Energieeffizienz in Gebäuden mit ABB i-bus KNX – Teil 1: Hintergründe

© STO/G - Slide 1 Energieeffizienz in Gebäuden mit ABB i-bus ® KNX Teil 1: Hintergründe Dieter Michel, ABB Stotz-Kontakt GmbH, August 2012

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Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Wie viel Energie wird in Gebäuden verbraucht “The total building stock worldwide totaled 145.1 billion square meters in 2011, of which 75% was in residential buildings. Commercial, residential, and industrial buildings are responsible for 49% of the world’s energy consumption and 47% of global greenhouse gas emissions…” STO/G – Slide 2 h t t p : / / w w w . p i ke re se a rch . co m/ n e w sro o m/ w o rl d w i d e -co mme rci a l -a n d -re si d e n t i a l -b u i l d i n g -st o ck-w i l l -g ro w -t o -1 8 2 -5 -b i l l i o n -sq u a re -me t e rs-b y-2 0 2 1 In Zweck-, Wohn- und Industriegebäuden werden 49% des weltweiten Primärenergieverbrauchs erzeugt!

Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Wie viel Energie wird in Gebäuden verbraucht “The total building stock worldwide totaled 145.1 billion square meters in 2011, of which 75% was in residential buildings. Commercial, residential, and industrial buildings are responsible for 49% of the world’s energy consumption and 47% of global greenhouse gas emissions…” STO/G – Slide 2 h t t p : / / w w w . p i ke re se a rch . co m/ n e w sro o m/ w o rl d w i d e -co mme rci a l -a n d -re si d e n t i a l -b u i l d i n g -st o ck-w i l l -g ro w -t o -1 8 2 -5 -b i l l i o n -sq u a re -me t e rs-b y-2 0 2 1 In Zweck-, Wohn- und Industriegebäuden werden 49% des weltweiten Primärenergieverbrauchs erzeugt!

STO/G – Slide 3 Europa Anteil elektrischer Energie an Gesamtenergie 2007 betrug der Anteil der elektrischen Energie am gesamten Endenergieverbrauch in Europa ca. 21%. Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/

STO/G – Slide 3 Europa Anteil elektrischer Energie an Gesamtenergie 2007 betrug der Anteil der elektrischen Energie am gesamten Endenergieverbrauch in Europa ca. 21%. Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/

STO/G – Slide 4 Europa Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ EU-27 : Austria, Belgium, Bulgaria, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia , Finland, France, Germany, Greece , Hungary , Ireland, Italy, Latvia , Lithuania , Luxemburg, Malta , the Netherlands , Poland , Portugal , Romania, Slovakia, Slovenia , Spain, Sweden and the United Kingdom .

STO/G – Slide 4 Europa Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ EU-27 : Austria, Belgium, Bulgaria, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia , Finland, France, Germany, Greece , Hungary , Ireland, Italy, Latvia , Lithuania , Luxemburg, Malta , the Netherlands , Poland , Portugal , Romania, Slovakia, Slovenia , Spain, Sweden and the United Kingdom .

STO/G – Slide 5 Europa Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden + 75,5% Der Verbrauch elektrischer Energie in Zweckgebäuden in der gesamten EU betrug 1990 ca. 433,11 TWh und 2007 ca. 760,43 TWh. Das bedeutet einen Anstieg um 75,5%! Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ EU-27 : Austria, Belgium, Bulgaria, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia , Finland, France, Germany, Greece , Hungary , Ireland, Italy, Latvia , Lithuania , Luxemburg, Malta , the Netherlands , Poland , Portugal , Romania, Slovakia, Slovenia , Spain, Sweden and the United Kingdom .

