LonWorks-Kontrollnetzwerke: Energiemanagement mit Echelon SmartServer

LonWorks-Kontrollnetzwerke:
Energiemanagement mit Echelon SmartServer

In der Gebäudeindustrie ist Elektrizität einer der größten Kostenfaktoren. Energieeffizienz ist somit ein zentrales Thema unserer Zeit. Die Lösung ist auf der einen Seite Energiesparen und andererseits die vernetzte Intelligenz. LonWorks- Kontrollnetzwerke werden zahlreich in der Gebäudeautomation eingesetzt. Da den Hauptanteil des Energieverbrauchs in kommerziellen Gebäuden HLK-Systeme (Heizung, Lüftung und Klima) bilden, müssen diese maßgeblich in das Energiemanagementsystem mit einbezogen werden – die ‚Automatic Demand Response‘-Strategie.
Energie – Der Wirtschaftsmotor

Während der letzten Jahre haben sich die Energiekosten in vielen Bereichen mehr als verdoppelt. Experten gehen davon aus, dass die Energiepreise auch in Zukunft weiter ansteigen werden. Es ist von wesentlicher Bedeutung, eine Alternative zu fossilen Brennstoffen zu finden, die ohne Zweifel nur noch begrenzt verfügbar sind. Es gibt Schätzungen, nach denen sich der globale Energiebedarf allein für Elektrizität noch während einer Generation verdoppeln wird. Daher werden zwingend Energiesparmaßnahmen erforderlich. Energieeffizienz ist somit eine zentrale Herausforderung unserer Zeit. Gleichzeit entstehen neue Chancen für Investitionen in neueste Technologien, die mit Venture-Kapital und öffentlichen Mitteln gefördert werden. In der Gebäudeindustrie ist Elektrizität einer der größten Kostenfaktoren. Ohne Zweifel ist jede Kostensenkung vorteilhaft für Betreiber und Nutzer; aber zu welchem Preis? Anfängliche Investitionskosten zur Energieoptimierung sind unumgänglich! Besonders in Branchen, die sich traditionell mit Automationssystemen noch nicht auseinandergesetzt haben. Energiesparen ist nur ein Teil der Lösung. Weitaus effizienter, da sowohl mit vorhandenen und neuen Technologien kombinierbar, ist die vernetzte Intelligenz: Integriert in Produkte wie Heizung-, Lüftung- und Klimaanlagen (HLK), Beleuchtung, Zutritt, Solar- und Photovoltaikanlagen etc., ermöglicht sie den Energieverbrauch zu erkennen, d.h. wir können eingreifen, um Energie effizienter zu nutzen. Zweifellos ist es sinnvoll mit kommerziell genutzten Gebäuden zu beginnen, die bereits zahlreiche Kontrollsysteme, aber teils noch nicht vernetzt einsetzen. Den Hauptanteil des Energieverbrauchs in kommerziellen Gebäuden mit mehr als 35%, bilden die Systeme für HLK. Wenn wir also Energie in der Gebäudeindustrie einsparen wollen, müssen wir die HLK-Systeme maßgeblich mit einbeziehen. Die Lösung: Automatic Demand Response-Strategie.

Was ist Automatic Demand Response?

Demand-Management ist kein besonders neues oder kompliziertes Konzept. Einfach gesagt, wenn sich z.B. die Energienachfrage einer Spitzenlast nähert, können Energieversorger einfach den Strom von Verbrauchern abstellen. Dies wurde bereits vor einigen Jahren in den USA, in Kalifornien ohne Rücksicht auf kritische Auswirkungen in der Produktion praktiziert. Demand-Management drückt sich auch in Form einer einfachen Nachricht aus, die z.B. per E-Mail an einen Gebäudetechniker geschickt wird, der dann veranlasst, dass Geräte ausgeschaltet, bzw. Sollwerte oder andere Vorgänge angepasst werden. Sicherlich kann man auf diese Weise den Energiebedarf verringern, aber manuell gesteuertes Demand-Management ist aufwendig, sicherheitskritisch und äußerst ineffizient bei der Spitzenlastoptimierung! Die heutigen modernen Kontrollnetzwerke – besonders jene, die streng alle Gebäudefunktionen integrieren – ermöglichen eine sehr vorteilhafte Art des Demand-Managements: Man nennt es Automatic Demand Response. Einfach ausgedrückt bedeutet Automatic Demand Response eine zweckmäßige Reaktion auf Spitzenlasten – ohne manuelle Intervention. Dass das System heute in Gebäuden genutzt werden kann, ist das Ergebnis aus drei Schlüsseltechnologien und den umweltpolitischen Auflagen. Dies sind einerseits die LonWorks-Plattform für Gerätenetzwerke, das Internet, sowie Web- Services und andererseits eine Verdopplung der Energiekosten.

