Energiemanagementsystem für zu Hause: Funktion und Nutzen
Ein Energiemanagementsystem passt die Energieflüsse im Haushalt an, um mehr aus der eigenen PV-Anlage herauszuholen und Stromkosten zu sparen. Für wen es sich lohnt.
HEMS ist sinnvoll, wenn es eine Solaranlage und einen Stromspeicher gibt
Der Energiemanager optimiert Stromverbrauch und -produktion zu Hause
Solarstrom wird durch smarte Steuerung bestmöglich genutzt und verteilt
Was ist ein EMS bzw. HEMS?
Ein Energiemanagementsystem (EMS) ist eine Smart-Home-Anwendung für Haushalte mit Photovoltaik auf dem Dach. Via Internet verbindet es die Solaranlage und den dazugehörigen Stromspeicher mit Wallbox, Wärmepumpe, Waschmaschine und anderen Elektrogeräten, die sich digital steuern lassen. Zentrales Element ist eine Software, die automatisch die Energieflüsse optimiert. Sie bestimmt, wann welche Geräte Strom bekommen. Im Privatgebrauch wird ein solches Tool auch Home Energy Management System (HEMS) genannt. In modernen Stromspeichern sind sie oft integriert.
Falls nicht, wird eine kleine Kontroll- und Steuerungsbox im Schaltschrank beim Stromzähler installiert. Die Bedienung der Energiemanagementsysteme erfolgt via App oder über ein cloudbasiertes Online-Portal. Dort lassen sich Einstellungen vornehmen und Verbräuche überwachen, um den produzierten Solarstrom besonders effizient zu nutzen, den Eigenverbrauch des PV-Stroms zu erhöhen und somit die Stromkosten im Haushalt zu senken.
Funktion eines Energiemanagers
Ein Home Energy Management System analysiert zunächst die Daten zu Stromproduktion und -verbrauch. Vernetzte Sensoren und Steuerungsgeräte senden Informationen über WLAN an die HEMS-Software. Diese kann über Schnittstellen mit den Haustechnik-Komponenten kommunizieren und Steuerbefehle senden. In Echtzeit ist einsehbar, welche Geräte wie viel Strom verbrauchen und wie viel der selbst erzeugten Solarenergie dafür zur Verfügung steht. Beides lässt sich individuell aufeinander abstimmen und der Stromspeicher etwa in Zeiten von Solarüberschüssen laden.
Die Integration von Batteriespeicher, Heizungsanlage und den anderen großen Stromverbrauchern im Haushalt gelingt oft unkompliziert ohne größere Umbauten – vorausgesetzt, die Kompatibilität ist gegeben. Bei Wärmepumpen weist zum Beispiel das SG-ready-Label darauf hin, dass sie sich in ein intelligentes Stromnetz einbinden lassen. Die Hersteller geben Auskunft über die unterstützten Geräte und Schnittstellen. Ein HEMS lässt sich auch in ein ganzheitliches Smart-Home-System zur Digitalsteuerung von Raumklima, Beleuchtung, Entertainment und Sicherheit zu Hause integrieren.
Das HEMS bezieht neben Verbrauchs- und Produktionsdaten die Wetterprognose ein und entscheidet automatisch, wann die vernetzten Geräte im Haushalt am besten laufen sollen – sofern sich das in Zeiträume verschieben lässt, in denen viel Solarstrom verfügbar ist. So lassen sich moderne Waschmaschinen, Wäschetrockner oder Geschirrspüler häufig über eine App-Steuerung zeitlich flexibel einschalten. Auch die Wallbox lässt sich mit dem HEMS dann zum Laden des E-Autos aktivieren, wenn die Sonne am stärksten scheint und viel Strom aus der PV-Anlage kommt.
Anforderungen für ein HEMS
Grundvoraussetzung ist eine Internetverbindung im Haushalt. Sein volles Potenzial kann das HEMS erst in Verbindung mit einem Stromspeicher entfalten. Er speichert überschüssigen PV-Strom, der gerade nicht benötigt wird. Steht später kein neuer Sonnenstrom aus der PV-Anlage zur Verfügung, gibt die Steuertechnik den Überschuss aus dem Speicher frei. Zu den technischen Anforderungen zählen außerdem ein kompatibler Wechselrichter und eine Anbindung an den Stromzähler. Ein intelligenter Stromzähler, der sogenannte Smart Meter, ist allerdings kein Muss.
Nutzen eines EMS für zu Hause
Die intelligente Steuerung durch ein HEMS steigert den Eigenverbrauch von Solarstrom und reduziert den Bedarf an Netzstrom. Das spart Geld und man wird unabhängiger von Preisschwankungen am Strommarkt. Sinnvoll ist ein solcher Energiemanager vor allem, wenn steuerbare Großverbraucher im Haushalt vorhanden sind, die sich mit der Solaranlage und dem Stromspeicher synchronisieren lassen. Doch nicht alle elektrischen Geräte im Haushalt sind zeitlich flexibel steuerbar. Kühlschrank und Gefriertruhe müssen zum Beispiel immer laufen und Strom beziehen. Eine HEMS-Einbindung nützt hier nichts.
Ein HEMS schafft auch ein Bewusstsein für Einsparpotenzial, indem es in Echtzeit die Stromfresser im Haushalt anzeigt.
