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Beschreibung

Ein Smart Gateway als wesentlicher Bestandteil des Systems verbindet das Smart Home mit der Außenwelt. Dies ermöglicht die mobile Steuerung von Geräten im Haus von entfernten Orten aus, oft über Smartphones und Mikrocontroller. Externe Systeme und Dienste können für eine bessere Regulierung des Energieverbrauchs genutzt werden. Darüber hinaus kann das System mit dem intelligenten Stromnetz und der Stromladeinfrastruktur verbunden werden, um eine bessere Energieeffizienz und Abrechnungspläne zu ermöglichen, die sich beispielsweise nach dem Energieverbrauch in Spitzenzeiten oder dem Anteil erneuerbarer Energien richten.

(Europäische Kommission, 2019)

Zu lösende Probleme

Energieineffizienz ist ein großes Problem in Wohngebäuden. In Europa werden 26 % des gesamten Endenergieverbrauchs in privaten Haushalten verbraucht. Smart-Home-Systeme können Energieverluste reduzieren und die allgemeine Sicherheit und den Komfort der Bewohner erhöhen, während sie insbesondere die Unabhängigkeit älterer Menschen verbessern.

Ineffizienz

Unsicherheit

Mangelnder Komfort

Abhängigkeit von älteren Menschen

Hohe Energiekosten

Es gibt verschiedene Lösungen im Rahmen von Smart Home Systemen, um diese Probleme zu lösen.

(Eurostat, 2018)

Einige marktfähige Ergebnisse, die Smart Home Systeme bieten, sind:

  1. Abonnementbasierte Dienste, die einen konstanten Einkommensstromgenerieren können
  2. Große Zielgruppen: Sie können an Krankenhäuser und Heime für ältere und behinderte Menschen verkauft werden, aber auch an diejenigen, die ihren Komfort in einer Smart-Home-Umgebung erhöhen möchten
  3. Die Gateways könnenDaten anonymisieren und Datenplattformen zurVerfügung stellen, um effektive Analysen und langfristige Verbesserungen sowie Produktdesigns durchzuführen. Die Daten können kostenpflichtig sein, und die Analysedienste und ihre Ergebnisse können auch als marktfähige Ergebnisse angesehen werden.

Vorteile

Das Hauptziel des Smart Home Systems ist es, den häuslichen Energiebedarf zu senken. Darüber hinaus werden mit der Lösung die unten aufgeführten Vorteile erzielt. Während einige Vorteile bereits mit einer Basisimplementierung der Lösung erfüllt werden können, hängt die Erfüllung der potenziellen Vorteile von den in einem spezifischen Projekt implementierten Funktionen ab.

Wichtigste Vorteile
  • Reduzierung der Treibhausgasemissionen

  • Verbessert die Netzstabilität

  • Verbesserung der Effizienz der Energienutzung

  • Reduzierung des Spitzenenergiebedarfs

  • Sinkender Energieverbrauch in Gebäuden

  • Reduzierung der Energiekosten

  • Verbesserte Datenerfassung

Potenzielle Vorteile
  • Steigender Anteil erneuerbarer Energien

  • Verbesserung der Lebensqualität

Funktionen

Funktionen helfen dir zu verstehen, was die Produkte für dich tun können und welche dir helfen werden, deine Ziele zu erreichen.
Jede Lösung hat mindestens eine Hauptfunktion, die zum Erreichen des grundlegenden Zwecks der Lösung erforderlich ist, und mehrere Zusatzfunktionen, die hinzugefügt werden können, um zusätzliche Vorteile zu bieten.

Hauptfunktionen
    gefolgt von house performance

    zeigt energierelevante Informationen

    verwalten energy demand

    der Kunde kann die Heizung, die Klimaanlage usw. steuern.

    ermöglicht active and passive demand response

    Systemgleichgewicht

Zusatzfunktionen
    Verwaltung energy generation

    Verwaltung der selbst erzeugten Energie

    Kontrolle appliances remotely

    z.B. Heizung, Kühlung

    Verwaltung energy storage

    regelt Ein- und Ausgang

    ermöglicht the comfort of elderly and disabled people

    sorgt für Sicherheit und erleichtert die Nutzung von Geräten

Produkte, die diese Funktionen anbieten

Smart Home und angeschlossene Haushaltsgeräte

Eine interoperable Smart-Home-Systemlösung, die alle häuslichen IoT-Geräte und Haushaltsgeräte von Bosch oder externen Partnern verbindet.

