Chancen erkennen

Smart Homes beschäftigen die Branche, aber inhaltlich sind die Ideen doch eigentlich relativ naheliegend, oder?

Viktor Grinewitschus: Ja, letzten Endes geht es darum, wie die Informationstechnik auch für den Betrieb unserer Gebäude nutzbringend eingesetzt werden kann.

Trotzdem gibt es noch nicht für alle Anwendungen, die Sie und Ihre Kollegen sich ausgedacht haben, Lösungen. Richtig?

Ja, das würde ich schon so sagen. Wenngleich es doch viel mehr gibt, als man auf den ersten Blick sieht. Viel existiert im Bereich einfacher Verknüpfungen wie dem Schalten von Verbrauchern oder der Regelung der Raumtemperatur. Defizite gibt es bei Funktionen, die die Kombination von Geräten aus unterschiedlichen Gewerken erfordern. Es gibt für die Bedienung wenig Vorbilder, es wird schnell kompliziert. Wir müssen deshalb sehr auf eine einfache Bedienung achten.

Wo gibt es denn viel mehr, als man denkt?

Zum Beispiel bei der Sensorik, wie etwa der Messung der Luftqualität und des Energieverbrauchs. Früher erforderten die Lösungen eine umfangreiche Verkabelung, heute werden zunehmend Funklösungen angeboten. Die Entwicklung hat sich stark beschleunigt. Eigentlich kann man fast jeden Tag etwas Neues finden.

Es ist nicht immer leicht zu unterscheiden, was Spielerei und was am Schluss wirklich sinnvoll ist.

Spielerei ist aber ein sehr dehnbarer Begriff. 1999 hat ein späterer Mitarbeiter von mir in seiner Diplomarbeit eine Waschmaschine mit Internetanschluss und Homepage ausgerüstet. Da haben alle gesagt, so ein Quatsch. Ein blinder Mitarbeiter vom IBM Handicap Center hatte das Problem, dass er Waschmaschinen mit Folientastatur nicht bedienen konnte. Auf seinen Wunsch hin haben wir den http-Server der Waschmaschine mit einem Homepage-Reader kombiniert, und plötzlich hatten wir eine Sprachausgabe für Waschmaschinen. Dann haben alle gesagt, endlich mal was Sinnvolles für die Unterstützung von Menschen. Vielleicht müssen wir mehr ausprobieren, um Innovationen zu entwickeln. Oft ist es so: Sie entwickeln eine bestimmte Technologie, und dann floppt sie erst mal, weil sie auf die falsche Anwendung zielt. Dann findet jemand heraus, was man damit noch machen kann, und plötzlich wird das eine ganz tolle, erfolgreiche Innovation.

Oft geht es für Nichtexperten um relativ dröge Dinge. Wie steuere ich Lüftungsanlagen und Ähnliches. Wie kann man Menschen dafür begeistern?

Ich glaube, dass mittlerweile vielen Menschen klar ist, dass wir mit der Energie zukünftig sehr viel sorgsamer umgehen müssen. Der Schlüssel liegt im abgestimmten und an die aktuelle Situation der Nutzer angepassten Betrieb der Anlagen. Das wird schnell komplex. Hier haben über die ganzen Jahre Tablet-PCs und Smartphones einen unglaublichen Schub gebracht, indem sie eine einfache Bedienung und eine gute Darstellung der Situation ermöglichen. Alles, was vorher so ein bisschen dröge war, wird plötzlich irgendwie auch schick. Mit diesen Geräten können Sie die Funktionen des Gebäudes schnell auf die aktuellen Anforderungen anpassen. Ich lade mir eine App für neue Funktionen in meinem Haus runter, ich lade mir eine App für das Monitoring meiner Energie runter und zukünftig noch vieles mehr. Das hat durchaus einen spielerischen Aspekt. Die Leute sind begeistert.

Eigentlich muss man vor allem Bauherren von Einfamilienhäusern oder Baugesellschaften dafür begeistern, oder?

Ja, das passiert auch zunehmend. Die Branche ist eher konservativ aufgestellt, nun haben Gebäude auch eine längere Lebensdauer als das Smartphone. Andererseits wird das Potenzial der Informationstechnik bisher nur unzureichend genutzt, um den Gebäudebetrieb zu optimieren oder dem Nutzer zu assistieren.

Was verbinden Sie mit Smart Home?

Smart Home heißt für mich, dass im Haus viele Geräte und Anlagen miteinander vernetzt sind. Dies bildet eine Infrastruktur, auf die man Anwendungen aufsetzen kann, sei es zur Steigerung der Energieeffizienz, zur Erhöhung des Komforts, für mehr Sicherheit oder zur Unterstützung des Wohnens im Alter.

Energie und Sicherheit sind doch sehr unterschiedliche Anwendungen. Warum ist es sinnvoll, sie zu vernetzen?

