Gebäude haben in Deutschland einen Anteil von etwa 40 Prozent am gesamten Endenergieverbrauch, sei es durch das Heizen oder Kühlen von Räumen oder den direkten Stromverbrauch von Geräten. Die Verbesserung der Energieeffizienz von Immobilien ist deshalb ein wesentlicher Beitrag, um den Energieverbrauch zu senken und damit die Treibhausgasemissionen zu mindern. Ein wichtiger Hebel ist dabei das Energiemanagement, und zwar nicht nur von Wohngebäuden, Stichwort „Smart Home", sondern auch in der Industrie sowie im Bereich Gewerbe, Handel und Dienstleistungen. Durch technologische Fortschritte haben Gebäude inzwischen ihre Rolle als reine Konsumenten von Energie verändert und können auch Energie in Form von Strom und Wärme gewinnen. Immobilien haben sich also zu Energie-„Prosumern" gewandelt. Dies und die zunehmende Vernetzung ermöglichen den Aufbau des digitalen Systems Connected Energy.

Das digitale System Connected Energy umfasst dabei die Einzelkomponenten von Stromerzeugern, Strom speichern und Stromverbrauchern bis hin zur Wechselwirkung mit Nutzern, Mobilität und Energieversorgern. Für die Erzeugung von Strom und Wärme kommen beispielsweise Solar-, Windkraft- und Geothermieanlagen infrage. Der erzeugte Strom kann entweder in einen Speicher geladen oder direkt verbraucht werden. Um den Eigenverbrauch zu optimieren, stehen energieeffiziente Systeme zur Verfügung. So nutzen beispielsweise Wärmepumpen und Klimaanlagen heute schon interne Thermostate oder lassen sich zeitlich vom Nutzer programmieren.

Kann die Energie weder selbst verbraucht noch gespeichert werden, besteht durch die Anbindung an das Stromnetz die Möglichkeit, den Strom am Markt zu verkaufen. Durch die digitale Transformation werden die Verknüpfung der Einzelkomponenten und ihre Steuerung weiter verstärkt. Dabei sind die vier Hebel der digitalen Transformation die Grundlage des Systems.

Die Vernetzung aller Komponenten kombiniert die intelligente Erzeugung, Speicherung und den intelligenten Verbrauch von Strom. Vernetzte Photovoltaikanlagen in Kombination mit Energiespeichern tragen dazu bei, dass umweltfreundliche Energie effektiv eingesetzt werden kann. Dabei sorgen mit dem Strommarkt verknüpfte Speicher nicht nur dafür, dass die Energie dann zur Verfügung steht, wenn sie gebraucht wird, sondern auch für eine Verbesserung des Lastenmanagements und die Optimierung der Netzanbindung. Es wird automatisch entschieden, ob Strom in das Netz eingespeist wird, mobile und stationäre Speicher genutzt werden oder ob ein sofortiger Verbrauch sinnvoll ist.

Digitale Daten helfen, die Verbrauchsgewohnheiten der Nutzer zu erfassen, das Energiemanagement zu optimieren und so Einsparungen im Energieverbrauch zu realisieren. Durch Wetterdaten und Verbrauchsmustererkennung kann die Wärmesteuerung so angepasst werden, dass die thermischen Speicher genau dann geladen sind, wenn die Energie auch benötigt wird. Wird aufgrund des Wetters und der Nutzungsgewohnheiten nicht mit Heizbedarf gerechnet, kann die Energie anderweitig genutzt werden.

Komponenten und Aufbau des digitalen Systems Connected Energy

Unternehmen innerhalb des digitalen Systems

Das Zusammenspiel einer Vielzahl von Komponenten im System Connected Energy erfordert völlig unter schiedliche Kompetenzen der beteiligten Akteure. Speichertechnologien werden etwa von Vaillant und LIACON Batteries angeboten, während Lösungen zur Steuerung und Vernetzung der einzelnen Komponenten zu den Kompetenzen von Southern Electric oder homee gehört. Unternehmen wie Bude rus oder Viessmann bieten Verbrauchsgeräte an, IBC Solar stellt Photovoltaik-Systeme her, während Ebee wiederum intelligente Ladeinfrastruktur entwickelt. Viele Unternehmen fokussieren sich somit auf Sub- Segmente und setzen auf Wettbewerbsvorteile durch Spezialisierung und Detailkenntnisse.

Der digitale Nutzerzugang ermöglicht es, Informationen über die Energiesysteme des Gebäudes zu erhalten. Die Informationen schaffen Transparenz und Bewusstsein für einen verantwortungsvollen Umgang mit Energie und vermeiden durch die Darstellung des gesamten Energieverbrauches die Fokussierung auf anlagenbeschränkte Optimierungen.

Neben der großen Zahl von Akteuren im System Connected Energy sticht die Heterogenität der Unternehmenstypen hervor. Unternehmen unterschiedlicher Branchen treffen aufeinander und finden sich in einer neuen Konkurrenzsituation wieder. Autohersteller wie BMW oder Daimler wollen ein neues Geschäftsfeld rund um Speichertechnologien aufbauen und planen, gebrauchte und neue Batterien von Elektrofahrzeugen als Batteriespeicher für Eigenheime und Gewerbe anzubieten. Tech-Giganten wie Apple und Google dringen mit ihren Produkten Homekit und Nest in den Markt für ein vernetztes Zuhause, während IT-Dienstleister wie die Deutsche Telekom oder CISCO durch Kommunikationslösungen für Steuerungsgeräte neue Positionen einnehmen. Traditionelle Energieversorger bieten Steuerungs- und Vernetzungsmöglichkeiten an und agieren so parallel zu Entwicklern von virtuellen Kraftwerken. Die unterschiedlichen Hintergründe der Unternehmen sind Treiber für die Digitalisierung im System Connected Energy.

Startups besetzen dabei die Schlüsselpositionen der Digitalisierung und übernehmen häufig die Vernetzung oder Datenverwaltung. Sie nutzen somit das Potenzial der bereits existierenden Geräte. Indem sie diese Schnittstellen besetzen, sind diese Unternehmen auch ohne die Entwicklung explizit neuer Technologien wesentliche Ermöglicher der Digitalisierung.

Digitales System Connected Energy – Segmentierung und Unternehmensbeispiele