Energiemanagementsystem für zu Hause (HEMS): Strom schlau nutzen

Ein Energiemanagementsystem für den Haushalt, abgekürzt HEMS, passt die Energieflüsse an, um mehr aus der PV-Anlage herauszuholen und Stromkosten zu sparen. Wie 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 Energiemanagementsystem?

Energiemanagementsysteme (EMS) gibt es nicht nur für Unternehmen, sondern auch für zu Hause. Wer steuerbare Verbrauchseinrichtungen im Haushalt hat, kann Strom mit diesen Smart-Home-Anwendungen schlauer nutzen. Via Internet verbinden sie die PV-Anlage und den dazugehörigen Stromspeicher mit der Wallbox, Wärmepumpe, einer modernen Waschmaschine und anderen Elektrogeräten, die eine digitale Schnittstelle haben und zeitlich flexibel sind.

Für den Privatgebrauch spricht man von einem Home Energy Management System (HEMS). Es gibt passive und aktive HEMS. Die einen Systeme sind darauf ausgerichtet, den Stromverbrauch im Haus zu überwachen. Die anderen Tools optimieren zusätzlich die Energieflüsse im Haushalt und die Energienutzung der Geräte. In modernen Speichersystemen sind häufig schon HEMS integriert. Typischerweise ist auch ein intelligentes Messsysteme (Smart Meter) als Komponente eingebunden.

Über eine App oder ein Online-Portal können Haushalte, die HEMS verwenden, ihre Verbräuche einsehen und steuern, wann welche Geräte und Komponenten automatisiert Strom erhalten. Zum Beispiel in Zeiten von PV-Überschüssen. Viele HEMS greifen auf Wetterprognosen zu. So nutzt man mehr des günstigen Solarstroms vom Dach und benötigt weniger von dem teureren Netzstrom.

Wie funktioniert die HEMS-Software?

Das sind die wesentlichen Funktionen eines Home Energy Management Systems (HEMS):

• Datenerfassung: Das HEMS sammelt zunächst die Daten zur Stromproduktion zum Beispiel durch die PV-Anlage und zum Stromverbrauch der verschiedenen Geräte im Haushalt. Dafür müssen sie vernetzt sein. Viele Systeme greifen außerdem auf Wetterprognosedaten zu.

• Datenanalyse: Die aktuellen Stromdaten zum Beispiel der PV-Anlage, des Batteriespeicher und der Wärmepumpenanlage werden über die WLAN-Verbindung an die HEMS-Software gesendet und analysiert, um ein genaueres Bild von den Energieflüssen im Haus zu erhalten.

• Optimierung und Steuerung: Das HEMS kann mit der vernetzten Haustechnik kommunizieren und den Energiefluss steuern. Durch zeitgesteuerte Nutzung kann es etwa den Verbrauch des eigenen Solarstroms maximieren und den Bezug von externem Netzstrom minimieren.

• Visualisierung: Die Bewohnerinnen und Bewohner des Hauses können über eine App oder ein Webinterface in Echtzeit sehen, welche Geräte wie viel Strom verbrauchen und produzieren. Die Steuerung für die automatisierte Energieoptimierung können sie dort anpassen.

Welche Geräte kann ein HEMS steuern?

• Photovoltaikanlage

• Stromspeicher

• Wärmepumpe

• Wallbox

• Klimaanlage

• Smart Meter

• smarte Haushaltsgeräte wie Waschmaschine oder Spülmaschine

• smarte Steckdosen (und somit auch nicht vernetzte Geräte)

Die Integration großer Stromverbraucher 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. Es entscheidet automatisch, wann die vernetzten Geräte im Haushalt am besten laufen sollen – sofern es sich in Zeiträume verschieben lässt, in denen viel Solarstrom verfügbar ist. Moderne Waschmaschinen, Wäschetrockner oder Geschirrspüler lassen sich oft mittels App zeitlich flexibel steuern.

Auch die Wallbox können Sie mit einem HEMS dann zum Laden des E-Autos aktivieren, wenn die Sonne am stärksten scheint und viel günstiger Strom aus der PV-Anlage kommt.

Was ist nötig, um ein HEMS zu nutzen?

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.

Was bringt ein HEMS für zu Hause?

Die intelligente Steuerung durch ein HEMS steigert den Eigenverbrauch von Solarstrom und senkt den Bedarf an Netzstrom. Sie sparen Geld und sind 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 zeigt zudem in Echtzeit die Stromfresser im Haushalt und somit Einsparpotenziale an.

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 PV-Anlage hat. Bei dynamischen Stromtarifen ändern sich die Preise 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.

Wie viel spart der Energiemanager?

Die Stromeinsparungen hängen davon ab, wie viel das HEMS kostet und wie viel mehr des selbst produzierten PV-Stroms man dadurch nutzt. 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.

Was kosten Energiemanagementsysteme?

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 Euro-Bereich.

Wo gibt es Förderung für HEMS?

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.