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Die Pilotphase von Bable@bw wird gefördert durch das Innen- und Digitalisierungsministerium Baden-Württemberg im Rahmen der Digitalalakademie@bw. Ziel ist die Unterstützung von Kommunen und Landkreisen bei Wissenstransfer und Innovationsprozessen für digitale Umsetzungsprojekte.

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Beschreibung

Die meisten öffentlichen Mittel für die Energieeffizienz in der EU werden für den Gebäudesektor vorgeschlagen. Die Bundesmittel in diesem Bereich belaufen sich 2014 auf 5,4 Milliarden Euro. Ein intelligentes Heimsystem ist eine Möglichkeit, die Energieeffizienz von Wohnungen zu verbessern. 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. Externe Systeme und Dienste können zur besseren Regulierung des Energieverbrauchs genutzt werden. Darüber hinaus kann es sowohl an das Smart Grid als auch an die Stromladeinfrastruktur angeschlossen werden, um eine bessere Energieeffizienz und Abrechnungspläne zu ermöglichen, z.B. nach Spitzenenergieverbrauch oder erneuerbaren Energieträge

Nutzen

The main goal of the Smart Home System is to reduce the domestic energy demand. In addition, the solution achieves the benefits listed below. Whereas some benefits are likely to be fulfilled with a basic implementation of the solution, the fulfilment of the potential benefits depends on the functions implemented in a specific project.

Hauptvorteile
  • Reduzierung der Treibhausgasemissionen

  • Verbessert die Netzstabilität

  • Verbesserung der Effizienz der Energienutzung

  • Reduzierung des Spitzenenergiebedarfs

  • Sinkender Energieverbrauch in Gebäuden

  • Reduzierung der Energiekosten

  • Verbesserte Datenerfassung

Mögliche Vorteile
  • Steigender Anteil erneuerbarer Energien

  • Verbesserung der Lebensqualität

Funktionen

Funktionen helfen Ihnen zu verstehen, was die Produkte für Sie tun können und welche Ihnen dabei helfen, Ihre Ziele zu erreichen.
Jede Lösung hat mindestens eine obligatorische Funktion, die erforderlich ist, um den grundlegenden Zweck der Lösung zu erreichen, und mehrere zusätzliche Funktionen. Diese Funktionen können hinzugefügt werden, um zusätzliche Vorteile zu bieten.

Obligatorische Funktionen
    Enerieverbrauch überwachen
    Energiebedarf verwalten
    Bewohner informieren
Mögliche Funktionen
    Energieerzeugung verwaltung
    Geräte aus der Ferne steuern
    Energiespeicherung steuern
    der Komfort von älteren und behinderten Menschen steigern

Varianten

Beschreibung

The technology with the highest presence and is the most promoted in smart homes is the smart meter. A smart meter is a device which records the amount of energy and/or gas consumed in a determined period. This information is sent to the service provider to bill the customer accurately, and it is also used by the client to regulate their energy/gas consumption. The main advantage of a smart meter with an integrated easy-to-read display is that consumers can decide to reduce their consumption level, especially during peak hours.

(European Commission, 2014)

Beschreibung

A motion detector is an electrical device that utilises a sensor to detect nearby motion. They are often used as components of security, automated lighting control, home control and energy efficiency.

Beschreibung

This system can, for example, detect the room temperature and respond with starting a fan or heater or opening a window. Moreover, systems that control the temperature depending on the user's daily structure are available.

Beschreibung

Alarm systems are devices that signal the occurrence of undesirable events. In private households, they are mostly used to prevent burglary or to alarm the residents and the police.

Wertemodell

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)

Stadt-Kontext

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)

Initiativen der Regierung

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-Zuordnung

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.

Regulations

  • 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)

Die Erstellung dieser Lösung wurde durch EU-Finanzierung unterstützt

Anwendungsfälle

Renovierung von Reihenhäusern der Wohnungsgesellschaft mit Woonconnect Tool

Der Use Case zielt darauf ab, die Mieter in den Prozess der Renovierung und Instandhaltung von Wohnungen der sozialen Wohnungsgesellschaft Woonbedrijf einzubeziehen. Mit dem digitalen 3D-Tool WoonConnect können Mieter die Auswirkungen ihres Verhaltens (z.B. Duschen, Heizen)

Renovierung von Reihenhäusern von Eigentumswohnungen mit woonconnect tool

Um den Energieverbrauch im gesamten Gebiet zu verbessern, wandte sich das Konsortium auch an andere im Raum Eckart Vaartbroek ansässige Wohnungseigentümer, indem es das WoonConnect Tool für die Sanierungswahl einsetzte.

Renovierung von Reihenhäusern von Privathäusern mit woonconnect tool

Das digitale Tool WoonConnect wird bei der Renovierungswahl in diesem Projekt eingesetzt, so dass die Hausbesitzer ihren Energieverbrauch in Verbindung mit ihrem täglichen Verhalten sehen und ihr Zuhause verbessern können.

Intelligente Steuerung einzelner Stockwerke in bestehenden Gebäuden

Der prädiktive Regelalgorithmus wurde zur unabhängigen Steuerung von Stockwerken in einem Strijp-S-Bürogebäude eingesetzt.