Varianten

Beschreibung

Die am weitesten verbreitete und am meisten geförderte Technologie in intelligenten Häusern ist der intelligente Zähler. Ein intelligenter Zähler ist ein Gerät, das die Menge an Energie und/oder Gas aufzeichnet, die in einem bestimmten Zeitraum verbraucht wurde. Diese Informationen werden an den Dienstanbieter gesendet, um dem Kunden eine genaue Rechnung zu stellen, und sie werden auch vom Kunden verwendet, um seinen Energie-/Gasverbrauch zu regulieren. Der Hauptvorteil eines intelligenten Zählers mit integriertem, leicht ablesbarem Display besteht darin, dass die Verbraucher entscheiden können, ihren Verbrauch zu senken, insbesondere während der Spitzenzeiten.

(Europäische Kommission, 2014)

Beschreibung

Ein Bewegungsmelder ist ein elektrisches Gerät, das mit Hilfe eines Sensors Bewegungen in der Nähe erkennt. Sie werden häufig als Komponenten für Sicherheit, automatische Beleuchtungssteuerung, Haussteuerung und Energieeffizienz eingesetzt.

Beschreibung

Dieses System kann z. B. die Raumtemperatur erkennen und daraufhin einen Ventilator oder eine Heizung einschalten oder ein Fenster öffnen. Außerdem gibt es Systeme, die die Temperatur in Abhängigkeit von der Tagesstruktur des Nutzers steuern.

Beschreibung

Alarmanlagen sind Geräte, die das Eintreten unerwünschter Ereignisse signalisieren. In Privathaushalten werden sie meist eingesetzt, um Einbrüche zu verhindern oder um die Bewohner und die Polizei zu alarmieren.

Stadtkontext

As of 2019, cities consume more than two-thirds of the global energy produced. Buildings account for 40% of this demand (IEA, 2020). The demand covers multiple energy consuming activities including space and water heating, cooling, ventilation, cooking and use of appliances. To reach the ambitious goals set forward in the Paris Agreement, it is crucial to reduce the energy consumption in buildings.

Smart homes and energy management systems are key technologies for the implementation of sustainable technologies and the transition of buildings towards an eco-friendly state. The term “smart homes” describes buildings (mostly for residential purposes) that use digital technologies/Internet of Things to offer additional services such as the monitoring of systems, the control of appliances and the optimisation of the operation of appliances (e.g. maximising the usage of onsite-PV generation).  While smart homes describe the functionalities on the level of a single residential building, Energy Management Systems (EMS) conduct the operational management of larger energy systems that usually incorporate a multipurpose building or a multitude of buildings and appliances.

While installing Smart Home Systems, a city needs to ensure that the data from the residents is secured and that they feel comfortable with sharing their data. In several cities with smart home projects, residents have had concerns over data privacy.

(IEA, 2020)

Unterstützende Faktoren

A stable and reliable data connection is required to send and receive information. Furthermore, cloud management and belonging IT data centre infrastructure is necessary for interconnected smart homes. Additionally, to have an integrated system, it is required that all devices use the same language. In 2015, the European Union created a new standard called SAREF (Smart Appliances REFerence ontology), with the goal of homogenising the market and allowing communication among all devices.

(European Commission, 2015)

Regierungsinitiativen

Regarding the use of smart meters, the European Union has established the goal of replacing ‘at least 80% of electricity meters with smart meters by 2020 wherever it is cost-effective to do so’ (Directive 2009/72/EC). For 2020, only a penetration rate of 43% at EU level was predicted to be reached.

The implementation of specific laws for gas and electricity smart meters is quite different between different regions. While three quarters of Member States have adopted legal provisions for the roll-out of electricity smart meters, only a quarter of them has done so for the roll-out of gas smart meters.

