Wärme im Gebäude - Klimaschutz durch Intelligenz in Immobilien

"Efficiency first" - die Energieeffizienz ist nach BMWi eine zentrale Säule der Energiewende und entscheidend für die zeitige Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele. Es ist allgemein akzeptiert, dass ein sofortiger Handlungsbedarf im Gebäudesektor besteht. Der Klimawandel wartet nicht auf Technologien, die noch entwickelt werden müssen. Entscheidend für die Energiewende sind vorhandene Lösungen die bei der Einsparung von CO2 heute schon unterstützen.

Für die Klimabilanz eines bestehenden Gebäudes ist die gesamte Energieversorgung zu betrachten. Ausschlaggebend sind der Stromverbrauch, die Wärmebelieferung und das Laden zu Hause (elektrische Mobilität). Intelligente Technologien, die diese Sektoren miteinander vernetzen und optimieren gelten als Schlüsseltechnologien für die Energiewende im Gebäudesektor.

Großes Potenzial in der Beheizung von Immobilien

Im Wärmesektor gibt es aktuell 21 Millionen Heizungsanlagen in Deutschland, die ein gewaltiges Energieeinspar- und CO2-Minderungspotenzial beinhalten. Viele dieser Anlagen nutzen keine erneuerbaren Energien oder sind veraltet bzw. ineffizient. Dabei sollen in knapp zehn Jahren die Haushalte beim Heizen rund 56 Prozent weniger Klimagase abgeben als heute. Wesentlich für diese Zielerreichung wird es sein, zeitnah auf eine effiziente Heiztechnik und die Nutzung erneuerbarer Energien im Bestand zu wechseln.

Digitalisierung und Vernetzung von Sektoren

Die Energie wird zunehmend aus erneuerbaren Quellen gewonnen - das birgt große Potenziale. Mit dem Power-to-Heat-Ansatz soll statt fossiler Brennstoffe zukünftig grüner Strom für klimafreundliche/-neutrale Wärme sorgen. Ein mit einer PV-Anlage vernetztes Heizsystem steigert beispielsweise den Selbstversorgungsgrad und das Effizienzniveau der Immobilie wesentlich. Die Belieferung der Restenergie mit Grünstrom von dem lokalen Versorger schliesst die Versorgungslücke, um hier eine positive Klimabilanz des Gebäudes auszuweisen.‍

“Bis 2050 sollen der Energieverbrauch um 50 Prozent gesenkt, der Anteil der erneuerbaren Energien am Energieverbrauch auf 60 Prozent erhöht und der CO2-Ausstoß um 80 bis 95 Prozent reduziert werden.”
— BMWi‍

Digitale Immobilien, die in der Lage sind, ausreichend Energie für sich und vielleicht sogar ihre Umgebung zu erzeugen sowie diese intelligent im Gebäude und Quartier zu nutzen, werden einen erheblichen Anteil zur Umsetzung der Klimaziele beitragen. Studien des Fraunhofer-Instituts und der Internationalen Energieagentur (IEA) bestätigen, dass die aufkommende Nachfrage nach grünem Strom für Power-to-Heat allein durch den konsequenten Ausbau von heimischer Energieerzeugung gedeckt werden kann. Die Intelligenz eines Gebäudes hat demnach einen entscheidenden Einfluss auf dessen CO2-Bilanz, so die aktuelle Studie „Klimaeffekte der Digitalisierung“ des Digitalverbands Bitkom. Deutschland kann bereits 17% der der deutschen Klimaziele für 2030 mithilfe von vernetzten Gebäuden erreichen.

Um diese Potenziale zu nutzen, ist es notwendig, die einzelnen energetischen Handlungsfelder im Gebäude gesamtheitlich zu betrachten und intelligent zu vernetzen. Im CO2-neutralen Gebäude wird die Haus- und Energietechnik ganzheitlich über IoT und Software-Intelligenz geregelt.

Der Einsatz von Smart Metern und IoT-Sensoren bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie ermöglicht es Energieflüsse im Gebäude zu messen und optimieren. Durch die Vernetzung kann der eigens erzeugte Photovoltaik-Strom intelligent für den Haushaltsstrom und die Versorgung von Heiz-und Speichersystemen eingesetzt werden. Bei Bedarf wird auch die hauseigenen Ladesäule für E-Fahrzeuge versorgt. Wird nicht der gesamte Strom eingesetzt, wird dieser stationär gespeichert oder in das lokale Stromnetz eingespeist. Allein durch den Einsatz von IoT-Services ist eine Energieeinsparung von bis zu 15 % möglich.

Einsparpotenziale bei Mietern und Bewohnern

Die Erfassung der eigenen Verbrauchsdaten ist die Grundlage für ein verändertes Nutzerverhalten. Wissen Verbraucher:innen an welcher Stelle und zu welchem Zeitpunkt Energie verbraucht wird, können sie gezielt Maßnahmen zur Energieeinsparung vornehmen - manuell oder voll automatisiert.