STO/G – Slide 5 Europa Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden + 75,5% Der Verbrauch elektrischer Energie in Zweckgebäuden in der gesamten EU betrug 1990 ca. 433,11 TWh und 2007 ca. 760,43 TWh. Das bedeutet einen Anstieg um 75,5%! Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ EU-27 : Austria, Belgium, Bulgaria, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia , Finland, France, Germany, Greece , Hungary , Ireland, Italy, Latvia , Lithuania , Luxemburg, Malta , the Netherlands , Poland , Portugal , Romania, Slovakia, Slovenia , Spain, Sweden and the United Kingdom .

STO/G – Slide 6 Eropa: Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Energieverbraucher (elektrische Energie) Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ §  Bürobeleuchtung: 21,6% Das sind: 164,25 TWh

STO/G – Slide 6 Eropa: Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Energieverbraucher (elektrische Energie) Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ §  Bürobeleuchtung: 21,6% Das sind: 164,25 TWh

Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Energieverbraucher (elektrische Energie) Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ •  Wie ist die Verteilung in meinem Gebäude? •  Kenne ich die Verbräuche zu jedem Zeitpunkt? •  Gibt es unnötige Verbräuche? •  Welche regelbaren Lasten gibt es?

Elektrische Endenergie in Zweckgebäuden Energieverbraucher (elektrische Energie) Source: Electricity Consumption and Efficiency, Trends in European Union, Status Report 2009, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, http://iet.jrc.ec.europa.eu/ •  Wie ist die Verteilung in meinem Gebäude? •  Kenne ich die Verbräuche zu jedem Zeitpunkt? •  Gibt es unnötige Verbräuche? •  Welche regelbaren Lasten gibt es?

Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Definition Als Energiewende wird die Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung bezeichnet. Insbesondere Erneuerbare Energien (Windenergie, Wasserkraft, Sonnenenergie, Bioenergie, Geothermie, Wellenenergie) werden als Alternative zu fossilen Energieträgern (Öl, Kohle, Erdgas) und Kernbrennstoffen (Uran) verstanden. Das Energiesparen und eine höhere Energieeffizienz spielen eine wichtige Rolle…'Energiewende' benennt eine deutliche Veränderung der Energiepolitik: Durch einen Wechsel von einer angebots- zu bedarfsorientierter Energiepolitik und einen Übergang von zentralistischer zu dezentraler Energieerzeugung soll es anstelle von Überproduktion und vermeidbarem Energiekonsum zu Energiesparmaßnahmen und höherer Effizienz kommen. STO/G – Slide 8 Q u e l l e : h t t p : / / d e . w i ki p e d i a . o rg

Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Definition Als Energiewende wird die Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung bezeichnet. Insbesondere Erneuerbare Energien (Windenergie, Wasserkraft, Sonnenenergie, Bioenergie, Geothermie, Wellenenergie) werden als Alternative zu fossilen Energieträgern (Öl, Kohle, Erdgas) und Kernbrennstoffen (Uran) verstanden. Das Energiesparen und eine höhere Energieeffizienz spielen eine wichtige Rolle…'Energiewende' benennt eine deutliche Veränderung der Energiepolitik: Durch einen Wechsel von einer angebots- zu bedarfsorientierter Energiepolitik und einen Übergang von zentralistischer zu dezentraler Energieerzeugung soll es anstelle von Überproduktion und vermeidbarem Energiekonsum zu Energiesparmaßnahmen und höherer Effizienz kommen. STO/G – Slide 8 Q u e l l e : h t t p : / / d e . w i ki p e d i a . o rg

Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Aufgaben §  Energie sparen §  Energie mit höherer Effizienz nutzen STO/G – Slide 9 Anmerkung: Die Energiewende redet ausschließlich von elektrischer Energie!

Energieeffizienz als Schlüssel zur Energiewende? Aufgaben §  Energie sparen §  Energie mit höherer Effizienz nutzen STO/G – Slide 9 Anmerkung: Die Energiewende redet ausschließlich von elektrischer Energie!