Weil Sie für beide Funktionen die gleichen Informationen benötigen, diese werden nur in einem anderen Kontext ausgewertet. Ein einfaches Beispiel: Für die Heizungsanlage ist es notwendig zu wissen, ob das Fenster geöffnet ist. Das ist aber gleichzeitig auch eine Information, die für eine Alarmanlage wichtig und sinnvoll ist. Gleiches gilt auch für Bewegungsmelder. In einem Smart Home haben wir eine bestimmte Anzahl von vernetzten Sensoren und Aktoren, mit denen wir interessante und vielseitige Anwendungen schaffen.

Was passiert, wenn die Heizung merkt, das Fenster geht auf?

Dann wird zum Beispiel der Heizkörper abgestellt. Aktueller Stand ist eher, dass durch die Kaltluft das Thermostatventil der Heizung versucht, die sinkende Temperatur auszugleichen, und auf volle Leistung regelt. Das Ergebnis ist, dass man erst spät merkt, dass das Fenster wieder geschlossen werden müsste, und die Energie zum Fenster rausgeheizt wird. Nicht genutzte Räume wie das Bad können sich oftmals trotzdem auskühlen.

Im Altbau wird das Bad mit den hohen Vorlauftemperaturen der Heizung relativ schnell wieder warm.

Schlau ist es, die Vorlauftemperatur an den aktuellen Wärmebedarf anzupassen: Sollen die Räume schnell aufgeheizt werden, ist die Temperatur hoch, ist die Raumtemperatur erreicht, ist sie möglichst niedrig. Eine hocheffiziente Lösung besteht darin, der Heizungsanlage den aktuellen Wärmebedarf mitzuteilen und danach die Temperaturen einzustellen.

Das wären dann wieder zwei der naheliegenden Ideen. Trotzdem: Wie wichtig ist das wirklich?

Wir haben bei unseren Messungen festgestellt, dass die Energieverbräuche in Gebäuden mit ähnlicher Bausubstanz höchst unterschiedlich ausfallen. Wir haben in einem Forschungsprojekt in Bottrop in 80 Haushalten das Raumklima über eine Woche mit Datenloggern gemessen und ausgewertet. In der Regel ist es das Lüftungsverhalten, was zu diesen großen Unterschieden führt. Im folgenden Winter haben wir den Probanden Hilfsmittel gegeben, mit denen sie das ihr Heiz- und Lüftungsverhalten besser kontrollieren konnten. Wir haben beobachtet, dass sie im Schnitt zehn Prozent Energie einsparten, in Einzelfällen sogar deutlich mehr, bis hin zu 30 Prozent.

Was haben die Bewohner anders gemacht?

Sie haben Zeitprofile für die Raumtemperaturen eingestellt, so dass die Räume dann beheizt wurden, wenn sie genutzt wurden. Die Lüftungsdauer wurde an die Raumluftqualität angepasst. Sie müssen lüften, aber Sie können zu viel oder zu wenig lüften, beides ist schlecht. Wir haben eine Luftqualitätsmessung eingebaut und so den Bewohnern tatsächlich auch Hinweise geben können, wann sie das Fenster auf- und zumachen sollten.

Welche Rolle spielt für Sie die Energieversorgung und Photovoltaik im Smart Home?

Wir wollen in Zukunft einen zunehmenden Anteil von Energie regenerativ decken. Eine Eigenschaft der regenerativen Energie ist nun mal, dass sie nicht unbedingt dann zur Verfügung steht, wenn wir sie brauchen, sondern dass es eben von der Umwelt abhängt, ob sie da ist oder nicht. Damit entsteht die große Notwendigkeit, ein Energiemanagement zu betreiben. Insofern liefert die Energieversorgung ein weiteres Motiv, mehr Vernetzung in Gebäuden einzubauen.

Damit das Smart Home funktioniert, ist auch eine Verhaltensänderung nötig. Sind die Menschen dazu bereit?

Ja. Es ist auf der einen Seite zwar schwierig, menschliches Verhalten zu ändern. Wir hängen an liebgewonnenen Verhaltensweisen. Sich diese abzugewöhnen, ist umso leichter, je stärker man dabei unterstützt wird. Es fällt mir aber auf der anderen Seite leichter, wenn ich einer Technik den Befehl gebe: Wenn das und das passiert, dann mache das doch bitte in dieser Art und Weise. Das Smart Home hilft also auch bei der berühmten Waschmaschine, die sich anschaltet, wenn die Sonne scheint.

Womit kann man die Menschen motivieren?

