Mit der Transformation des Energiesystems werden unsere Gebäude zur zentralen Schnittstelle der Energiewende. Ein Home-Energy-Management-System (HEMS) bildet hierbei die erforderliche Verknüpfung der Systeme. Jedoch ist der Markt intransparent und die praktische Umsetzung komplex. Daher stellen sich folgende Fragen: Welche Home-Energy-Management-Systeme sind aktuell auf dem deutschen Markt
verfügbar und wie lassen sich die Systeme charakterisieren und unterscheiden?
Die Klimaziele basieren auf der Dekarbonisierung, der Dezentralisierung und der Digitalisierung des Energiesystems. Dies zeigt sich insbesondere in der Praxis bei unseren Gebäuden: Ausbau von Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen), Einbau von Wärmepumpen, der Aufbau von Ladehubs für Elektrofahrzeuge, die Integration thermischer und elektrischer Speicher, die Interaktion mit Stromnetzen sowie eine gemeinsame Schnittstelle, das HEMS. Aufgrund der inkonsistenten Begrifflichkeit für derartige Managementsysteme wurde für den folgenden Marktüberblick eine Begriffsdefinition entwickelt.
Das übergeordnete Ziel eines HEMS ist die optimierte Steuerung von flexiblen Verbrauchseinrichtungen. Die steuerbaren Verbrauchseinrichtungen sind Wallboxen in Verbindung mit batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs), Wärmepumpen sowie Heizstäbe gekoppelt mit thermischen Speichermedien als auch Stromspeichersysteme.
Die Ziele aus den Perspektiven „Verbraucher“, „Energiewende“ und „Netzbetreiber“ unterscheiden sich und können langfristig zu Interessenskonflikten führen. Die Einordnung als HEMS erfordert zwei Voraussetzungen:
(1) Das System muss die flexiblen Verbraucher auf den verfügbaren PV-Strom und (oder) auf einen börsenstrompreisbasierten Tarif steuern können.
(2) Das System muss mindestens zwei unterschiedliche, flexible Verbraucher steuern können (vgl. Abbildung). Allerdings gilt dies nicht für die Kombination Wärmepumpe und Heizstab, da beide Geräte den Wärmesektor bedienen.
Die Zielgruppen der HEMS sind in erster Linie Einfamilienhäuser im Bestand sowie Neubauten. Dennoch können Kleingewerbe ebenfalls damit ausgestattet werden.
Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Umsetzbarkeit. Da diese Systeme langfristig millionenfach in Deutschland installiert werden müssen, ist eine „einfache“ umsetzbare Lösung erforderlich. Mit diesem Kriterium werden standardmäßige, frei programmierbare Controller und somit zeitaufwendige Umsetzungen durch Spezialisten ausgeschlossen.
Wie kann ein umfassender Marktüberblick für HEMS in Deutschland aussehen?
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Haresh Vaidya
Projektbearbeitung: Thomas Haupt
Projektförderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung