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Smart Metering
intelligente Verbrauchserfassung

Smart Meter
digitale Verbrauchszähler

Smart Grid
intelligentes Stromnetz

Smart Home
intelligentes Haus

SmartMetering
SmartMeter
SmartGrid
SmartHome
Sicherheit

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Die Energiewende in Deutschland und die damit zunehmende Bedeutung erneuerbarer Energien (Photovoltaikanlagen und Windkraft), die sich nicht wie bisher planen oder steuern lassen, benötigen ein passendes Stromnetz, das europaweit erstellt werden muss. Auch die dezentralen Erzeuger (Biogasanlagen, Kleinwindkraftanlagen, Mini-Wasserkraftwerke, Blockheizkraftwerke) führen zu schwer vorhersehbaren Schwankungen und benötigen ein stabiles Stromnetz.
Elektrische Energie kann nur begrenzt gespeichert werden (fehlende leistungsstarke Akkus, Pumpspeicherkraftwerke, teure Umwandlung in Wasserstoff oder Windgas, Thermodynamisches Kleinkraftwerk). Deswegen wird zur Energieversorgung ein intelligentes Stromnetz notwendig, das die Energieerzeugung und den Energieverbrauch effizient verknüpft und ausbalanciert. Kernbausteine eines solchen Netzes sind intelligente Messsysteme (Smart Metering Systems). Diese sollen für eine aktuelle Verbrauchstransparenz und eine sichere Übermittlung von Messdaten sorgen und die elektronischen Verbrauchsgeräte und Erzeugungsanlagen so steuern, dass ein besseres Last- und Einspeisemanagement im Verteilnetz ermöglicht wird.
Das Smart Metering System besteht aus einer Kommunikationseinheit (Smart Meter Gateway), das die elektronischen Messeinrichtungen im Lokalen Metrologischen Netz (LMN) mit den verschiedenen Marktteilnehmern (Smart Meter Gateway Administrator, Verteilnetzbetreiber oder Messstellenbetreiber) im Weitverkehrsnetz (WAN) und dem lokalen Heimnetz (HAN) verbindet. Das Smart Meter Gateway sorgt dafür, dass alle Kommunikationsverbindungen verschlüsselt werden, damit nur bekannten Teilnehmern und Geräte vertraut wird.

 
 

Smart Metering - intelligente Verbrauchserfassung

Für den Begriff "Smart Metering" gibt es keine deutsche Übersetzung (intelligente Verbrauchserfassung könnte passen). Die EMSA (European Smart Metering Alliance) definiert den Begriff in folgende Funktionen:
  • 2-Wege Datenübertragung mit Zählern
  • Automatische Abwicklung von Messungen
  • Automatische Verarbeitung, Transfer, Management und Verwendung von Messdaten
  • Lieferung aussagkräftiger und zeitnaher Verbrauchsdaten an die Versorger und ihre Systeme und an den Energieverbraucher
  • Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energieverbrauchs verbessern
  • Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energiesystems verbessern (Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Endnutzung)
Der Vorteil für den Endverbraucher ist, dass er jederzeit eine detaillierte Verbrauchsinformation über seinen Strom-, Gas-, Wasser- und Fernwärmeverbrauch erhält. Aus diesen Daten, die er über seinen Computer übermittelt bekommt, kann er die Verbrauchszeiten und Verbrauchsmengen entnehmen und entsprechend auszuwerten. Außerdem können gezielte Hinweise auf Stromkosteneinsparmöglichkeiten durch dynamische Tarife gegeben werden.
Der Vorteil für den Versorger ist, dass er z. B. über die neue Technologie "Smart Grid“ (intelligentes Stromnetz) den Stromverbrauch steuern kann, was durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien notwendig wird.
Ungeklärt ist zur Zeit noch der Datenschutz, weil mit den übermittelten Verbrauchsdaten ein Nutzerprofil erstellt werden kann.
 
