Energiewende via digitalem Gebäudemanagement

Gebäudeautomation ist in der Lage, CO₂-Emissionen signifikant  zu minimieren. Nach einer Studie des Branchenverbands der deutschen Informations- und Telekommunikationsbranche Bitkom können durch den verstärkten Einsatz von gewerkeübergreifenden Gebäudeautomationslösungen kurz- und mittelfristig bis zu 14,7 Mio. t CO₂ eingespart werden. Betrachtet man diese Zahl genauer, entspräche das beispielhaft dem CO₂-Ausstoß von etwa 73.000 Nichtwohngebäuden mit einer Größe von 5.000 m² (bei einem Ausstoß von 40 kg pro m² nach dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung). Bezogen auf Wohngebäude würde dies den Emissionen von etwa 544.000 Gebäuden mit jeweils 1.000 m² Wohnfläche (bei 27 kg pro m²) entsprechen. Laut einer Studie des Borderstep Instituts im Auftrag der Wirtschaftsinitiative Smart Living, die CO₂-Minderungspotentiale im Wohngebäudesektor durch Gebäudeautomation untersucht hat, konnten in analysierten Wohngebäuden durchschnittlich rund 20 % Heizenergie eingespart werden. Während die Energie-einsparung in einem Mehrfamilienhaus (Baujahr 1964) bei 30 % pro m² im Jahr lag, konnte im Fall einer Hochschule die Heiz­energiemenge sogar um die Hälfte reduziert werden.

Aufbau einer Gebäudeautomation

Im Regelfall ist eine Gebäudeautomation über drei Ebenen realisiert: Dabei erfüllen die Feld-, Automations- und Managementebene jeweils unterschiedliche Funktionen, um eine optimale Steuerung und Überwachung der Gebäudetechnik zu gewährleisten und einen umweltfreundlichen und energieeffizienten Betrieb zu ermöglichen. Auf der Feldebene sind Sensoren und Aktoren für den Betrieb der unterschiedlichen technischen Anlagen verantwortlich. Während Sensoren (wie bspw. Temperatur-, Feuchte- oder CO₂-Fühler) die Ist-Werte in den Räumen messen, Informationen aufnehmen und an die Automationsstationen übertragen, sind Aktoren (wie Antriebe von Lüftungs- und Absperrklappen oder Ventilen) dafür zuständig, die von den Direct-Digital-Controls (DDCs) erhaltenen Befehle in Schaltsignale zum Anlagenbetrieb umzusetzen.

Die Automationsebene steuert und regelt die gebäudetechnischen Anlagen auf Basis der gelieferten Daten aus der Feldebene sowie den Vorgaben der Managementebene. Die installierten Automationsstationen (AS) sind für das Sammeln der Informationen sämtlicher Feldgeräte über Ein- und Ausgangsmodule zuständig. Sie kommunizieren meist über das Bussystem BACnet und sind auch manuell vor Ort über einen Touchscreen intuitiv bedienbar. Die autonomen Stationen sorgen durch auf die speziellen Anforderungen des jeweiligen Betriebs zugeschnittene Regel-, Optimierungs-, Steuerungs- und Überwachungsfunktionen für hohe Synergieeffekte, mehr Komfort und eine wirtschaftliche Betriebsführung. Entsprechend der Regelabweichung regeln die AS, die an Automationsschwerpunkten (ASP) verbaut sind, die Raumwerte. Sie laufen dann wiederum in der Managementebene zusammen und können über eine BEMS-Software bedient und überwacht werden.

Fallbeispiel 1: Energiemanagement im Wohnungsbau

Die Buxtehuder Wohnungsbaugenossenschaft eG (BWG) ist einer der ersten, der die neuen Services der BEMS-Software „Qanteon“ von Kieback&Peter nutzt. Die BWG verwendet das Programm, um den Energieverbrauch ihres Bestands von rund 620 Wohnungen kontinuierlich zu überwachen, zu optimieren und energieeffizient zu betreiben. Stefan Conath, Vorstandsvorsitzender der BWG, sagt über die Identifikation von Modernisierungspotenzialen und Energiekosteneinsparungen: „Durch den nun einfachen Abgleich von in Echtzeit ermittelten Energiekennzahlen mit bereits vorliegenden Daten, z. B. aus vorhandenen Energieausweisen, werden Potentiale sichtbar, die wir als Planungsgrundlage zur Modernisierung unserer Wärmeerzeugungsanlagen nutzen können.“ Bereits in den ersten Monaten nach der Implementierung konnten laut BWG deutliche Einsparungen erzielt werden. Vor allem die Möglichkeit, Verbrauchsspitzen zu identifizieren und durch gezielte Maßnahmen zu reduzieren, führte zu einer Senkung der Energiekosten.

