Intelligentes Zuhause in der intelligenten Stadt

Der durchschnittliche Haushalt in der Europäischen Union verursacht etwa 10 Tonnen CO₂ im Jahr, in den USA ist der Durchschnittswert noch um ein Vielfaches höher. Ein intelligentes, vernetztes Zuhause, in dem Roboter das Abendessen zubereiten und die Heizung automatisiert ist, macht nicht nur das Leben leichter, sondern kann außerdem dazu beitragen, die Kohlendioxidemissionen durch Effizienzsteigerungen und klügere Energieverbrauchsgewohnheiten zu senken.

Die Nutzung energieeffizienter elektrischer Geräte und intelligenter Steuerung ist eine der kostengünstigsten Maßnahmen zur Senkung der CO₂-Emissionen. Das technische Komitee IEC/TC 23 entwickelt Normen für elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG) und Gebäudeautomation, wie die Normenreihe IEC 63044 oder die Norm IEC 63172, die ein Verfahren zur Bestimmung der Energieeffizienzklasse für elektrisches Installationsmaterial enthält.

IECEE, das IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components, bietet das Programm Electrical Energy Efficiency (E3), um die Industrie bei der Entwicklung energieeffizienter Produkte zu unterstützen.

Das Programm bietet einen weltweit standardisierten Ansatz zur Prüfung und Verifizierung der Energieeffizienz von elektrischen Geräten sowie zum Nachweis der Erfüllung internationaler Normen der IEC, die sich mit Energieleistung, Verbrauch und Geräuschemissionspegel auseinandersetzen. Die Norm IEC 62301 beispielsweise enthält ein Verfahren zur Messung der Standby-Leistung von Haushaltsgeräten wie Computer, Unterhaltungselektronik, Waschmaschinen, Spülmaschinen, Reiskocher und vielem mehr. IEC 62087 enthält ein Messverfahren für den Energieverbrauch von Fernsehgeräten, Monitoren und Videos.

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Intelligente Zähler, sogenannte Smart Meter, sind eine weitere Möglichkeit, um die Effizienz zu verbessern. Das Smart Meter hat sich von einem einfachen Abrechnungsgerät zu einem integralen Bestandteil des Stromnetzes entwickelt, der Energieniveaus überwacht und das Lastmanagement unterstützt.

IEC/TC 13 erarbeitet Normen zur Messung und Steuerung elektrischer Energie, zu Geräten und Systemen zur intelligenten Verbrauchsmessung, die Teil des intelligenten Stromnetzes sind. IEC/TC 13 erstellt zudem internationale Normen für Prüfgeräte und -verfahren für Stromzähler. Dazu gehört IEC 62056, ein Normungsrahmen für die intelligente Messung der Datenkommunikation der elektrischen Energiemessung, auch bekannt als DLMS/COSEM, der zum Smart Grid beiträgt.

Erst letztes Jahr veröffentlichte die Internationale Energieagentur (IEA) einen Bericht, der die Länder dazu auffordert, mehr in die Modernisierung und Verbesserung der Stromnetze zu investieren, um nationale Klimaziele zu erreichen und Energiesicherheit zu gewährleisten. Die IEC entwickelt die Normenreihe IEC 61850, deren Normen als Schlüsselnormen für das Smart Grid allgemein anerkannt sind. Es handelt sich dabei um eine grundlegende Reihe von Veröffentlichungen, die den Weg für die Nutzung verschiedener digitaler Technologien im Zusammenhang mit Smart Energy ebnen. Diese Normen befassen sich mit Themen wie der Integration von erneuerbaren Energien in das Stromnetz, aber auch mit der zunehmenden Automatisierung und Selbstheilungsprozessen.

Die Publikationen werden von Energieversorgungsunternehmen genutzt, wenn es darum geht, das Stromnetz zu verbessern bzw. zu modernisieren. Die IEC hat ein Systemkomitee, SyC Smart Energy, für die Normung intelligenter Energie und intelligenter Netze auf Systemebene eingerichtet. Das Systemkomitee trägt dazu bei, alle relevanten Normen zu identifizieren und koordiniert die Arbeit der vielen technischen Komitees, die in die Normung von Smart Energy involviert sind. Es hat eine Normungs-Roadmap zu Smart Grids veröffentlicht, die Leitlinien zur Auswahl der am besten geeigneten Normen und Spezifikationen für die Entwicklung intelligenter Netze bietet.

