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Ein Algorithmus, der den Boiler taktet

Feller AG ist Marktführer im Bereich Elektroinstallation und spezialisiert auf Lösungen für smartes Wohnen. Zudem setzt die Firma auf intelligente Eigenverbrauchsoptimierung mittels Photovoltaikanlagen (PV) in Wohnbauten. Drei Absolventen der ABB Technikerschule des Bildungsgangs Gebäudeautomatik HF haben im Rahmen ihrer Diplomarbeit dazu ein Konzept erstellt und auf Basis der fellerLYnk (der Gebäudeautomationsplattform von Feller) und PowerTag (den drahtlosen Energiesensoren von Schneider Electric) einen Prototyp gebaut.

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Ramon Hüsser, Alain Jetzer und Artur Stohler, Absolventen 2018 des Bildungsgangs Gebäudeautomatik HF

Die entwickelte Smart Home Energy Management-Lösung (SHEM) ermöglicht in Ein- und Mehrfamilienhäusern, die erzeugte Photovoltaik-Energie maximal selbst zu verbrauchen. Dabei wird der Energiebezug aus dem Stromnetz minimiert und somit Kosten gespart. Voraussetzung dafür ist ein Haus mit einer PV-Anlage sowie eine SG-Ready Wärmepumpe (englisch: smart grid = SG) für den Brauchwarmwasserboiler (thermischer Speicher).

Um die benötigten Messdaten erfassen zu können, haben die Absolventen ein Messkonzept erstellt. Sie entwickelten einen SHEM-Algorithmus, welcher die zu erwartende PV-Energieproduktion der Anlage erkennt. Diese basiert auf der Wetterprognose, welche über das Internet abgerufen wird. Der aktuelle und der zu erwartende elektrische Energieverbrauch und die Leistung des Hauses werden erfasst beziehungsweise geschätzt. Zusätzlich gemessen wird die aktuell vorhandene Brauchwarmwassermenge im Boiler. Sämtliche Daten werden periodisch durch den SHEM-Algorithmus verarbeitet, damit die Anlage steuern kann, ob der nächste Boilerladevorgang verzögert respektive vorgezogen werden soll, um möglichst viel selbst erzeugte PV-Energie zu nutzen. Über die SG-Ready Schnittstelle wird die Wärmepumpe des Brauchwarmwasserboilers entsprechend im Normal-, Wunsch-, Sperr- oder Zwangsbetrieb geschaltet.

Der SHEM-Algorithmus wurde von den Studierenden in den fellerLYnk implementiert. Die Messwerte dafür aus den drahtlos angebundenen PowerTag Sensoren und die benötigten Wetterprognosedaten über das Internet bezogen. Zusätzlich wurde eine benutzerfreundliche und webbasierte Visualisierung im fellerLYnk integriert. Sie zeichnet sämtliche relevanten Daten und Trends auf und bereitet diese für den Kunden anschaulich und verständlich auf. Tests in einem Einfamilienhaus haben ergeben, dass die Einbindung der SHEM-Lösung nachweisbar zu einem höheren Eigenverbrauchsanteil der erzeugten PV-Energie führt und somit die Kosten vom Energieverbrauch mindert.

Der Smart Home Energy Manager Algorithmus ist flexibel und kann bei Bedarf mit der Steuerung von zusätzlichen, elektrischen Speichern (Hausbatterie oder E-Fahrzeug) sowie Grossverbrauchern (Waschmaschine, Geschirrspüler oder Wäschetrockner) erweitert werden, wodurch der Eigenverbrauchsanteil weiter steigt.

 

Autoren
Ramon Hüsser, Alain Jetzer, Artur Stohler, Absolventen 2018 des Bildungsgangs Gebäudeautomatik HF und Erik van Dort, Bildungsgangleiter der ABB Technikerschule

 

Bericht als PDF (eco2friendly Ausgabe Frühling/Sommer 2019)