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Smart Energy

Software erfasst alle Energieverbraucher im Gebäude

| Autor/ Redakteur: Frank Englert und Patrick Lieser / Carina Schipper

Unternehmen, die auf Effizienz setzen, bekämpfen ihre Energiefresser nicht selten mit einzelnen Sparmaßnahmen. Oftmals fehlen detaillierte Informationen über den Leistungsfluss in einem Gebäude. Einerseits können einzelne Stromzähler in Gebäuden keine Informationen darüber liefern, welcher Verbraucher wie viel Energie verbraucht. Andererseits ist der Einsatz von individuellen Zählern für jeden Verbraucher zu kosten- und wartungsintensiv. Die Lösung liegt in klügerer Software statt schnellerer Hardware.

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Zur Errechnung einer kompletten Energiebilanz bezieht die Software alle Verbraucher wie beispielsweise die Beleuchtung mit ein.
Zur Errechnung einer kompletten Energiebilanz bezieht die Software alle Verbraucher wie beispielsweise die Beleuchtung mit ein.
(Bild: Ramunas Geciauskas, CC BY 2.0, flickr.com)

Frank Englert und Patrick Leiser forschen im Fachbereich Multimedia Kommunikation (KOM) der Technischen Universität Darmstadt unter anderem am Internet der Dinge (IoT). Um die Leistungsaufnahme typischer Verbraucher in Gebäuden, beispielsweise im Büro, kosteneffizient und genau messen zu können, haben sie ein softwarebasiertes Verfahren zur Leistungsmessung auf Ebene der Einzelverbraucher entwickelt. Hierzu nutzt das Programm Messdaten von bereits vorhandenen Sensoren zur Gebäudeautomatisierung wie KNX oder EIB. Durch die gezielte Verarbeitung dieser Messdaten erstellt die Software verlässliche Schätzmodelle zur Bestimmung des Leistungsbedarfs von Elektrogeräten, erklären die Wissenschaftler. Solche Messdaten können zum Beispiel die Prozessor- oder Festplattenauslastung eines Computers sein.

Die Anwendbarkeit und Güte dieser sogenannten Energiemodelle haben Englert und Leiser für die komplette Beleuchtung eines Gebäudes sowie für typische Bürogeräte im Experiment geprüft. Über das Ergebnis freuen sich die Entwickler: Das erstellte Energiemodell für die Beleuchtung ermöglicht es, die Leistung einzelner Beleuchtungselemente mit einer relativen Genauigkeit von bis zu 98,6% pro Aktor zu bestimmen. Für die untersuchten Bürogeräte wurde eine relative Genauigkeit von bis zu 95% erreicht.

Alle Verbrauchertypen unter einem Dach

Die entwickelten Methoden sind nicht gerätespezifisch, sodass sie für beliebige Verbrauchertypen verwendet und in beliebigen Gebäuden eingesetzt werden können. Die einzige nötige Voraussetzung hierfür ist, Sensordaten mit Korrelation zur Leistungsaufnahme des Verbrauchers ermitteln zu können. Die Erstellung des Energiemodells erfolgt hierbei nicht-parametrisch und ohne manuelle Eingriffe durch Beobachtungen von Ereignissen und deren Auswirkungen auf den Gesamtenergieverbrauch. Die eingesetzten Algorithmen benötigen wenig Rechenleistung und Arbeitsspeicher, sodass sie auch auf Systemen mit geringer Hardwareleistung gut funktionieren. Diese Charakteristiken erlauben die Entwicklung von kostengünstigen Black-Box-Lösungen zur verbrauchergenauen Erfassung des Energieverbrauchs. Die Umsetzung erfordert weder eine Internetverbindung noch eine Referenzdatenbank.

Statt die verbrauchte Energie monatlich oder jährlich abzurechnen, können die Forscher dank verschiedener Energiemodelle jederzeit ausführliche Berichte zum Energieverbrauch eines bestimmten Verbrauchers für jeden beliebigen Zeitraum erstellen. So ist es möglich, die Auswirkungen von Einsparmaßnahmen ohne zusätzlichen Messaufwand schnell und zuverlässig zu bewerten. Da die Software-basierte Lösung mit geringem Aufwand in bestehenden Infrastrukturen nachgerüstet werden kann, ist sie in fast allen Fällen anwendbar – und liefert wichtige Informationen, um Energiesparpotenziale zu identifizieren und Einsparmaßnahmen umzusetzen, heißt es aus Darmstadt.

Bild: Ramunas Geciauskas, CC BY 2.0, flickr.com

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Carina Schipper

Carina Schipper

, elektrotechnik