Die BWG analysiert mithilfe von „Qanteon Insights“ den Optimierungsbedarf ihrer Anlagen. Durch Benchmarking (zielgerichteter Vergleich) mit anderen Liegenschaften, Verbrauchsprognosen und Lastspitzenanalysen lassen sich Effizienzpotenziale zuverlässig und schnell detektieren. Conath erläutert, dass „wir in Insights über den Liegenschaftsbaum eine Übersicht unserer Liegenschaften einsehen, die leicht filterbar für individuelle Auswertungen ist.“ Gerhard Krüger, technischer Leiter der BWG, fügt hinzu: „Durch die gute grafische Darstellung können wir mit ‚Insights‘ nun schnell und transparent Optimierungsbedarf beim Anlagenbetrieb erkennen.“ „Qanteon Dashboard“ präsentiert auf einen Blick ausgewählte Energiedaten und verschafft so eine Übersicht über die wichtigsten Kennzahlen. Je nach Anforderung ist eine individuelle Konfiguration und Anpassung der Dashboards möglich. Zudem besteht die Möglichkeit, im Programm erstellte Benchmark-Dashboards zu importieren und diese durch Einsetzen des Firmenlogos dem Corporate Design anzupassen.

Fallbeispiel 2: Energiemanagement im Schwimmbad

Das Schwaketenbad in Konstanz legt nach eigenen Angaben großen Wert auf Nachhaltigkeit und Energieeffizienz. Neben Wärmerückgewinnungskonzepten, gekoppelter Energieproduktion durch ein Blockheizkraftwerk, einem hochgedämmten Dach sowie einer dreifachen Wärmeschutzverglasung setzt das Bad seit geraumer Zeit auf Energieeffizienz durch Gebäudeautomation. „Wir nutzen ‚Qanteon‘ für eine genaue Datenerfassung und Zuordnung der Verbrauchsdaten zu den einzelnen Bereichen, Anlagen und Schwimmbecken. Diese Daten lassen wir durch das BEMS analysieren und auswerten, um Optimierungsbedarf schnell zu erkennen und bei Regelabweichungen eine Fehlerbehebung einzuleiten“, erklärt Roland Lohr, Betriebsleiter des Schwaketenbads. „So haben wir auch bemerkt, dass die angenommenen Verbrauchswerte nicht immer der Realität entsprechen, bspw. bei den Schwimmbecken. Jetzt konnten wir ein optimales Frischwassermanagement für die neun Beckenkreisläufe generieren.“  Josef Letzguß, zuständiger Projektplaner von L&P Beratende Ingenieure GmbH, fügt hinzu, dass „Qanteon“ in seiner Planerlaufbahn das erste Energiemanagementsystem ist, „das effizient funktioniert und so zu merklichen Energie- und Kosteneinsparungen im Schwaketenbad führen wird.“ 

Ein hilfreiches Feature sei zudem die Möglichkeit, Was-wäre-wenn-Szenarien zu simulieren. Die zuständigen technischen Mitarbeiter können so die Auswirkungen geplanter Änderungen oder Investitionen auf den Energieverbrauch vorab einschätzen. Dies soll die Entscheidungsfindung erleichtern und helfen, Investitionen gezielt dort einzusetzen, wo sie den größten Nutzen bringen. Der Einsatz des Energiemanagementsystems zeigte nach kurzer Einsatzzeit erste Ergebnisse: „Durch die ersten Optimierungen – ohne Qualitätsverlust – werden wir dieses Jahr einen mittleren fünfstelligen Betrag einsparen“, sagt Lohr.