Von der Glühbirne zum intelligenten Stromnetz

Glühbirnen waren bereits Mangelware auf der diesjährigen Messe Light & Building. Neben herkömmlichen Leuchtstoff-Energiesparlampen haben vor allem die LEDs Einzug gehalten. In Häusern und Wohnungen spielen aber nicht nur für die neue Beleuchtungstechnik Automatisierung und Energieeffizienz eine zentrale Rolle.

Smart Grid, intelligente Stromzähler, Heimautomatisierung, neue Lichtquellen für Haus und Wohnung: „Weltneuheiten zu Licht, Elektrotechnik, Haus- und Gebäudeautomation“, so umschrieb der Veranstalter die Themen der Light & Building 2010. Viele Besucher lockte die neue Beleuchtungstechnik an, die das Verschwinden der Glühbirne möglich macht. Darüber hinaus sind vor allem Smart Grids und besonders Smart Meter, die intelligenten Stromzähler für zu Hause, die zukunftsträchtigen Themen einer solchen Messe für Haus- und Wohnungstechnik.

Ein Smart Grid, wie es sich ABB vorstellt: Ein Gesamtsystem von der Haussteuerung bis zur Leittechnik. So zog denn etwa der Stand zu der schweizerisch-deutschen Hausautomatisierungtechnik digitalStrom [1] die Aufmerksamkeit auf sich. digitalStrom arbeitet mit einer patentierten Technik zur Manipulation der Sinuswelle durch eine Art Phasenan- oder -abschnitt: Dies soll zu einer eigenen Intelligenz für jedes Elektrogerät führen, sodass man diese mit jedem anderen angeschlossenen Gerät beeinflussen kann. Dass Lichter durch jeden in das System integrierten Schalter gesteuert werden können, schien die Messebesucher zu beeindrucken.

RESI-SCADA-3D ermöglicht die Steuerung und Überwachung der Haustechnik auch von großen Gebäuden. Diese Intelligenz in der heimischen Strominstallation kommt nicht gerade billig: Wer sich Haussteuerung und intelligente Stromzähler zur Kostenersparnis installiert, wird nicht glücklich. Die Firma aizo gab erste Preise von Komponenten für digitalStrom bekannt: Diejenigen, die ihr Haus mit digitalStrom ausrüsten, müssen für den ersten damit ausgestatteten Raum Kosten in Höhe von etwa 1000 Euro veranschlagen. Dieser beinhaltet etwa acht Lampen und zwei bis drei Taster sowie die Grundausstattung mit digitalStrom-Server (dSS) und -Meter (dSM) für die Steuerzentrale im Schaltschrank. Jeder weitere umgerüstete Raum soll je nach Anzahl an Elektrogeräten etwa 500 bis 800 Euro kosten. Zudem muss man für jedes Elektrogerät, das vom Hersteller mit digitalStrom ausgestattet werden soll, durch den zu verbauenden Chip einen Aufpreis von zehn bis 15 Euro einkalkulieren.

Teurer digitalStrom

Da allerdings die Kapazität an angeschlossenen Elektrogeräten für dSS und dSM begrenzt ist, werden gegebenenfalls zusätzliche Bauteile benötigt. Der Preis für einen zusätzlichen dSS beläuft sich auf etwa 250 Euro; für ein dSM kommen nochmals 100 bis 200 Euro dazu. Die Lüsterklemmen, mit denen man alte Elektrogeräte ausrüsten könnte, sollen jedoch nicht frei erhältlich werden, vielmehr sollen alle Gerätehersteller die digitalStrom-Chips in ihre Produkte einbauen.

Neben digitalStrom selbst zeigten Partner der digitalStrom-Allianz wie die Leipziger Firma IEQuelize Lösungen zur Auslesung von Smart Metern. Diese sollen in den nächsten Jahren die alten Stromzähler ersetzen und damit die aktuelle Leistung sekundengenau anzeigen und visualisieren. Darüber hinaus können sie in regelmäßigen Abständen den Zählerstand an den Energieversorger senden. Die sogenannte IEQ-Box wird dabei den Zähler auslesen, die Visualisierung übernehmen und gleichzeitig dafür sorgen, dass die Daten nur dann gesendet werden, wenn der Kunde dies wünscht. Das Besondere: Über das iPhone können auch die mit digitalStrom ausgerüsteten Elektrogeräte gesteuert werden.

Wer große Gebäude überwachen muss, wird aber mit einer iPhone-App kaum auskommen. Die österreichische Firma RESI bietet für solche Fälle die Software RESI-SCADA-3D. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, 2D-Pläne aus AutoCAD zu importieren, sodass man ein dreidimensionales Modell erhält, in dem einfache Symbole interpretiert werden. Änderungen können so leicht in AutoCAD vorgenommen werden. Der Benutzer erhält durch die Steuerung schnell und einfach einen Überblick über die angeschlossenen Elektrogeräte. Das Modell visualisiert jedoch nicht nur das Gebäude, sondern kann über eine angebundene Hausautomatisierung den Status integrierter Geräte anzeigen und steuern. Laut RESI-Geschäftsführer Heinz Sigl sind neben der selbst entwickelten Hausautomatisierung auch externe Feldbussysteme einsetzbar. Dazu gehören KNX/EIB, BACnet, LonWorks, DALI, M-Bus und Modbus. So ist man an keine bestimmte Hardware gebunden und kann auch bestehende Systeme nutzen.

