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Digitales | 08.08.2019

Aus IZ32/2019, S. 13

Von Ulrich Schüppler

In diesem Artikel:

Das vernetzte Gebäude muss kein Energiefresser sein

Quelle: Immobilien Zeitung, Urheber: Ulrich Schüppler
In einem Dashboard laufen alle Informationen zusammen, zeigt wtec-Chef Daniel Massey.

Quelle: Immobilien Zeitung, Urheber: Ulrich Schüppler

Die moderne Gebäudetechnik setzt auf große Mengen von Sensoren. Neben möglichen Datenlecks und umständlicher Wartung befürchten manche Betreiber dadurch einen steigenden Strombedarf. Dass das nicht zwangsläufig so sein muss, zeigt das Bad Homburger Unternehmen wtec. Da Strom und Daten über dieselbe Leitung fließen, lässt sich der Energiebedarf sogar senken.

Helligkeit und Temperatur im Gebäude in Echtzeit steuern, die Raumbelegung ermitteln und dabei noch Strom sparen - das klingt ein wenig nach Science-Fiction. Doch genau das geht, sagt Daniel Massey, der nicht wie ein Phantast wirkt. Der Brite mit dem rötlichen Bart und dem Pferdeschwanz ist Geschäftsführer des Unternehmens wtec, das seit 2018 zur Zech-Gruppe gehört. Einen Haken hat die Sache natürlich: Um die Vorteile von Vernetzung und Energieeffizienz gleichzeitig zu nutzen, muss die komplette Standardverkabelung in einem Gebäude ersetzt werden. Und es sollte nicht allzu viele Verbraucher geben, die auf Wechselstrom angewiesen sind, denn die brauchen nach wie vor ihr eigenes Netz.

In Büroimmobilien jedoch hält sich die Zahl dieser Geräte in Grenzen. "In den meisten Büros braucht gerade mal die Kaffeemaschine noch Wechselstrom", schmunzelt Massey. Die wtec-Technologie kommt aber auch in Rechenzentren, Forschungseinrichtungen und für die Licht- und Steuerungstechnik von Fertigungshallen zum Einsatz. Selbst dem Café Lok 21 im sanierten Bad Homburger Lokschuppen, in dem auch wtec residiert, hat das Unternehmen bereits eine zeitgemäße Lichttechnik verpasst. Das spart dem Betreiber auf seinen gerade mal 100 m² Fläche rund 7,7 MWh Energie im Jahr.

Der Schlüssel zu all dem ist die radikal vereinfachte Netzarchitektur. Ein normales Gebäudenetz, mit dem sich auch Sensoren ansteuern lassen, benötigt drei Ebenen: die konventionelle 230V-Wechselstromarchitektur, einen Ringbus, um die LEDs als Lichtquellen anzuschließen, und einen weiteren Stromkreis für die Sensoren. Bei der wtec-Lösung läuft alles über ein einziges Kabel, mit 18 bis 48 Volt Gleichstrom und konstanter Spannung. Das hat unter anderem den Vorteil, dass Bauteile auch von Personen gewechselt werden können, die keine ausgebildeten Elektriker sind. Erleichtert wird das dadurch, dass das System an vielen Stellen modular aufgebaut ist, um Sensoren einfach gegen neuere Geräte austauschen zu können, ohne an die Verkabelung selbst heranzumüssen. Eine ähnliche Herangehensweise nutzt auch der niederländische Entwickler Edge Technologies für seine Gebäude (siehe "Willkommen im Experimentallabor für das Büro der Zukunft", IZ 21/19).