Die Digitalisierung schafft damit die Datengrundlage und Transparenz, mit denen Bewohnern positive Anreize geboten werden können den eigenen Verbrauch selbst zu verbessern. Mithilfe von Apps und speziellem Klimafunktionen, die Nachhaltigkeitsperformance visuell aufbereitet können Bewohner:innen ihren Verbrauch mit dem Durchschnittswerten ihrer Nachbarn im Haus oder Quartier messen. Gamification wird als Anreiz für bewusstes Handeln auf diese Weise wirkungsvoll eingesetzt. Insgesamt hilft die neue Transparenz durch digitale Anwendungen dabei das gesellschafte Umdenken anzuregen und das Gespür für den eigenen CO2-Footprint zu schärfen.

Smart Home Angebote bringen heute die notwendigen Komponenten in die Wohnungen rein, um tatsächlich die Heizungen vor Ort bedarfsgerecht und einfach zu steuern. Studien sehen in diesem Bereich ein Einsparpotenzial von 20-40 % durch die Automation der Heizung. Die Bedienung über attraktive Interfaces und Erweiterung um neue Anwendungsfelder wie Lichtsteuerung bringen zusätzlichen Nutzen aber auch Komfort.

Einfaches Upgrade auf smarte Heizsysteme

Vermieter:innen und Mieter:innen können sich mit geringem Aufwand die Smart Home Technologien in Wohnungen einbauen und bereits mit geringem Invest die Heizeffizienz optimieren. Für jedes Heizsystem gibt es eine passende Nachrüstmöglichkeit. Intelligente Thermostate lassen sich ganz einfach für unterschiedlichste Heizsysteme nachrüsten.

Mit einer durchdachten IoT-Infrastruktur im Gebäude können smarte Heizungssteuerungen und andere digitale Komponenten wie Bewegungsmelder, CO2-Sensorik, Tür-Fensterkontakte und Luftgütesensoren optimal eingebunden werden. Erst das automatisierte Zusammenspiel mehrerer Geräte bedeutet mehr Komfort und Sicherheit bei entscheidend weniger Energieverbrauch.
Durch den Austausch der intelligenten Geräte lernt das System effizient selbst zu denken. Darüber hinaus werden mittels Zeitsteuerung, Automatisierungen sowie Ausführung festgelegter Funktionen und Szenarien Prozesse in verschiedensten Smart-Living-Bereichen automatisch geregelt. In diesem Fall reagieren die vernetzten Geräte auf bestimmte Umweltreize und lösen infolgedessen Aktionen aus.

In Kombination lassen sich die Messdaten intelligent für einen gesteigerten Wohnkomfort und die Unterstützung von Gesundheitsfaktoren im Bezug auf das Raumklima einsetzen:

• Vernetzte Geräte, wie eine Ladebox werden erst eingeschaltet, wenn die Photovoltaikanlage Energie produziert und der Eigenverbrauch des Hauses gewährleistet werden kann (also kein Netzbezug).
• Sind Fenster geöffnet, regeln digitale Thermostate die Heizung in dem Raum automatisch herunter.
• Eine Zentraleinheit sorgt dafür, dass in den Wohnbereichen stets 21° und in den wenig genutzten Räume 19° gehalten wird.
• Bei hoher Wärmeentwicklung reagiert die Rolladensteuerung automatisch und reguliert das Klima durch Reduktion der Sonneneinstrahlung.
• Präzenzmelder sorgen dafür, dass die Wohntemperatur sich an das Verhalten der Bewohner anpasst.
• Sind C02-Werte, Luftfeuchtigkeit oder Temperatur zu hoch oder zu niedrig wird eine Warnmeldung rausgegeben.
• Wenn-Dann-Regeln erhalten die gewünschte Raumtemperatur für jeden Raum (Einzelraumsteuerung).
• u.v.m.

Wärmepumpe, Solar und Speicher

Im Neubau sind selbstverständlich viele weitere Massnahmen möglich, die bei Bestandsimmobilien sich nicht immer rechnen (jedoch trotzdem sinnvoll sein können). Insbesondere sind Wärmepumpen, die mit grünem Strom betrieben werden, hinsichtlich ihres Klimabeitrages zu empfehlen. In Kombination mit einer Solaranlage - evt. in Form eines Mieterstrommodells - ergibt es eines der aktuell interessantesten Energieeffizienz-Modelle im Bereich Wärme und Strom. Eine Erweiterung um Stromspeicher und Lade-Infrastruktur ergibt eine zukunftssichere Investition für Eigentümer, Betreiber und Bewohner.

Die Rockethome Climate Solutions bietet ganzheitliche Lösungen aus Hardware, Software und Dienstleistungen in diesen Bereichen an. >> White Paper & Studien zu diesem Themengebiet anfordern.