Zusammen mit einem Stromspeicher und einem dynamischen Stromtarif kann ein HEMS auch sinnvoll sein, wenn man nur Strom aus dem öffentlichen Netz bezieht und keine Solaranlage hat. Bei dynamischen Stromtarifen ändern sich die Strompreise mehrfach täglich. Das intelligente Steuerungssystem im Haus bezieht den Strom dann immer zu möglichst günstigen Konditionen aus dem Netz und füllt damit den Batteriespeicher. Damit es dynamische Stromtarife nutzen kann, muss das HEMS mit der App oder Schnittstelle des Energieanbieters kommunizieren, die die aktuellen Preissignale liefert. Diese Funktion nennt man Preissignalfähigkeit.
Kosten des Energiemanagementsystems
Die Anschaffungskosten für ein HEMS variieren stark – je nach Anbieter, Funktionsumfang und bestehender Elektrotechnik im Haushalt. Nach Angaben der Verbraucherzentrale fallen für ein privates Energiemanagementsystem mit Einbindung von PV-Anlage, Stromspeicher, Wärmepumpe, Wallbox und entsprechender Haushaltsgeräte schnell mehr als 1000 Euro an. Die Montage ist dabei in der Regel enthalten. Hinzu können – je nach Anbieter – noch monatliche Gebühren für die Datenspeicherung in der Cloud kommen. Diese liegen im zweistelligen Eurobereich.
Einsparungen durch ein HEMS
Das hängt zunächst davon ab, wie viel das HEMS kostet und der Eigenverbrauch des selbst produzierten Solarstroms damit steigt. Der Eigenverbrauchsanteil ist wiederum abhängig von den Preisen für normalen Haushaltsstrom aus dem öffentlichen Netz und der EEG-Vergütung für eingespeiste Solarenergie. Jede Kilowattstunde, die man mit der PV-Anlage erzeugt und im eigenen Haushalt verbraucht, muss man nicht für 30 oder 40 Cent von einem Energieanbieter beziehen. Je mehr Geräte im Haushalt sich zeitflexibel steuern lassen, desto größer ist das Einsparpotenzial. Die Verbraucherzentrale beziffert den Kostenvorteil je Kilowattstunde als Differenz zwischen dem Arbeitspreis für Haushaltsstrom und der Einspeisevergütung bei neu errichteten Anlagen auf meist 20 bis 30 Cent.
Förderung für Energiemanagement
Der Staat bezuschusst die Anschaffung von heimischen Energiemanagementsystemen. Beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) können Verbraucherinnen und Verbraucher die Förderung beantragen, wenn dadurch die Energieeffizienz des Hauses steigt. Das BAFA übernimmt 15 Prozent der förderfähigen Ausgaben für den Einbau digitaler Systeme zur energetischen Betriebs- und Verbrauchsoptimierung in Wohngebäuden. Der Investitionswert muss mindestens 300 Euro betragen. Genaue Konditionen und technische Anforderungen sind unter „Einzelmaßnahmen“ der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) zu finden.
Zusätzlich sind HEMS beim Kauf von der Umsatzsteuer befreit. Diese Mehrwertsteuerbefreiung gilt sowohl für PV-Anlagen als auch für wesentliche Komponenten.
Kauf und Installation eines HEMS
Beim Kauf eines Energiemanagementsystems fürs Zuhause ist die Kompatibilität mit den vorhandenen Geräten wichtig. Hier lohnt es, sich beraten zu lassen. Für die Installation sind oft Arbeiten am Stromzähler nötig. Die zentrale Kontroll- und Steuerungseinheit wird als kleiner Kasten im Schaltschrank integriert. Die Montage der Hardware muss ein Fachbetrieb vornehmen.
Auch bei der ersten Einrichtung empfiehlt es sich, einen Profi zu Rate zu ziehen. Zunächst wird das System einige Wochen benötigen, um alle relevanten Verbrauchsdaten zu sammeln und passend auszuwerten. Es lohnt sich, die Vorgänge des HEMS im Blick zu behalten, damit die Optimierungen effizient und wirtschaftlich sind – ohne den Alltag einzuschränken.
Ein Energiemanagementsystem erfordert keine aufwendige Wartung. Wichtig ist, die Software mit Updates auf dem neuesten Stand zu halten, um aktuelle Funktionen und Sicherheitsprotokolle zu erhalten. Steuergeräte, Stromzähler oder Smart Meter müssen nur ab und zu vor Ort überprüft werden. Bei der Wartung der PV-Anlage sollte auch die HEMS-Hardware gecheckt werden.
Verschiedene Software-Varianten
Es gibt aktive und passive HEMS-Lösungen. Passive Lösungen sind vor allem darauf ausgerichtet, die Verbrauchsdaten im Haus zu überwachen. Aktive HEMS optimieren die Verbräuche und passen die Energienutzung im Haushalt dazu selbständig an.
Zudem unterscheiden sich Energiemanagementsysteme darin, welche Schnittstellen sie unterstützen. Sind HEMS mit WLAN oder Bluetooth ausgestattet, können sie in das Smart Home eingebunden werden, um vernetzte Haushaltsgeräte oder smarte Steckdosen zu steuern und deren Strombezug zu optimieren. Um mit dem Wechselrichter der Solaranlage, der Wallbox oder dem Stromspeicher zu kommunizieren, nutzen die meisten Systeme eine Ethernet-Schnittstelle.
Einige HEMS bieten eine browserbasierte Benutzeroberfläche, mit der sie sich steuern und überwachen lassen. Andere stellen eine App auf dem Smartphone oder Tablet zur Verfügung, die die Bedienung entsprechend komfortabler gestaltet. Die Daten werden meist in einer Cloud gespeichert. Es gibt auch HEMS, die sich nur über ein integriertes Touchdisplay nutzen lassen.