Smart Home Lösung für Aktives Haus

Die Active House Smart Home Lösung ist ein intelligentes System mit einer hochmodernen grafischen Benutzeroberfläche. Dieses Energieinstrument schärft das Bewusstsein der Mieter für den Energieverbrauch aus den Bereichen Strom, Warmwasser und Heizung und ermutigt sie, ihren Verbrauch zu senken.

Smart Home Solution Pilotprojekt in Tartu

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

Intelligente Steuerung einzelner Räume 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 bei gleichzeitigem Komfort entwickelt. Das System ermöglicht die interaktive Überwachung und Steuerung des HLK-Systems über eine mobile

Smart Home Systeme für Mieter in Mülheim

Mit der SmartHome App können Mieter alle Elektrogeräte und Leuchten jederzeit und von überall ausschalten. Dies kann zu Hause oder unterwegs problemlos geschehen. In Kombination mit Smart Plugs (Smart Meter) können die Mieter den aktuellen Energieverbrauch aller angeschlossenen Geräte verfolgen.

Intelligent Building: Improved Customer Experience

Creating the ultimate customer experience for building's tenants and building's managers by connecting conversational AI with the building’s devices.

Verwandte Lösungen

Energiemanagement-System für Gebäude

Der größte Teil der öffentlichen Mittel für die Energieeffizienz in der EU wird für den Gebäudesektor vorgeschlagen. Die Bundesmittel in diesem Bereich belaufen sich 2014 auf 5,4 Milliarden Euro. Eine Möglichkeit, die Energieeffizienz von Gebäuden zu erhöhen, ist die Implementierung eines Gebäudeenergiemanagementsystems (BEMS).

Energy Efficient Retrofitting of Buildings

Improving energy efficiency of the building stock in a city needs strategic and long-term thinking. Complex ownership structures, market barriers, diversity of building typologies, consumer preferences and multiple stakeholders involved makes energy efficient retrofitting a big challenge.

Intelligenter und vernetzter öffentlicher Raum

Ein intelligenter und vernetzter öffentlicher Raum sammelt Daten im öffentlichen Bereich und zeigt oder reagiert auf die Daten. Die Daten können sicher über Wi-Fi oder andere ähnliche Technologien übertragen werden, d.h. in Kombination mit einem zentralen System.

Intelligente Entsorgungslogistik

Die weltweite Abfallmenge nimmt stetig zu. Mit der Abfallmenge wächst die Bedeutung einer effizienten Abfallverarbeitung. Intelligente Abfalllogistik umfasst die Abfallkette von der Abholung der Abfälle bei den Bewohnern bis hin zur Verarbeitung von Recycling und Zerstörung.

Smart Microgrids

Microgrids are emerging as an attractive, viable solution for cities, utilities, and firms to meet the energy needs of communities by leveraging more sustainable resources, while increasing resilience, reducing emissions, and achieving broader policy or corporate goals.

Energy Storage Systems

Energy storage systems are used to store energy that is currently available but not needed, for later use. The goal is to create a reliable and environmentally friendly system. As the share of renewables increases, so does the need for storage. With storage, energy can be used when it is needed.

Bi-directional Electric Vehicle Charging

Bi-directional electric vehicle (EV) charging refers to EV chargers that allow not only for charging the battery of the EV but also for taking energy from the car battery and pushing it back to the grid when needed.

District Heating & Cooling Systems

State-of-the-art district heating and cooling systems are paving the way for municipalities to reduce overall carbon emissions and to speed up the energy transition through the efficient distribution of heat and cold from renewable energy sources.

Peer to Peer Energy Trading

Peer-to-peer (P2P) energy trading creates an online marketplace where energy can be traded with low barriers. This makes local renewable energy more accessible.

Municipal Energy Saving Systems

The supply of energy to households, public buildings and services accounts for the majority of GHG emissions in the majority of municipalities. Energy Saving Systems represent punctual solutions to optimise energy consumption.

Virtuelles Kraftwerk

Die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien erhöht das Risiko von unvorhersehbaren Abschnitten oder Spitzenwerten bei der Energieerzeugung. Ein virtuelles Kraftwerk reduziert diese Risiken, indem es mehrere kleine Produktionseinheiten zusammenfasst.

Intelligente Beleuchtung

Intelligente Straßenlaternen ermöglichen die Reduzierung der Betriebskosten im Zusammenhang mit der öffentlichen Beleuchtung, indem sie Städte und Bürger mit mehreren Mehrwertdiensten versorgen.

Öffentliches Ladesystem für Elektrofahrzeuge

Die aktuelle EU-Verordnung über die Emissionen von Personenkraftwagen ist die weltweit strengste. Neben weiteren Einschränkungen können die Schwellenwerte mit herkömmlichen Autos nicht mehr erreicht werden. Eine alternative Technologie, die die lokalen Emissionen reduziert, sind Elektrofahrzeuge.

Lokales Energiesystem

Etwa ein Viertel des Energiepreises entfällt auf den Transport der Energie. Die Implementierung eines lokalen Energiesystems kann die Energieerzeugung von einem zentralen System auf ein dezentrales System verlagern.

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