Die Niederspannung hat noch einen weiteren Vorteil: Künftig dürften im Zuge der Energiewende mehr Gebäude mit Photovoltaikanlagen ausgerüstet werden. Auch die geben ihren Strom in der Regel mit 18 bis 48 Volt Gleichspannung ab. In einem konventionellen Hausnetz muss diese Energie erst einen Transformator und einen Stromrichter durchlaufen, um sie auf die standardmäßig vorgesehenen 230 Volt Wechselspannung zu bringen. Am Verbrauchsgerät muss dieser Effekt dann wieder umgekehrt werden, damit Leuchten und Computer betrieben werden können. "Das bedeutet jedes Mal hohe Energieverluste", gibt Massey zu bedenken.

Der Trick, den wtec nutzt, ist eigentlich nicht neu. Power over Ethernet (PoE) heißt eine Technik, bei der Strom und Daten über dieselbe Leitung fließen. Diesen Ansatz hat wtec aufgegriffen und verfeinert. "Klassisches PoE hat mehrere Nachteile", erläutert Massey. Die Grundlagen dieser Technik stammen aus den 70er Jahren, sie ist nach heutigen Maßstäben alles andere als energieeffizient. Unter anderem nutzt PoE zur Identifikation der einzelnen Netzwerkkomponenten sogenannte IP-Adressen, mit denen auch die Teilnehmer im großen, weltweiten Internet zugeordnet werden. Das macht die Verwaltung der Zugänge zum Netz aufwändig. "Am Ende wird für die Steuerung eines PoE-Netzes unter Umständen zehn Mal so viel Energie benötigt wie für die eigentliche Lichtleistung", rechnet Massey vor. Für das wtec-Netz hingegen reichen die physikalischen Geräteadressen zur eindeutigen Zuordnung aus. Diese MAC-Adressen werden in der Regel nicht dynamisch vergeben, sondern sind vom Hersteller vorbelegt und bleiben im Betriebsablauf gleich. Das vereinfacht die Adressverwaltung und spart damit nochmals Energie.

Hinzu kommt, dass durch Anbindung aller Sensoren ans Kabelnetz die Notwendigkeit einer Funkverbindung zum Auslesen der Messdaten entfällt. Sensoren über ein Funknetz anzusteuern, wie das einige Anbieter tun, hält Massey aus mehreren Gründen für keine gute Idee. "Bei manchen Funknetzen gibt es schon Probleme mit der Stabilität, wenn draußen die Bahn vorbeifährt", merkt er an. Zudem sei nahezu jeder Funkstandard schon mal gehackt worden. Als abschreckendes Beispiel führt der wtec-Chef auf seinem Rechner ein Video vor, bei dem sich eine ferngesteuerte Drohne per Funk über ein Sicherheitsleck ins Gebäude einwählt. Der Drohnenpilot kann dann die Lichter im Haus von außen ein- und ausschalten. Ein gruseliger Anblick. Natürlich lassen sich auch Funkstandards sichern, indem eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung mit möglichst langen Sicherheitsschlüsseln verwendet wird. "Das Problem ist, dass lange Schlüssel auf der Hardwareseite relativ leistungsstarke Chips erfordern. Und große Chips verbrauchen wieder mehr Energie", erklärt der wtec-Chef.

Für die reine Lichtenergie bedeutet der wtec-Ansatz eine Ersparnis von bis zu 90%. Da sich über die Sensorsteuerung auch Lüftung und Klima an die reale Raumnutzung anpassen und über ein zentrales Dashboard verwalten lassen, ergeben sich hier weitere Einsparungen, sodass die Energienebenkosten bis zu 40% niedriger liegen als bei konventioneller Verkabelung. Welche Hersteller die angeschlossenen Endgeräte liefern, ist wtec dabei ziemlich egal, das Unternehmen arbeitet mit allen Branchengrößen zusammen. Dagegen sei es oft eine Herausforderung, erklärt Massey, Netzwerkplaner davon zu überzeugen, sich von den Grundannahmen eines mehrstufigen Netzes zu lösen. "Es wurde einfach schon immer so gemacht. Und viele Planer haben das Auftragsbuch heute dermaßen voll, dass sie sich mit dem Thema gar nicht auseinandersetzen wollen."

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