 
Smart Home
Unter dem Begriff "Smart Home" (intelligentes Haus) wird die ganze Bandbreite der Gebäudeautomation zusammengefasst.
Quelle: Deutsche Telekom AG
Immer mehr Haus- bzw. Wohnungseigentümer befassen sich mit der intelligenten Haussteuerung (Smart Home). Hier steht das Smartphone bzw. iPhone im Vordergrund. Diese Geräte sind bereits jetzt immer wichtiger im Leben eines modernen Menschen. Über die Apps aus dem Bereich der Haustechnik lassen sich viele Funktionen steuern und dokumentieren. Die Apps gibt es für die verschiedenen Betriebssysteme (Apple iPhone, Apple iPad, Android, Windows Phone, WebApps) z. B. in der AppBibliothek des HaustechnikDialogs.
Durch die intensive Nutzung der Geräte kann eine schnelle Reparatur notwenig werden. Denn z. B. ein Displaybruch, ein Akkudefekt oder eine defekte Ohrmuschel beeinträchtigen die Bedienbarkeit oder setzen das Gerät vollständig außer Funktion. Der Schaden ist von einem Laien in der Regel schlecht zu erkennen und nur selten greift die Garantie des Herstellers, weil solche Schäden meistens durch Eigenverschulden entstehen. Im Internet gibt es Portale indem man nach Reparaturdiensten in der Nähe suchen kann. So kann man beispielsweise sein Apple Handy reparieren lassen. Dies ist in den meisten Fällen auch günstiger als sich ein neues anzuschaffen. Reparaturanbieter wird es zukünftig vermutlich immer mehr geben, weil immer mehr Menschen mehrere Geräte benutzen werden.

Eine vom GDI (GDI Gottlieb Duttweiler Institute Stiftung "Im Grüene") herausgegebene Studie zum Thema "Smart Home" 2015 zeigt, worauf sich der Immobiliensektor in Zukunft gefasst machen muss.

So werden sich beispielsweise Aufgaben und Arbeitsabläufe des Handwerkers verändern. Er wird von intelligenten Geräten bei Reparaturbedarf direkt informiert, arbeitet Hand in Hand mit Baurobotern und kooperiert mit IT-Fachleuten. Die Digitalisierung verändert die Spielregeln der Branchen, eröffnet aber auch neue Möglichkeiten: Wer sie nutzen will, sollte jetzt damit beginnen, sich auf den Wandel einzustellen.

Smart Home 2030: Sechs Thesen, wie die Digitalisierung das Bauen und Wohnen verändert

1. Statt Hardware bestimmt die Software
Computer-Programme definieren, wie wir Wohnungen steuern, überwachen, organisieren und wie die Anbieter planen, bauen und ausstatten: Die Art und Weise, wie all diese Prozesse und Dienstleistungen funktionieren, ist softwaregetrieben. Während es bereits seit längerem automatisierte Infrastrukturen für Beleuchtung, Belüftung oder Heizung gibt, kommen nun immer mehr digitale Dienstleistungen hinzu. Sie werden für Mieter wie Eigentümer erschwinglicher und einfacher zu installieren und zu bedienen. Denn statt komplexen Nachrüstungen braucht es für digitale Plug-and-play-Geräte nur noch einen Internetanschluss. In der Folge wird die Vernetzung im und rund ums Haus zum Standard. Und auch wie Wohnungen geplant und gebaut werden, verändert sich. Digitale Planungstools, virtuelle 3-D-Modelle, Bauroboter: Statt Beton bestimmt 2030 die Software das Bauen.

2. Tradition trifft auf Convenience – das digitale Wohnen wird gemütlicher
Unsere Wohnung wird 2030 wie ein Smartphone funktionieren, aber trotzdem kein Science-Fiction-Haushalt sein. Denn je digitaler unsere Welt, desto stärker keimt als Gegentrend die Sehnsucht nach dem «Realen» und «Authentischen» auf. Viele technologische Innovationen finden deshalb unaufdringlich und im Hintergrund statt. Trotz Vernetzung bleibt das Zuhause gemütlich.

3. Mehr Transparenz bedeutet mehr Sicherheit – und neue Abhängigkeiten
Digitales Wohnen erzeugt enorme Datenmengen. Bewohner werden transparent und machen sich angreifbarer. Das digitale Ökosystem schafft neue, kaum durchschaubare Abhängigkeiten – doch zugleich auch mehr Sicherheit: BewohnerInnen können ihr Zuhause jederzeit und von überall her kontrollieren. Das smarte Haus merkt, wenn mit seinen Bewohnern etwas nicht stimmt: ein großer Mehrwert gerade in unserer alternden Gesellschaft.

4. Wohnen wird nachhaltiger und preiswerter
Infrastruktur, Geräte und Ressourcenverbrauch lassen sich im Smart Home von morgen effizienter steuern. Intelligente Haussteuerung wird deshalb von Politikern (Stichwort: Energiewende) und Konsumenten (Nachhaltigkeit) gefordert.

