushalte um 10 % senken ließe.

Damit das jedoch möglich ist, müssen die Verbraucher ihren Stromverbrauch in Echtzeit überwachen können - damit sie ihren Verbrauch verwalten und so Energie und Geld sparen können. Ein Netzbetreiber muss in der Lage sein, entsprechend der jeweiligen Nachfrage die Stromversorgung sowohl durch zentralisierte Stromkraftwerke als auch durch eine wachsende Anzahl dieser kleineren Stromerzeugungsquellen anzupassen.

Das von der EU finanzierte Projekt "Energy-saving information platform for generation and consumption networks" (ENERSIP) hat einen Weg entwickelt, um diese Überwachungs- und Anpassungsprozesse zu verbessern. Indem Energielieferanten und Verbrauchern Echtzeitinformationen und Schätzungen des Energieverbrauchs zur Verfügung gestellt werden, könnte die Stromversorgung und -nachfrage besser aufeinander abgestimmt werden - wodurch sich Abfall verringern und die Zuverlässigkeit erhöhen lässt.

"Für ein Versorgungsunternehmen ist das Szenarium ideal, wenn nur so viel Strom produziert wird, wie nötig ist, um den Bedarf zu decken", erklärt Dr. Leire Bastida, Koordinatorin des Projekts ENERSIP. "'Manchmal bedeutet das, dass die geschätzte Nachfrage vorhergesagt und notwendige Maßnahmen festgelegt werden müssen, wenn die Nachfrage Spitzenwerte erreicht, aber es kann auch besser sein, stattdessen zu versuchen, die Nachfrage zu verringern. Wir wollten Hilfsmittel entwickeln, die Lieferanten und Verbraucher dabei unterstützen, optimale Entscheidungen zu treffen, um Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht zu halten."

Anpassung

Die ENERSIP-Partner haben daher gemeinsam eine offene Plattform entwickelt, die eine Reihe von Diensten zur Energieüberwachung und -kontrolle bereitstellt, mit denen die Flexibilität und Reaktionsfähigkeit des Stromnetzes verbessert werden soll.

"Unsere Plattform und Dienste wurde entwickelt, um einen Abgleich von Energieerzeugung und -verbrauch in nahezu Echtzeit in Wohn- und Gewerbegebäuden und der gesamten Nachbarschaft zu ermöglichen", sagt Dr. Bastida. "ENERSIP erfordert die Entwicklung und Implementierung vieler verschiedener Technologien, wie z. B. Sensoren und drahtlose Kommunikationsgeräte, die den Stromverbrauch von Haushaltsgeräten überwachen, Algorithmen, die den Energiebedarf vorhersagen, und Kontrollsysteme, die Geräte ausschalten und Erzeugungssysteme einschalten können."

"Außerdem wollten wir das Verhalten der Verbraucher verändern", sagt Dr. Bastida. "Die Macht des Internets und der sozialen Netze spielt eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht die Verbraucher aufzuklären und sie dazu anzuregen ihre Gewohnheiten beim Energieverbrau zu ändern."

Dr. Bastida zufolge war die Projektstrategie eigentlich ganz einfach: die Erreichung einer hohen Energieeffizienz durch eine Mischung aus Koordinierung, geeignetem Ressourcenmanagement im Stromnetz und Veränderung des Verbraucherverhaltens durch genaues Feedback und Empfehlungen. Wenn die Benutzer damit den Energieverbrauch senken, ließe sich im Gegenzug auch die Belastung für die Energieerzeugung und -versorgung reduzieren.

Von der Überwachung hin zur Vorhersage

Der Schlüssel für liegt ENERSIP in der Kommunikation zwischen allen Geräten in einem Haushalt - und idealerweise in jedem Haus der gesamten Nachbarschart. Das Projekt entwickelte eine Reihe intelligenter Stecker, mit denen Geräte an die Stromversorgung angeschlossen werden können, um den Stromverbrauch zu überwachen. Diese Daten werden drahtlos in Echtzeit an einen Konzentrator gesendet, der die Daten sammelt und per Internet an den lokalen Stromlieferanten oder -verteiler weiterleitet.

"Diese Verbrauchsdaten sind absolut entscheidend für unsere Ideen", erklärt Dr. Bastida. "Wenn dieses Datenniveau erst einmal erreicht ist, - insbesondere für eine ganze Nachbarschaft oder einen größeren Gewerbestandort - kann man zur eigentlichen Analyse übergehen, Muster ermitteln und, was besonders wichtig ist, mit Vorhersagen beginnen. Wenn sich Verbrauchsspitzen vorhersagen lassen, kann mit dem Ausgleich von Angebot und Nachfrage begonnen werden, indem die Erzeugung effizienter erhöht wird oder überflüssige Geräte ausgeschaltet werden, bis die Nachfrage wieder zurückgeht."