Steigende Anzahl dezentraler Erzeuger und großer Verbraucher verursacht zukünftig lokale Netzengpässe STO/G – Slide 10

Steigende Anzahl dezentraler Erzeuger und großer Verbraucher verursacht zukünftig lokale Netzengpässe STO/G – Slide 10

STO/G – Slide 11 Neue Anforderungen an die Gebäudeinstallation Ziele §  Erhöhung der Energie- Effizienz in Gebäuden §  Integration von Gebäuden in intelligente Stromnetze

STO/G – Slide 11 Neue Anforderungen an die Gebäudeinstallation Ziele §  Erhöhung der Energie- Effizienz in Gebäuden §  Integration von Gebäuden in intelligente Stromnetze

Neue Anforderungen an die Gebäudeinstallation Das intelligente Gebäude im intelligenten Netz STO/G – Slide 12 Energie-Verteilung Energiesteuerung und dezentrale Energiemessung Daten / Netzwerk / Kommunikation Externes Energienetz Externes Datennetz / Internet Energie-Erzeugung intern Tarifliche Energiemessung und Abrechnung Verbrauch - Erzeugung

Neue Anforderungen an die Gebäudeinstallation Das intelligente Gebäude im intelligenten Netz STO/G – Slide 12 Energie-Verteilung Energiesteuerung und dezentrale Energiemessung Daten / Netzwerk / Kommunikation Externes Energienetz Externes Datennetz / Internet Energie-Erzeugung intern Tarifliche Energiemessung und Abrechnung Verbrauch - Erzeugung

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energiemessung bis heute •  Eine zentrale Mess-Stelle •  Die detaillierten Verbräuche und Prozesse im Gebäude sind unbekannt •  Eine Einbindung des Gebäudes in Funktionalitäten von intelligenten Netzen ist nicht möglich •  Eine Gegenüberstellung des tatsächlichen Gebäudezustands mit den Angaben im Energieausweis ist nicht möglich

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energiemessung bis heute •  Eine zentrale Mess-Stelle •  Die detaillierten Verbräuche und Prozesse im Gebäude sind unbekannt •  Eine Einbindung des Gebäudes in Funktionalitäten von intelligenten Netzen ist nicht möglich •  Eine Gegenüberstellung des tatsächlichen Gebäudezustands mit den Angaben im Energieausweis ist nicht möglich

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energiemessung ab heute Wo wird wann wie viel Energie verbraucht? Wann muss der Verbraucher eingeschaltet sein? Wann kann der Verbraucher abgeschaltet werden? …? •  Eine zentrale „Mess-Stelle“/ Gateway mit Kommunikation zum Netz •  Dezentrale Mess-Stellen zur Aufnahme des Gebäudezustandes •  Vernetzte elektrotechnische Infrastrukturen zur Energie- Messung und Energie-Steuerung Die detaillierte Kenntnis des Energieprofils in Zweck-Gebäuden ist notwendige Grundlage für Konzepte zur effizienten Energie-Steuerung und Integration in intelligente Netze

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energiemessung ab heute Wo wird wann wie viel Energie verbraucht? Wann muss der Verbraucher eingeschaltet sein? Wann kann der Verbraucher abgeschaltet werden? …? •  Eine zentrale „Mess-Stelle“/ Gateway mit Kommunikation zum Netz •  Dezentrale Mess-Stellen zur Aufnahme des Gebäudezustandes •  Vernetzte elektrotechnische Infrastrukturen zur Energie- Messung und Energie-Steuerung Die detaillierte Kenntnis des Energieprofils in Zweck-Gebäuden ist notwendige Grundlage für Konzepte zur effizienten Energie-Steuerung und Integration in intelligente Netze