(European Commission, 2019)

The European Commission has introduced the Smart Readiness Indicator (SRI) as a policy instrument aiming to facilitate the smart transformation of the building stock. For this transition, smart homes and building energy management systems play a major role, and their functionalities and services overlap with services associated with the SRI. The smart ready services related to SRI activities are grouped into ten domains as presented in the following figure:

The 10 domains associated with smart ready services of the smart readiness indicator (VITO, Waide Strategic Efficiency, ECOFYS, OFFIS, 2018)

Stakeholder Mapping

Stakeholder in smart home systems (BABLE, 2021)

Marktpotenzial

In the last few years, the Smart Home industry has grown very fast, with 44 million smart home households in Europe in 2020 compared to 27 million in 2017. Forecasts predict a rise in the number of smart home households to 97 million by 2025.

Number of Smart Homes per segment forecast in Europe from 2017 to 2025 in millions (Digital Market Outlook, 2020, Statista, 2021)

Implementation Facts

The European Commission assumes to have reached a penetration rate of 43% for smart meters at EU level in 2020. By 2030, 266 million electric smart meters are expected to be installed in the EU. That corresponds to a 92% penetration rate and a total aggregated investment of €46 billion. This is based on a weighted average cost per metering point of €172.

Key figures for different electricity smart meters deployment state of play scenarios (European Commission, 2019)

According to the European Commission, the weighted average cost per gas metering point is €171. While the number of gas smart meters installed in 2020 is estimated as 60 million (51% penetration rate), 51 million gas smart meters are expected for 2024. That represents a 44% penetration rate EU-wide and a total investment of almost €9 billion.

Key figures for different gas smart meters deployment state of play scenarios (European Commission, 2019)

Other elements of Smart Home Systems differ a lot in their costs depending on the producer and the status of implementation.

Vorschriften

  • Regulation (EU) 2016/679: on the protection of natural persons concerning the processing of personal data and the free movement of such data (EUR-Lex, 2021)
  • Directive 2009/72/EC: concerning common rules for the internal market in electricity –promotion of intelligent metering and target of 80% coverage by 2020 (EUR-Lex, 2021)
  • Directive 2009/73/EC: concerning common rules for the internal market in natural gas –promotion of intelligent metering (EUR-Lex, 2021)
  • Directive 2012/27/EU: on energy efficiency (EUR-Lex, 2021)
  • Directive (EU) 2016/1148: concerning measures for a high standard level of security of network and information systems across the Union (EUR-Lex, 2021)
  • Directive 2006/32/EC: on energy end-use efficiency and energy services (EUR-Lex, 2021)

Wertschöpfungsmodell

As the chart shows, the majority of users perceive the main purpose of Smart Home Systems to be controlling energy, heating and appliances. Related to these purposes, the potential benefits are seen in saving energy, time, and money as well as improving comfort while reducing effort.

Main Purposes of smart home technologies (Wilson, Hargreaves, Hauxwell-Baldwin, 2017)

Potential benefits of smart home technologies (Wilson, Hargreaves, Hauxwell-Baldwin, 2017)

Die Entwicklung dieser Lösung wurde mit EU-Mitteln unterstützt.

Anwendungsfälle

Energie

Renovierung von Doppelhaushälften einer Wohnungsbaugesellschaft mit dem Woonconnect-Tool

Der Anwendungsfall zielt darauf ab, die Mieter in den Prozess der Renovierung und Instandhaltung von Wohnungen im Besitz der sozialen Wohnungsbaugesellschaft Woonbedrijf einzubeziehen. Das digitale 3D-Tool WoonConnect ermöglicht es den Mietern, die Auswirkungen ihres Verhaltens (z. B. Duschen, Heizen) und die erwarteten Ergebnisse der Renovierung zu sehen.

Energie

Renovierung von Doppelhaushälften von Privatwohnungen mit dem Tool woonconnect

Um eine Verbesserung des Energieverbrauchs im gesamten Gebiet zu erreichen, wandte sich das Konsortium auch an andere Wohnungseigentümer im Gebiet Eckart Vaartbroek, indem es das WoonConnect-Tool für die Auswahl der Renovierung nutzte.

