Smart Buildings: Mit IoT zu intelligenten, umweltfreundlichen Gebäuden

Längst ist der Mensch nicht mehr die dominante Spezies im Internet (der Dinge) – vernetzte Geräte und Maschinen nehmen mit über elf Milliarden Einheiten die Spitzenposition ein. Bis 2020 könnten es über 20 Milliarden sein – zwei Drittel davon werden dann in Privathaushalten betrieben.

Ein Großteil dieser vernetzten Geräte (prognostiziert werden derzeit über 30 Prozent) in den Smart Homes und Smart Buildings der nahen Zukunft wird zum Gebäude- bzw. Wohnraum- und Energie-Management eingesetzt werden. Folgt man den Analysen von Gartner (CAGR 2019-2023), ist in diesen Geschäftsfelder mit Umsatzwachstumsraten von über 20 Prozent zu rechnen.

(Gartner ist ein Anbieter, der Marktforschungsergebnisse und Analysen über die Entwicklungen in der IT anbietet. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Stamford (Connecticut), USA. […] Die Firma beschäftigte im Jahr 2013 ca. 6.000 Angestellte, davon 650 Analysten und 550 Berater, und erzielte einen Jahresumsatz von 1,3 Mrd. US-Dollar. Laut eigenen Angaben arbeitet Gartner mit über 45.000 Kunden aus 10.000 Organisationen in 75 Ländern zusammen. – Quelle: Wikipedia)

Smart Buildings: Win-Win-Win

Von der zunehmenden Aufrüstung von Immobilien und deren Energie- und Wärmeversorgung zu Smart Buildings profitieren – auch unter Berücksichtigung der zur Herstellung der eingesetzten Geräte aufgewendeten Energie und Ressourcen – alle beteiligten Parteien; Nutzer, Eigentümer/Betreiber – und die Umwelt.

Dabei ist derzeit nicht einmal jedes fünfte Gebäude in Deutschland heute auf einem aktuellen technischen Stand, obwohl Smart Buildings den Energieverbrauch sehr differenziert steuern können, wenn zeitnah alle relevanten Daten über entsprechende Sensoren (Zähler und Fühler) erfasst, umgerechnet und verwendet werden. Selbst nur unregelmäßig vor Ort zur Verfügung stehende Wind- und Sonnenenergie kann mittlerweile einbezogen und ausgeglichen werden.

Eine digitale Erfassung und Verarbeitung solcher Betriebsdaten in Echtzeit ermöglicht daneben auch andere Funktionen: wie etwa die effiziente Instandhaltung und zusätzliche Informationsdienste. (So kann ein solches System beispielsweise über App, Mail oder auf anderen Wegen melden, wenn Fahrstühle, Schließmechanismen oder Heizungsanlagen ausfallen u.ä..)

Bedenkt man, dass ca. 40 Prozent der Primärenergie, die verbraucht wird in die Gebäudebewirtschaftung fließt, dabei vor allem zur Wärmeerzeugung verbraucht wird,  ergeben sich durch eine Um- bzw. Aufrüstung alter Technik auf moderne Ausrüstungen große Einsparpotentiale.

Nach Expertenmeinungen  lassen sich rund 30 Prozent der Heizkosten alleine durch eine Optimierung des laufenden Betriebs einsparen. Durch eine Digitalisierung der Heizungsanlagen (digitaler Heizungskeller) kämen noch mal zwischen 14 und 26 Prozent Einsparpotenzial hinzu.

„Mit ihren Innovationen leisten die Unternehmen einen wichtigen Beitrag, um die energieintensive Immobilienbranche nachhaltiger zu gestalten. Sie zeigen, welche wirtschaftlichen Potentiale in der Energiewende stecken. […]“ – Christian Rickerts (Staatssekretär Senat Berlin; Wirtschaft, Energie)

„Piaf“ – der Klimaspatz

Neben solchen Aufwertung durch Aufrüstung von Gebäuden bietet das Internet der Dinge aber auch im unmittelbaren Zusammenwirken mit den Menschen innerhalb einer Immobilie neue Möglichkeiten und Einsparpotentiale.

Unlängst wurde ein Klimaschutz- und Forschungs-Projekt (das „EE-Office“) von KlimaExpo.NRW und der Landesregierung NRW erfolgreich abgeschlossen, bei dem der Fokus der Untersuchungen auf dem Nutzerverhalten der Bediensteten des Land- und Amtsgerichtes Bonn lag.

In Zusammenarbeit mit der EBZ Business School – University of Applied Sciences und dem Wuppertaler Institut für Klima, Umwelt und Energie wurden Kleingeräte mit Assistenzfunktionen zur Energieeinsparung auf ihre Alltagstauglichkeit hin getestet. Dazu wurden in 67 Büroräumen IoT Sensoren installiert, die Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie die CO2-Konzentration maßen.

Piaf – (französisch: Spatz)

Daneben wurden an den Arbeitsplätzen der beteiligten Mitarbeiter die Prototypen einer Assistenzhardware angebracht – Piaf; der „Klimaspatz“. Diese Geräte signalisierte den Nutzern über eine kreisförmige LED-Anzeige durch rotes und grünes Licht eine zu hohe Temperatur bzw. CO2-Konzentration und wiesen sie so darauf hin, Fenster zu öffnen – und auch wieder rechtzeitig zu schließen.

Der CO2-Gehalt sollte so zwischen 750 und 1450ppm (Parts per million) gehalten werden, da zu langes Lüften schlecht für die Energieeffizienz, nicht ausreichendes Lüften schlecht für die Leistungsfähigkeit am Arbeitsplatz ist.

„Die aktuellen Konzepte der Gebäudeautomation haben die Potenziale einer nutzerzentrierten Betriebsführung nicht oder nur unzureichend erkannt und umgesetzt. Ohne einen intensiven Dialog mit den Gebäudenutzern ist das Wechsel- und Zusammenspiel zwischen Anlagentechnik, Gebäudemanagement und Nutzer/innenverhalten nicht im Sinne einer hohen Energieeffizienz zu organisieren.“ – Prof. Dr. Viktor Grinewitschus – EBZ Business School

Die Ergebnisse der Messungen zeigten deutliche Verbesserungen in den Büros mit Assistenz im Vergleich zu solchen Büros, in denen keine Assistenzsysteme eingesetzt wurden: Mit Assistenz befanden sich die Werte im empfohlenen Bereich. Abschätzungen lassen erwarten, dass sich der Energieverbrauch in (öffentlichen) Gebäuden durch energiesparsames Verhalten der Nutzer und den Einsatz moderner Heizungsanlagen um bis zu 40 Prozent senken lässt.

„Alltägliche Routinen und Verhaltensmuster der Nutzenden eines öffentlichen Gebäudes wie Angestellte, Facility Management und Haustechnik beeinflussen den Gebäudebetrieb maßgeblich. Das muss man vor dem Hintergrund der Energieeffizienz genauer betrachten. Da ist noch viel Luft nach oben – bis zu 20 Prozent Energieeinsparung ist möglich.“ – Dr. Carolin Baedeker – Wuppertal Institut

Solche Technik, eingesetzt in Smart Buildings mit entsprechender Ausstattung, führt nicht nur zu angenehmeren und gesünderen (Arbeits)umgebungen; sie kann auch in erheblichem Umfang dazu beitragen, Verbrauchs- und Betriebskosten deutlich zu reduzieren und die Umwelt zu schonen.