Licht ins Dunkel bringen

Auf der Light & Building zeigte sich in diesem Jahr, dass die Entwicklung in der Beleuchtungstechnik weg von der Energiesparlampe geht. Nachdem früher eine einzelne zentrale Lampe den ganzen Raum beleuchtet hat, setzt sich langsam die Schwarmbelichtung mit LEDs durch – mit ganz neuen Herausforderung für die Planung und Steuerung der Lichttechnik. Wegen des begrenzten Lichtkegels der LEDs wird die Decke oder Wand quasi überflutet; anschließend werden möglichst nur die zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigten Lichter angeschaltet. Mit Hilfe dieses Prinzips wird der Raum gleichmäßig beleuchtet – das trotz unterschiedlicher Außeneinstrahlung. Besteht nicht im ganzen Raum die Notwendigkeit zur Beleuchtung, können LED-Scheinwerfer gezielt angebracht werden.

In DIALux können Lampen per Drag & Drop in ein Projekt eingebunden werden. Dafür präsentierte GE Light besonders leistungsstarke weiße LED-Scheinwerfer. Durch ein auswechselbares Modul können die verwendeten LEDs immer auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Zurzeit erreicht GE mit ihrem weißen Strahler 60 bis 70 Lumen pro Watt (lm/W), was den aktuellen Stand der Technik widerspiegelt. Gegenüber 15 lm/W bei der einfachen Glühbirne oder auch der Halogenlampe mit 25 lm/W sind diese Strahler sehr effizient. In Sachen Lichteffizienz kann die LED nur von CFLs (compact fluorescent light) geschlagen werden. Diese erreichen bis zu 75 lm/W, enthalten dafür allerdings giftiges Quecksilber [2] .

Durch die Komplexität eines Aufbaus mit sehr vielen kleinen Lichtern ist allerdings schwierig im Voraus abzuschätzen, ob genug Licht erzeugt wird. Damit man nach der Installation nicht im Halbdunklen steht, hat DIAL die Software DIALux entwickelt und unter www.dial.de zum kostenlosen Download zur Verfügung gestellt. Ähnlich wie bei RESI-SCADA-3D können auch hier Pläne aus CAD-Programmen oder TGA-Software (Technische Gebäude-Ausrüstung) über eine STF-Schnittstelle importiert werden. Die STF-Schnittstelle nutzt einen von DIAL definierten Datentyp, mit dem alle Daten in Tabellenform gespeichert werden. Dies sorgt dafür, dass die Lichtplaner nicht Zeit dafür verschwenden, den Raum noch einmal zu konstruieren. DIALux berechnet nach der virtuellen Konstruktion des Raumes, wie sich das Licht im Raum verhält und berücksichtigt dabei den eingesetzten Lampentyp und die auftretende Reflexion von Fenstern, Schreibtisch und Fußboden.

Neben der Visualisierung bei variierendem Außenlicht errechnet die Software gleich nebenbei, ob der Raum zum Beispiel nach DIN V 18599 und EN 15899 den Energiebestimmungen für einen Energieausweis entspricht. Andere Werte, wie die Helligkeit des Arbeitsplatzes und die Korrektheit der Notbeleuchtung, werden mit beurteilt. Das Programm kann zudem automatisch eine geeignete Anzahl an Leuchten im Raum platzieren, um wichtige Objekte ins Licht zu rücken.

Smart Electricity

Smart Metering ist die eine Seite künftiger Stromversorgung. Auf der anderen Seite steht das Smart Grid: das intelligente Stromnetz, das Bedarf (die Stromabnahme durch die Verbraucher) und Einspeisung (die – bei alternativen Energien unter anderem von Wind und Sonneinstrahlung abhängige – Stromproduktion) ständig im Netz ausgleicht.

ABB etwa bietet dafür ein Gesamtsystem, das von der intelligenten Haussteuerung mit dem Standard zur Gebäude- und Haustechnik KNX bis hin zur Energie- und Leittechnik reicht. Hierbei sollen unter anderem Hochleistungsakkumulatoren als Energiespeicher dienen, die etwa die von Windanlagen gelieferte Energie auch zu Zeiten aufnehmen, an denen die Verbraucher das Netz nicht auslasten. Bis die Stromnetze in Europa allerdings wirklich zum Smart Grid werden, gehen noch einige Messen zu Haustechnik und intelligenter Stromversorgung über die Bühne. (jk)

Literatur

[1] Jörn Loviscach, Arne Ellerbrock, Das Strom-Netz, IT in der Stromversorgung: Twitternde Stromzähler und abwartende Waschmaschinen, c’t 2/10, S. 68

[2] Ulrike Kuhlmann, Lampenwechsel, Fluoreszenzlampen contra LED – Energiesparer auf dem Vormarsch, c’t 10/10, S. 146