Energie

Renovierung von Doppelhaushälften von Privathäusern mit dem Tool woonconnect

Das digitale Tool WoonConnect wird bei diesem Projekt für die Auswahl der Renovierungsarbeiten eingesetzt. Es ermöglicht den Hauseigentümern, ihren Energieverbrauch in Verbindung mit ihrem täglichen Verhalten zu sehen und ihre Häuser zu verbessern.

Energie

Intelligente Steuerung von einzelnen Etagen in bestehenden Gebäuden

Ein prädiktiver Regelungsalgorithmus wurde zur unabhängigen Steuerung von Stockwerken in einem Strijp-S-Bürogebäude eingesetzt.

Energie

Gebäude

Smart-Home-Lösung Active House

Die Smart-Home-Lösung Active House ist ein intelligentes System mit einer hochmodernen grafischen Benutzeroberfläche. Dieses Energiewerkzeug sensibilisiert die Mieter für den Energieverbrauch in Bereichen wie Strom, Warmwasser und Wohnungsheizung und ermutigt sie, ihren Verbrauch zu senken.

Energie

Gebäude

Pilotprojekt für intelligente Heimlösungen in Tartu

Im Rahmen des SmartEnCity-Projekts werden die Gebäude im Pilotgebiet von Tartu nicht nur vollständig renoviert, sondern die Wohnungen auch mit einem Smart-Home-System ausgestattet, das mit der Cloud-Plattform von Cumulocity verbunden ist und den Datenaustausch und die Überwachung ermöglicht.

Energie

ICT

Intelligente Steuerung von Einzelräumen in bestehenden Gebäuden

Mit dem Ziel, den Energieverbrauch in den bestehenden Bürogebäuden in Strijp-S um 20 % zu senken, wurde ein innovatives Konzept zur Optimierung des Energieverbrauchs unter Beibehaltung des Nutzerkomforts entwickelt. Das System ermöglicht die interaktive Überwachung und Steuerung des HLK-Systems über eine mobile Anwendung.

Energie

ICT

Smart Home Systeme für Mieter in Mülheim

Die SmartHome-App ermöglicht es den Mietern, alle elektrischen Geräte und Lichter jederzeit und von überall aus auszuschalten. Dies kann ganz einfach von zu Hause oder von unterwegs aus geschehen. In Kombination mit intelligenten Steckdosen (Smart Meter) können die Mieter den aktuellen Energieverbrauch aller angeschlossenen Geräte verfolgen.

Gebäude

ICT

Intelligentes Bauen: Verbesserte Kundenerfahrung

Schaffung des ultimativen Kundenerlebnisses für Gebäudemieter und Gebäudemanager durch die Verknüpfung von KI mit den Geräten des Gebäudes.

Verwandte Lösungen

Gebäude-Energie-Management-System

Nach der Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) sind Gebäude für etwa 40 % des Energieverbrauchs und 36 % der CO2-Emissionen in der EU verantwortlich.

Energieeffiziente Nachrüstung von Gebäuden

Die Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudebestands in einer Stadt erfordert strategisches und langfristiges Denken. Komplexe Eigentumsstrukturen, Marktbarrieren, unterschiedliche Gebäudetypen, Verbraucherpräferenzen und zahlreiche Beteiligte machen die energieeffiziente Nachrüstung zu einer großen Herausforderung.

Intelligenter und vernetzter öffentlicher Raum

Ein intelligenter und vernetzter öffentlicher Raum sammelt Daten in öffentlichen Bereichen und zeigt diese an oder reagiert darauf. Die Daten können sicher über Wi-Fi oder andere ähnliche Technologien übertragen, d.h. mit einem zentralen System kombiniert werden.

Intelligent Waste Logistics

Das weltweite Abfallaufkommen nimmt stetig zu. Mit der Abfallmenge wächst auch die Bedeutung einer effizienten Abfallverarbeitung. Intelligente Abfalllogistik deckt die Abfallkette von der Abholung des Abfalls bei den Einwohnern bis hin zur Verwertung und Vernichtung ab.

Bürgerschaftliches Engagement

Das Engagement der Bürger spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung menschlicher Siedlungen. Entscheidungsfindungsprozesse werden durch die Einbeziehung derjenigen verbessert, die am stärksten betroffen und mit den gesellschaftlichen Herausforderungen eng verbunden sind.

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