Alles dreht sich um das Netzwerk

LonWorks-Kontrollnetzwerke werden zahlreich in der Gebäudeautomation eingesetzt. Insbesondere in HLK-Systemen ermöglicht die Kommunikation und Vernetzung aller Geräte untereinander komplexe Anwendungen. Somit können alle Geräte individuell, aber als Gesamteinheit auf Anwendungsbefehle eines Energiemanagementsystems reagieren, so z.B. den Energieverbrauch während Spitzenlasten senken. Nach Metcalfs Gesetzen steigt der Nutzen eines (Kommunikations-)Netzwerkes im Quadrat zur Zahl der Teilnehmer. Daher verbessert sich mit jedem zusätzlichen Knoten in einem LonWorks-Netzwerk die Leistungsfähigkeit dieses Netzwerks. In der Praxis wird dies bereits heute in Gebäuden bestätigt, in denen LonWorks basierte Systeme eingesetzt werden. Unterschiedliche Sensoren (Bewegung, Wetterdaten, usw.) leiten zuverlässig Daten an das HLK-System, die Jalousien reagieren auf Sonnenstände und Raumbelegung u.s.w. Der Gebäudeleittechnik und den Personen, die sie überwachen liefert das Kontrollnetzwerk alle Informationen, die für klügere und bessere Entscheidungen erforderlich sind. Dies führt zu verbesserten Ergebnissen und einem effektiveren Energiemanagement. Bei der Realisierung und Planung von Projekten mit ­
LonWorks-Netzwerken sind folgende Punkte für ein Demand Response-System in Gebäuden zu beachten:

-Es sind zertifizierte, interoperable
Produkte (auch LonMark Certified
genannt; weitere Informationen finden
Sie unter www.lonmark.org) zu verwenden, damit Geräte verschiedenster Hersteller – egal
welcher Funktion – Netzwerkinformationen austauschen und nutzen können;

-es ist das LNS Netzwerk Betriebs-
system zu verwenden; es garantiert
Offenheit aufgrund einer allgemeinen
Datenstruktur, sowie Netzwerkzugriff
für Managementtools und Anwendungen; und

-es ist ratsam, die Vorteile von IT
Standards durch Web Services
(SOAP/XML) zu nutzen: Integration
von LonWorks-Kontrollnetzwerken mit
IT-Datennetzwerken, IT-Anwendungen
und IT-Services, wie z.B. Nutzung von
Schwachlasttarifen.

Zur Integration von Web-Services in ein Gebäudenetzwerk oder in HLK-Systeme eignet sich insbesondere der neue i.LON SmartServer von Echelon; er beherrscht die Kommunikation mittels Web-Services und IT-Standards einerseits und dient andererseits als Schnittstelle zu LonWorks- Netzwerken.

Der i.LON SmartServer

Die Zentrale der Echelon Corporation im kalifornischen San Jose ist ein gutes Beispiel dafür, wie man das Potential eines Netzwerks nutzen kann, um das Energiemanagement gemäß Demand Response umzusetzen. Dem Gebäudetechniker bei Echelon stehen in dem gesamten Gebäude Überwachungs- und Steuerungsoptionen zur Verfügung, die in Beleuchtung, Sicherheit, HLK, Fahrstühle und viele anderen Systemen integriert sind. Der Gebäudeverwalter kann innerhalb des Gebäudes oder Remote mit einem PC über das Internet auf alle LonWorks basierten Geräte zugreifen. Diese Fernsteuerungs- und Zugriffsmöglichkeit auf das Managementsystem des Gebäudes wird von Echelons i.LON SmartServer ermöglicht, um die Subsystem-Daten des Gebäudes über IP zum PC des Verwalters zu senden. Hierbei stehen umfangreiche Funktionen des i.LON SmartServers zum Datenloggen, Zeitablaufsteuerung, Alarmfunktionen und Benachrichtigung (SMS, e-Mail, usw.), Integration von M-Bus und Modbus Geräten, usw. zur Verfügung. Freiprogrammierbare Webseiten und neuerdings auch freiprogrammierbare Funktionen auf dem i.LON SmartServer ermöglichen insbesondere für dezentrale Liegenschaften neue Einsatzbereiche. Echelon hat u.a. eine hochmoderne Sensorik im gesamten Gebäude implementiert. Es handelt sich hierbei um eine Strategie zur Steuerung von Licht und Temperatur in Abhängigkeit der individuellen Raumbelegung. Sind z.B. Räume nicht belegt, wird der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert, ohne Auswirkung auf andere Bereiche.

Automatic Demand Response
in Aktion

Der Echelon Firmensitz wurde an der Automated Critical Peak Pricing Pilot-Studie beteiligt. Diese Studie wurde gemeinsam von der CEC (State of California Energy Commission), Pacific Gas & Electric (PG&E) und Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL) durchgeführt. Hier bewies Echelon 2006 die Fähigkeit, den Energieverbrauch um mehr als 30% zu senken – mehr als jeder andere Teilnehmer der Studie, ohne dass die Mitarbeiter in ihren Büros davon beeinträchtigt worden wären. Echelons Automated Demand Response-Strategie braucht weniger als 3min, um den Strombedarf des Unternehmens um 30% zu senken. Echelons Nettoersparnisse in diesem Pilotprogramm betrugen 7% des jährlichen Energiebudgets von 300.000US-Dollar.

Zusammenfassung

Demand Response ist eine gute Möglichkeit die Energieeffizenz in Gebäuden zu steigern. Zusammen mit der richtigen Kombination aus einer modernen Gebäudeautomation und staatlichen Fördermitteln, lässt sich somit ein ROI (Return of Investment) in kürzester Zeit realisieren. Bei steigendem Energiebedarf und gleichzeitig sinkenden Energieressourcen, wird sich die Nachfrage nach Automatic Demand Response-Programmen deutlich erhöhen.

Echelon EDC GmbH
www.echelon.com

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