Es gibt drei Anreize. Den ökonomischen, den ökologischen und den sportlichen. Geld ist sicherlich ein Faktor, aber der ist nicht ausschlaggebend. Ich glaube, dass der sportliche Anreiz am wichtigsten ist, kombiniert mit dem ökologischen. Das muss einen gewissen Spielcharakter haben, dass ich durch das Feedback von dem System eine Belohnung bekomme. Nach dem Motto: Ja, jetzt hast du es geschafft, so und so viel Prozent an regenerativer Energie zu nutzen. Es geht also, auf Neudeutsch gesagt, mit Gamification.

Wie können Sie den Sportcharakter erhöhen?

Das Smart Home kann den Menschen die nötige Information geben. Bei mir zu Hause haben der Internetzugang und die Telefonanlage früher mehr Strom verbraucht als die Waschmaschine. Das kam daher, dass die Geräte immer eingeschaltet blieben. Jetzt habe ich andere Geräte, die deutlich sparsamer sind. Das System kann dem Bewohner auch mitteilen, wann viel solar erwärmtes Wasser da ist, und sagen: Du kannst jetzt so lange duschen, wie du willst, ohne Energie zu verschwenden. Das macht dann auch mehr Spaß. Heute haben Sie in der Regel keine hohe Transparenz beim Energieverbrauch. In den wenigsten Fällen sind Konsumenten in der Lage, ihn halbwegs richtig abzuschätzen. Anwendungen, die mit Licht zu tun haben, werden in der Regel beim Energieverbrauch überbewertet. Alles, was mit Wärme zu tun hat, wird eher unterbewertet.

Wie wichtig ist der Autarkiegedanke?

Wenn wir 60 bis 80 Prozent des Bedarfs aus erneuerbaren Energien decken wollen, geht es nur mit einer gewissen Autarkie. Natürlich kann man die Windräder in die Nordsee stellen und in Bayern den Strom verbrauchen. In diesem Zusammenhang kann man bei der Bevölkerung den Gedanken wecken, dass, wenn man es schafft, selbst einigermaßen autark zu sein, auch die Belastung für den Rest der Welt kleiner ist. Das ist auch ein ganz wichtiger Aspekt ist.

Man muss sich überlegen, auf welcher Ebene wie viel Autarkie sinnvoll ist, in meinem Haus, meiner Stadt oder vielleicht europaweit. Wie wichtig ist die eigene, persönliche Autarkie?

Ich glaube, wenn Sie auf der untersten Ebene für eine gewisse Autarkie sorgen können, ist die Problematik auf den oberen Ebenen kleiner. Und das lohnt sich. Unser Energieversorgungssystem ist ja auch heute so konstruiert, dass die Kraftwerke in der Nähe der Verbraucher stehen. Trotzdem ist es am Ende des Tages natürlich so, dass Sie über die statistische Verteilung des Verbrauchs in größeren Einheiten natürlich auch einiges ausgleichen können.

Sie arbeiten bei den Claudius-Höfen in Bochum mit, wo Vernetzung und Energiemanagement nicht in einem Haus, sondern in einem Quartier umgesetzt werden sollen.

Ja. Die Claudius-Höfe in Bochum sind ein Quartier mit 88 Haushalten und einigen Gewerbeeinheiten. Das Quartier ist mit einer großen Solarthermie- und einer großen PV-Anlage ausgestattet. In einem Forschungsprojekt versuchen wir, den Eigenverbrauch der Anlage möglich hoch zu bekommen.

Was unterscheidet dies vom Energiemanagement im Haus?

Sie haben die Möglichkeit, nicht nur Komponenten innerhalb einer Wohnung, sondern innerhalb eines Quartiers zu vernetzen und deren Betriebszeiten aufeinander abzustimmen. Sie können auch den Haushalten eine Rückmeldung geben, in welchem Umfang solar erzeugte Wärmeenergie zur Verfügung steht, und dadurch den Zukauf von Fernwärme minimieren. Es ist eine große Herausforderung, die Solarenergieerzeugung und den Verbrauch zur Deckung zu bringen.

Ist das komplizierter als in einem einzelnen Haus?

Komplizierter wird die Organisation des Datentransports. Es gibt Informationen, die innerhalb einer Wohnung bleiben müssen, und Informationen, die nach oben durchgereicht werden. Auch die Anwendungen zu organisieren wird komplizierter.

Das heißt?

Wenn die Solaranlage gerade eine bestimmte Leistung produziert, müssen Sie organisieren, dass in den Wohnungen bestimmte Verbraucher eingeschaltet werden oder eben nicht. Sie müssen immer eine Übersicht behalten, was passiert, um daraus die Informationen für die Nutzer zu generieren. Es kommt einfach eine weitere Steuerungsebene dazu. Wir erwarten nicht, dass die Nutzer nun permanent vor dem Monitor sitzen. Es wir eher so sein, dass das Einschalten an die Automatik delegiert wird. Es kommt stark darauf an, wie einfach und ansprechend das User-Interface ist. Die Steuerung sagt voraus, wann ein Überschuss an Energie zu erwarten ist. Der Anwender entscheidet, welche Geräte dann eingeschaltet werden.