Diese intelligenten Stecker wurden mit verschiedenen Arten von Geräten verwendet, angefangen von einfachen Lampen und elektrischen Heizgeräten bis hin zu intelligenten Geräten, wie z. B. Fernsehgeräten und Computern. Die Forschungsarbeiten im Rahmen von ENERSIP erstreckten sich auch auf Tests, wie diese Geräte mit einander und anderen Netzen innerhalb von Geäbuden kommunizieren sollten, um eine intelligente Infrastruktur im Gebäude zu errichten, die aus der Ferne oder automatisch kontrolliert werden kann. Das ENERSIP-Team untersuchte auch, wie ein derartiges System auf die gesamte Nachbarschaft ausgedehnt werden kann.

"Wir stellten sicher, dass unsere drahtlose Kommunikation mit Standorten in der gesamten Nachbarschaft über eine integrierte Redundanz verfügt, da man, sobald man sich auf diesen Datenflluss zu Verwaltung des Stromnetzes verlässt, auch in einem Chaos landen kann, wenn das Netz einmal ausfällt", bemerkt Dr. Bastida. "Wir kombinierten Mobilfunknetze, öffentliche Funknetze und kabelgebundene Breitbandnetze, um das nachbarschaftumspannende Kommunikationsnetz aufzubauen. Obwohl der Schwerpunkt des Projekts auf der Optimierung von Stromversorgung und -verbrauch lag, war die Entwicklung sicherer und effizienter Datenkommunikation auf technischer Seite ebenfalls eine große Herausforderung."

Verhaltensänderung - basierend auf Information

Die vielleicht größte Herausforderung für das Projekt lag jedoch in seinem umfassenden Konzept für die Rückführung der Informationen zu den Verbraucher, sodass diese entsprechendende Maßnahmen ergreifen können. ENERSIP erschuf eine Internetplattform, auf der Haushalte ihren Verbrauch ablesen und ihren Stromverbrauch entsprechend des Angebots und dem Preis anpassen konnten.

"Man kann ein System mit schlauen Algorithmen aufbauen, das Spitzenwerte vorhersagt, den Verbrauch vorwegnimmt und die Erzeugung auf intelligente Weise kontrolliert. Aber unsere Emissionen werden sich erst senken lassen, wenn die Menschen ihre Gewohnheiten und ihr Verhalten ändern", sagt Dr. Bastida. "Wir sind überzeugt, dass die Menschen nachhaltige Entscheidungen treffen und Teil des Optimierungsprozesses werden, wenn wir ihnen Informationen liefern und sie bei der Entscheidungsfindung untersützten."

Die ENERSIP-Internetplattform bietet den Verbrauchern Empfehlungen (basierend auf den Informationen aus deren Nachbarschaft und Vorhersagekapaziäten), wie sie ihren Verbrauch optimieren können, indem sie beispielsweise die Waschmaschine (per Microchip im Stecker) um 3.00 Uhr und nicht um 20.00 Uhr einschalten, wenn Verbrauchsspitzen erreicht werden.

Das ENERSIP-System wurde in zwei Pilotversuchen getestet, mit denen die entwickelte Technologie validiert wurde, während das Projektteam anhand von Simulationen ein theoretisches Energieeinsparpotenzial von bis zu 30 % nachwies.

"Das zeigt, die heutzutage existierende Unwirtschaftlichkeit, wenn Angebot und Nachfrage nicht aufeinander abgestimmt sind", sagt Dr. Bastida. "Am überraschendsten war aber vielleicht unsere Erkenntnis, dass die Hälfte der Energieeinsparungen durch das ENERSIP-Internettool für Benutzer und die daraus resultierende stärkere Sensibilisierung unserer freiwilligen Verbraucher für Energieeffizienz erzielt wurde."

Weiterführung

Die Projektpartner von ENERSIP werden ihre Prototyptechnologien und -konzepte weiter entwickeln, wozu u. a. Einsteckfühler und Regler zur automatischen und per Fernzugriff durchgeführten Steuerung der Geräte sowie Tools und mobile Apps zur Online-Energieverwaltung gehören. Die im Projekt entwickelten Optimierungsalgorithmen werden auch auf Business Intelligence Tools und Entscheidungsmanagement-Systeme angewendet.

"Wir haben keinen Zweifel daran, dass die Menschen der Schlüssel zur Lösung unserer Energiekrise sind", unterstreicht Dr. Bastida. "Wir können nur dann deutliche Energieeinsparungen erzielen, wenn die Menschen ihr Verhalten ändern. Systeme wie ENERSIP können dazu beitragen."

Die Technologien des ENERSIP-Projekts - die Überwachung und Vorhersage des Energieverbrauchs und die Bereitstellung von Feedback an den Verbraucher - haben das Potenzial, einen ersten Schritt zur Verwirklichung dieser Energieeinsparungen zu ermöglichen und uns auf den Weg für intelligente Stromnetz in naher Zukunft zu ebenen.

Link zum Projekt auf CORDIS:

- RP7 auf CORDIS
- Datenblatt des Projekts ENERSIP auf CORDIS

Link zur Projektwebsite: - Website des Projekts "Energy-saving information platform for generation and consumption networks" website

Link zu weiterführendem Video:

- Videos des ENERSIP-Projekts

Weitere Links:

- Website er Europäischen Kommission zur Digitalen Agenda