5. Rundum-Komfort wird wichtiger als die Immobilie
Immobilien lassen sich übermorgen intelligenter bewirtschaften als bislang, zum Nutzen von Mieter und Vermieter. Auch der Einkauf wird zunehmend automatisiert und vereinfacht; intelligente Kaffeemaschinen beispielsweise ersetzen die Kapseln bei Bedarf gleich selbst. Je mehr Dienstleistungen rund ums Haus übers Netz abgewickelt werden, desto attraktiver wird das intelligente Heim für die Nutzer. Vernetzte Komfort-Services rund ums Objekt werden in Entscheidungsprozessen von Bauherren und Mietern einst ebenso eine wichtige Rolle spielen wie die Immobilie selber.

6. Vernetzung ist der Schlüssel zum Erfolg
Ob Strom-, Kommunikations- oder Inneneinrichtungsunternehmen – Anbieter können gemeinsam smartere Services und Produkte anbieten als alleine. Indem sich die verschiedenen Branchen miteinander und über ihre Grenzen hinaus mit Software-Playern vernetzen, entsteht Innovation. Diese Vernetzung muss für den/die EndnutzerInnen unsichtbar sein: Wir wollen nicht unzählige Apps, sondern nur eine zentrale Alleskönner-Plattform. Schon heute rivalisieren zahlreiche Anbieter aller Branchen um diese Schnittstelle zur Kundschaft, bis jetzt hat sich aber keine Plattform durchgesetzt.
Quelle: GDI Gottlieb Duttweiler Institute, KNX CH

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Smart Home - Sicherheit
Die Informationstechnik (IT - Informations- und Datenverarbeitung) von Gebäudefunktionen (Smart Home) ist ein ideales Ziel von Angreifern, die sich dort einhacken und neben dem Ausspähen von Daten ein Botnet* einrichten können. Der Hacker agiert passiv und zapft Informationen an. Sicherheitsexperten weisen darauf hin, dass Gebäudefunktionen in Eigenheimen nicht sorglos, also ohne ausreichenden Schutz, mit dem Internet verbunden werden sollen.
Die Hacker sind in der Lage, aktiv in die Systeme einzugreifen. In vielen Fällen sind die Systeme nicht sicher und lassen sich nur mit großem Aufwand erneuern. Zur Zeit wird an einer Software gearbeitet, die Hackerangriffe abwehrt, bevor sie die Gebäude erreichen. Die Angriffe durch Botnets auf Smart Homes sind real. So können z. B. über das Internet gesteuerte Rollläden, Heizungen oder Schließsysteme für derartige Attacken genutzt werden. Der Hacker hat es dabei nicht wie bisher auf die Computer abgesehen, sondern auf diejenigen Komponenten der Gebäudeautomation, die Häuser mit dem Internet verbinden. Wichtig ist, dass die Antiviren-Software und eine Software-Firewall immer auf dem neuesten Stand gehalten werden.
*Botnet (Bots - robots) Angreifer infiltrieren mehrere Rechner, ohne das die Eigentümer es merken, schließen diese zu Netzen (nets) zusammen und missbrauchen sie dann für Computerattacken (Datendiebstahl, Spam, Proxy Standby, Click Fraud, Rogue AV, DDoS-Angriff).

Viele Nutzer von Fernsteuerungen über ein eigene Netz und per Smartphone können sich nicht vorstellen, welche Manipulationen vorgenommen werden können. Es sind Millionen von WLAN-Router installiert, die überhaupt nicht oder nur über Standardpasswörter gesichert sind. Hier steht die private Smart-Home-Technik den Hackern angelweit offen. Viele Smart Home-Systeme haben keine Verschlüsselungen. Hier können die Angreifer alle Vorgänge protokollieren (Heizung, Strom, Licht, Bewegungsmelder, Kamera, Alarmanlage). Dadurch wissen sie z. B., wann die Bewohner das Haus verlassen und können die vernetzte Alarmanlage stromlos schalten, um das Haus auszuräumen.