Wie viel Autarkie ist im Quartier möglich?

Die eine Frage ist, wie viel des Bedarfs aus regenerativen Energien gedeckt wird. Die andere Frage ist, ob Sie eine möglichst niedrige Netzbelastung erreichen können. Im zweiten Sinne können Sie einen relativ hohen Grad erreichen, wenn Sie Regenerative etwa mit Blockheizkraftwerken kombinieren.

Wobei man dann vielleicht das Stromnetz weniger, aber das Gasnetz mehr braucht.

Dann braucht man das Gasnetz. Das ist richtig. In der Regel ist das aber nicht so problematisch, da es über die notwendige Kapazität und Speicher verfügt.

Schauen wir auf den Ist-Zustand. Wenn ich in Berlin in die vielen Altbauten sehe, ist Smart Home ganz weit weg.

Wir haben einen zunehmenden Anteil im hochwertigen Wohnungsbau. Die Häuser werden mit vielen smarten Funktionen ausgestattet. Es gibt immer mehr Systeme für die Nachrüstung, die schon für kleines Geld eine interessante Funktionalität ermöglichen. Das ist vielleicht nicht so komfortabel wie im Neubau, aber durchaus machbar.

Smart Home ist also nicht nur für Villenviertel?

Nein. Das ist definitiv nicht nur eine Technologie, die für die Villen ist, sondern die tatsächlich Eingang in den Massenmarkt findet. Wir brauchen vor allem auch im Bestand eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs. Ein Großteil der Energie für Heizung wird noch in Gebäuden verbraucht, die nicht Niedrigenergiestandard sind.

Was kann man im Bestand mit Automatisierung machen?

Einen Großteil des Tages sind die Bewohner nicht zu Hause. Ich kann dafür sorgen, dass der Energieverbrauch in dieser Zeit sinkt. Auch im Bestand kann die Smart-Home-Technologie das richtige Lüften unterstützen. Und sie kann darauf aufmerksam machen, dass Heizungen nicht effizient laufen. Wir haben festgestellt, dass insbesondere die Anpassung der Heizungsanlagen an die Gebäudecharakteristika und den Wärmebedarf nicht optimal ist. Der Jahresnutzungsgrad von Heizungen im Bestand liegt gerade einmal bei etwas über 80 Prozent, obwohl zwischen 90 und 95 Prozent erreichbar wären. Das liegt an der Einstellung der Technik, an der Dimensionierung und an den fehlenden Regelungstechniken.

Automatisieren statt dämmen?

Wir werden auf die energetische Sanierung des Bestandes nicht verzichten können, allerdings können wir sie herauszögern, bis die Fassade neu gemacht wird. Dann stellt sich die Wirtschaftlichkeit anders dar. Mir gefällt die Idee, die Smart-Home-Technik als Brückentechnologie zu nutzen, um kurzfristig mit beschränktem Budget 10 bis 20 Prozent Einsparung im Bestand zu erreichen.

Sehen Sie auch im Zusammenhang mit der Photovoltaik Smart-Home-Technologien im Bestand?

Wir können die Photovol nutzen, um die CO2 -Bilanz von Gebäuden zu optimieren. Die Wärmeerzeugung macht immer noch den Löwenanteil beim Energieverbrauch in Haushalten aus. Betrachten wir den CO2 -Ausstoß, rückt der elektrische Energieverbrauch stärker in den Fokus, hier hilft uns die Photovoltaik.

Warum ist die Umsetzung des Smart Home heute eine Herausforderung?

Gerade im Gebäudebereich haben wir eine strikte Gewerketrennung. Es gibt einen Elektriker, einen Heizungsbauer, einen Fensterbauer und so weiter. Diese Gewerke müssen miteinander vernetzt werden. Es sind die Fragen, wer baut was ein, wer schließt es an und wer übernimmt die Gesamtverantwortung? Die spannenden Anwendungen basieren tatsächlich darauf, dass sie unterschiedliche Gewerke miteinander verheiraten.

Genau genommen sind es doch vor allem Elektro- und SHK-Handwerker, die beteiligt sind, oder?

Es ist das Elektro- und SHK-Handwerk, man darf aber die Multimediatechnik nicht vernachlässigen.

Die ein bisschen zu Elektro gehört?

Eine Heizungsanlage hat einen Stromanschluss, gehört aber nicht zum Elektrohandwerk. Wenn man das von der Produktion und den Prozessen her denkt, ist Multimedia eigentlich ein eigenes Gewerk. Sie würden ja nicht auf die Idee kommen, Ihren Tablet-PC bei Ihrem Elektriker zu kaufen.

Das Gespräch führte Michael Fuhs.