STO/G – Slide 15 Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Ein wichtiger Grundsatz „If you can‘t measure it, you can‘t improve it.“ (Lord Kelvin) William Thomson, 1. Baron Kelvin, meist als Lord Kelvin bezeichnet 26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland † 17. Dezember 1907 in Netherhall bei Largs, Schottland Britischer Physiker Er war von 1846 bis 1899 Professor für theoretische Physik in Glasgow und forschte hierbei hauptsächlich auf den Gebieten der Elektrizitätslehre und der Thermodynamik. Ein Ergebnis war bereits 1848 eine Arbeit zur Thermodynamik auf Basis der Carnot’schen Wärmetheorie, in der er unter anderem die nach ihm benannte absolute Kelvin-Skala einführte. Deren Einheit „Kelvin“ ist in ihrer heutigen Form die seit 1968 gesetzlich festgelegte SI- Einheit der Temperatur. Quelle: Wikipedia

STO/G – Slide 15 Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Ein wichtiger Grundsatz „If you can‘t measure it, you can‘t improve it.“ (Lord Kelvin) William Thomson, 1. Baron Kelvin, meist als Lord Kelvin bezeichnet 26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland † 17. Dezember 1907 in Netherhall bei Largs, Schottland Britischer Physiker Er war von 1846 bis 1899 Professor für theoretische Physik in Glasgow und forschte hierbei hauptsächlich auf den Gebieten der Elektrizitätslehre und der Thermodynamik. Ein Ergebnis war bereits 1848 eine Arbeit zur Thermodynamik auf Basis der Carnot’schen Wärmetheorie, in der er unter anderem die nach ihm benannte absolute Kelvin-Skala einführte. Deren Einheit „Kelvin“ ist in ihrer heutigen Form die seit 1968 gesetzlich festgelegte SI- Einheit der Temperatur. Quelle: Wikipedia

STO/G – Slide 16 Energieaktor Die Energie wird in einem vernetzten System gesteuert und gleich pro Verbraucher gemessen. Diese Variante liefert einen detaillierten und transparenten Blick auf die Energieverbräuche im Gebäude. Die aktuellen Zählwerte können zyklisch oder auf Anforderung gesendet und ausgewertet werden. Energie Information (KNX) + + Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energie messen und steuern

STO/G – Slide 16 Energieaktor Die Energie wird in einem vernetzten System gesteuert und gleich pro Verbraucher gemessen. Diese Variante liefert einen detaillierten und transparenten Blick auf die Energieverbräuche im Gebäude. Die aktuellen Zählwerte können zyklisch oder auf Anforderung gesendet und ausgewertet werden. Energie Information (KNX) + + Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energie messen und steuern

STO/G – Slide 17 Energie Information (KNX) Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energie messen und steuern Energiemodul EM/S 3.16.1 •  Kostengünstige Verbrauchserfassung in allen Stromkreisen à „Low-Cost-Zähler“ •  Instrumenten- und Leistungswerte können gemessen werden •  Für Nachrüstung und Stromkreise, wo schalten nicht erlaubt ist •  Verfügbarkeit der Messwerte auf KNX, Speicherung und Darstellung z.B. durch Eisbär (Demo Projekt SE/S kompatibel) •  Diagnose und Inbetriebnahme durch i-bus Tool + +

STO/G – Slide 17 Energie Information (KNX) Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Energie messen und steuern Energiemodul EM/S 3.16.1 •  Kostengünstige Verbrauchserfassung in allen Stromkreisen à „Low-Cost-Zähler“ •  Instrumenten- und Leistungswerte können gemessen werden •  Für Nachrüstung und Stromkreise, wo schalten nicht erlaubt ist •  Verfügbarkeit der Messwerte auf KNX, Speicherung und Darstellung z.B. durch Eisbär (Demo Projekt SE/S kompatibel) •  Diagnose und Inbetriebnahme durch i-bus Tool + +

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Optimierung durch Energiemonitoring „Ein kontinuierliches Energie- Monitoring ermöglicht Einsparungen bis zu 20 %!“ (Prof. Becker, Hochschule Biberach)

Verbrauch kennen – Verbrauch optimieren Optimierung durch Energiemonitoring „Ein kontinuierliches Energie- Monitoring ermöglicht Einsparungen bis zu 20 %!“ (Prof. Becker, Hochschule Biberach)

STO/G – Slide 19

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