Sicherheitsrisiko Smart Home - Die Hacker kommen durch den Kühlschrank

 
 

Smart Meter - intelligenter Verbrauchszähler

Der elektronische Verbrauchsmesser ist ein digitaler (intelligenter) Verbrauchszähler (Smart Meter). Der Smart Meter erfasst laufend die Verbrauchsdaten (Strom, Wasser, Gas und Fern- bzw. Nahwärme) und übermitteln diese an die Zählerverwaltungssysteme der Energieversorger. Über das Internet können die eigenen Verbrauchsdaten abgerufen werden. Die Tages- oder Monatsverbräuche werden in einer Zusammenstellung gesammelt und geben Auskunft über Verbrauch und die sich daraus ergebenden Kosten. So ist z. B. mit dieser Datenübermittlung das Aufspüren alter "Stromfresser“ möglich.
Smart Meter
Quelle: Stadtwerke Bochum GmbH
Durch diesen elektronischen Stromzähler kann man den Stromverbrauch jederzeit verfolgen und ggf. die Sparpotenziale der verschiedenen Stromtarife im Haushalt ausschöpfen.
Ungeklärt ist zur Zeit noch der Datenschutz, weil mit den übermittelten Verbrauchsdaten ein Nutzerprofil erstellt werden kann.
Die Smart Meter sind ein Bestandteil der neuen Technologie "Smart Grid“ (intelligentes Stromnetz). Durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien für die Stromerzeugung werden „denkende Systeme“ (Erfassung, Analyse, Steuerung, Speicherung und Transport) notwendig.
In Italien wurden die ersten Smart Meter im Jahr 2001 durch den Stromversorger Enel landesweit eingebaut. Die Installation der 27 Millionen Geräte dauerte 5 Jahre. Mittlerweile werden die Smart Meter auch auf das Gas- und Wassernetz ausgeweitet.
In Schweden wurden die ersten Studien 2001 durchgef ührt, was dazu führte, dass die Regierung zwei Jahre später ein Gesetz verabschiedete, welches EVUs verpflichtete, ab 2009 die Stromzähler aller Haushalte monatlich abzulesen. Auf Grund dessen wurden seither flächendeckend Smart Meter eingebaut. Die schwedische Gesetzgebung bewegte die EVUs Finnlands dazu, AMM auf einer freiwilligen Basis einzuühren. Eine entsprechende Gesetzgebung erfolgte erst im letzten Jahr und zielt auf eine Abdeckung von 80 % aller Haushalte bis 2013. Dänemark folgte 2004 mit den ersten Projekten. Unterdessen sind acht EVUs dabei, ihre Stromzähler zu aktualisieren, was 33 % der dänischen Haushalte betrifft. Die Installationen sollten alle in den kommenden Jahren zu einem Ende kommen. In Norwegen wurde 2005 die stündliche Ablesung für grosse Stromverbraucher gesetzlich verankert. Seit 2007 haben EVUs angefangen auf Smart Meter umzustellen und planen bis 2013 alle Haushalte umgerüstet zu haben. Quelle: ETH Zürich

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Verbreitung von Smart Metern in der Welt
Quelle: ETH Zürich

 
 
Smart Grid - intelligentes Stromnetz
Quelle: Siemens AG
Die Belastung des deutschen Stromnetzes werden mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien erheblich zunehmen. Die Deutsche Energie-Agentur weist darauf hin, dass bis 2020 ca. 3.600 Kilometer Stromtrassen zusätzlich gebaut werden müssen, um den Strom aus den Winkraftanlagen von den Nord- und Ostseeküsten bzw. aus der Nordsee ("Offshore") in die Verbrauchszentren zu transportieren. Schon heute wird es schwierig, diese Trassen bei der Bevölkerung durchzusetzten.
Zusätzlich zu den neuen Stromspeichertechnologien wird man in der Zukunft nicht darum herumkommen, die Stromnetze intelligenter zu gestalten, um den Strom besser verteilen zu können. In den vergangenen Jahren mussten immer wieder Windkraftanlagen in den Windparks, besonders bei starkem Wind, komplett abgeschaltet werden, damit das Stromnetz lokal nicht überlastet wurde.

Mit dem Smart Grid (intelligentes Stromnetz) kann mit einer speziellen Software eine "Lastverschiebung" vorgenommen werden. Hiermit können elektrische Verbraucher (Lasten) in Gebäuden so gesteuert werden, dass sie dann über Smart Meter einschalten, wenn Photovoltaik-Module und Windkraftanlagen Strom im Überfluss erzeugen. Dadurch kann der Strom zu den Zeiten durch besondere Stromtarifes günstig angeboten werden. Umgekehrt wird der Strom bei Dunkelheit oder Windstille besonders teuer und es sinnvoll wird, elektrischen Geräte abzuschalten. Grundlage dieser Technologie ist auch das Smart Metering.

 
 
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