Smart Grid: Intelligentes Stromnetz für die Energiewende

Smart Grids sind intelligente Stromnetze, die regelbasiert und automatisch für die Netzstabilität sorgen. Für das Gelingen der Energiewende sind sie deshalb unverzichtbar. Entsprechend hoch ist auch ihre Bedeutung in der Normung. Um die künftige Energieversorgung zu gewährleisten, arbeiten Expertinnen und Experten auf nationaler und internationaler Ebene eng zusammen.

Während viele Städte nach Lösungen zur Maximierung begrenzter Ressourcen suchen, findet eine Entwicklung dahingehend statt, Ressourcen auf Kommunalebene zu teilen, anstatt dass alles auf Stadtebene zentralisiert ist. Ein Beispiel dafür ist das Konzept der „15-Minuten-Stadt“. Die Idee ist, dass die meisten Dinge des täglichen Bedarfs innerhalb von 15 Minuten zu Fuß oder mit dem Fahrrad erreichbar sind, wodurch vom Verkehr verursachte Emissionen gesenkt werden.

Die „15-Minuten-Stadt“ ist ein Beispiel dafür, wie wichtig die Konzentration auf Stadtviertel und Bezirke für die Verwaltung von Städten und dafür, diese lebenswerter zu machen, ist. Das Konzept der „Positive Energy Districts“ (PED) ist ein weiterer Ansatz der Stadtverwaltung, der dieser Idee folgt. Ziel ist es, einen ganzheitlichen Ansatz zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen innerhalb eines Stadtviertels zu verfolgen, mit dem Ziel, mehr Energie zu produzieren als verbraucht wird, hauptsächlich aus erneuerbaren Quellen. Es geht darum, die Dekarbonisierung städtischer Gebiete zu beschleunigen und das Skalierbarkeitspotential städteübergreifend zu fördern.

Um ein „Positive Energy Districts“ (PED) zu entwickeln, müssen viele Dinge beachtet werden, darunter die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien aus der Umgebung, die Entwicklung eines nachhaltigeren Nahverkehrs und die Unterstützung der Einwohner*innen bei der Senkung ihres Energieverbrauchs. Das Smart Home leistet dazu einen wichtigen Beitrag, wenn es erneuerbare Energien wie Biomasse und Solarenergie zum Heizen, energieeffiziente Geräte und intelligente Technologie nutzt, um ein besseres Energiemanagement zu erreichen.

Michael Mulquin, Vorsitzender von IEC SyC Smart Cities, sagte, dass intelligente Technologien in Wohngebäuden sowohl Herausforderungen als auch Möglichkeiten bieten, um die Energieeffizienz von Kommunen zu verbessern. „Der Schlüssel liegt darin, effektive Wege zu finden, um Informationen von intelligenten Häusern oder Gebäuden kontrolliert zu teilen. Es gibt weniger Schwankungen und eine höhere Effizienz, wenn wir die Energiebedarfe von 20.000 Gebäuden verwalten, als wenn wir nur ein Gebäude verwalten.“

Damit das funktioniert, müssen die Smart-Home-Technologien ihm zufolge interoperabel sein, sodass die Daten zwischen ihnen kontrolliert ausgetauscht werden können, um ein klares Gesamtbild davon, wie Energie innerhalb des Viertels erzeugt und verbraucht wird, zu liefern. Das Systemkomitee SyC Smart Cities untersucht derzeit das Konzept, um zu ermitteln, welche Normen notwendig sind, um die Entwicklung von PEDs zu fördern. Gegenstand der Diskussion ist unter anderem ein technischer Bericht, der darlegt, welche Normen bereits existieren und was fehlt sowie die Festlegung einer einheitlichen Terminologie und der Aufbau von Ontologie für minimale, aber ausreichende semantische Interoperabilität.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 01/2024.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2024-01/smart-homes-in-smart-cities

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Die Elektromobilität ist eine Sprunginnovation, die ein neues, übergreifendes Systemdenken erfordert. Um die deutsche Wirtschaft erfolgreich im Bereich Mobility zu positionieren, ist es wichtig, die positiven Effekte von Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess einzubeziehen und damit voll auszuschöpfen. Gleiches gilt aber auch für die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Mobilität – die Mikromobilität. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im