Wilfried Elmenreich | Foto: aau/Müller

Energie zu Hause organisieren

Energiemanagementsysteme sollen Menschen dabei unterstützen, weniger Strom zu verbrauchen. Die Systeme haben aber noch Probleme zu bewältigen, wie der Smart-Grids-Experte Wilfried Elmenreich erklärt. Er arbeitet mit seinem Forschungsteam an Lösungen, wie solche Systeme möglichst einfach für jedermann einsatzfähig werden.

Im Haus der Familie Elmenreich lief bis vor kurzem dauernd der Computer, obwohl nicht durchgehend daran gearbeitet wurde. Ein Gerät, das den Stromverbrauch analysierte, gab nun das Feedback, dass der Computer relativ viel Strom verbraucht, mit dem Ergebnis, dass er nun vermehrt in den „Standby“-Modus geschaltet wird. „Oft ist uns gar nicht bewusst, welche Endgeräte welchen Verbrauch haben und wie einfach wir diesen reduzieren können“, so der Professor für Smart Grids Wilfried Elmenreich (Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme). Er arbeitet gemeinsam mit seinem Team an der Verbesserung von Energiemanagementsystemen. Konkret geht es darum, dass der Energieverbrauch so gelenkt wird, dass – wo möglich – Geräte dann laufen, wenn ausreichend Energie zur Verfügung steht, dass das System gutes Feedback zum Verbrauch an die Konsumentin liefert und dass externe Energiezulieferungen mit eigenen Produktionen (wie Solarpanelen) aufeinander abgestimmt konsumiert werden.

Derzeit sei es in den meisten Haushalten mit Energiemanagementsystemen so, dass einige Geräte bereits mit der nötigen Intelligenz ausgestattet sind. Intelligenz bedeutet in diesem Sinne, dass sie in ein System eingebettet werden können, das das Gerät überwacht, steuert und auch mit anderen Komponenten kommunizieren lässt. Hätte man eine vollständige intelligente Ausstattung, wären auch noch nicht alle Probleme gelöst, so Elmenreich: „Es gibt noch keinen einheitlichen Standard, das heißt, ich müsste alle Geräte von demselben Hersteller kaufen, um eine optimale Funktionalität zu erreichen.“ Dieser Zustand sei kaum leistbar. „Meist ist es so, dass intelligente Geräte mit nicht-intelligenten Geräten kombiniert vorhanden sind.“ Nun gibt es für diesen Fall so genannte Smart-Plugs, die zwischen Steckdose und Netzkabel gesteckt werden können. Diese müssen jedoch für jedes Endgerät angekauft werden. Das Problem will das Team nun mit einem intelligenten Strommessgerät und einem Analysemodell lösen: „Der Verbrauch der meisten Geräte hat eine bestimmte Charakteristik. So läuft bei den Kühlschränken zyklisch ein Kompressor an, der die Temperatur reguliert. Zu diesen Zeitpunkten wird mehr verbraucht. Bei den aktuellen Kühlschränken ist sogar erkennbar, wann die Tür offen steht, weil die Innenbeleuchtung auch Strom verbraucht und der Kompressor dann anders laufen muss, um die Temperatur wieder zu senken.“ Basierend auf der Technologie des „Load Dissaggretation Principe“ kann man herausfinden, durch welches Gerät wie viel Energie verbraucht wird, ohne zusätzliche Stecker dazwischen zu schalten.

Diese Informationen bleiben dabei ausschließlich innerhalb des Haushaltes und geben den Nutzerinnen und Nutzern Feedback. „Damit begegnen wir den Bedenken derjenigen, die um Datenschutz besorgt sind.“ Der Energie nutzende Mensch wird von Elmenreich als Teil des Regelkreises gesehen, wobei schon oft das Wissen über den Verbrauch ausreicht, um eine Verhaltensänderung zu bewirken. Energiemanagementsysteme wie dieses sieht Elmenreich derzeit noch in einer Zwischenwelt, in der es vor allem das Interoperatibilitätsproblem zu lösen gilt. „Mit solchen Systemen ist aber ein guter Anfang gemacht.“

für ad astra: Romy Müller

Egarter, D., Monacchi, A., Khatib, T. & Elmenreich, W. (2015). Integration of legacy appliances into home energy management systems. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing.

Egarter, D., Bhuvana, V. P. & Elmenreich, W. (2015). PALDi: Online load disaggregation via particle filtering. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 64:467–477.

Die Forschungsarbeit wurde gemeinsam mit der Lakeside Labs GmbH durchgeführt und durch den Kärntner Wirtschaftsförderungsfonds gefördert.