Magdalena Strasburger: Sektorenkopplung in der Wohnungswirtschaft – Was? Teil 1

Wer Photovoltaik, Speicher, Wärmepumpe und Wallbox gleichzeitig betreibt, braucht eine übergeordnete Logik. Die Sektorenkopplung liefert sie. Wir von der Redaktion GebäudeTransformation haben Magdalena Straßburger gebeten, diesen wichtigen Baustein in einer Serie von drei Teilen zu erklären. Sie promovierte zum Beitrag dynamischer Stromtarife zu einer nachhaltigeren Stromnutzung.

Ihr Fokus liegt auf nachhaltigen und intelligenten Gebäudekonzepten sowie strategischen Fragestellungen rund um Energie, Digitalisierung und innovative Geschäftsmodelle. Im ersten Teil geht es um das „Was“, es folgen dann „Wie“ und „Wirtschaftlichkeit“.

Teil 1: Was steckt hinter Sektorenkopplung und EMS

Photovoltaik auf dem Dach, Wärmepumpe und ein ergänzender Speicher im Keller, vielleicht noch eine Wallbox in der Tiefgarage. Was in immer mehr Wohnungsbeständen gleichzeitig installiert wird, ist technisch beeindruckend und energiewirtschaftlich herausfordernd. Denn jede einzelne Anlage optimiert sich selbst. Niemand bringt sie zueinander in Bezug. Genau hier setzt ein Energiemanagementsystem an, kurz EMS.

Aktuelle Branchenerhebungen weisen aus, dass nur rund acht Prozent der Wohnungsunternehmen heute ein digitales EMS einsetzen. Jedes fünfte Unternehmen plant die Einführung. Die Lücke zwischen Anlagenbestand und intelligenter Steuerung ist also noch erheblich.

Als Beratung zwischen Energie- und Immobilienwirtschaft begleiten wir Wohnungsunternehmen auf dem Weg die Lücke zu schließen, von ersten Wirtschaftlichkeitsfragen bis hin zur EMS-Architektur.

Sektorenkopplung und EMS: Ziel und Werkzeug

Im Sprachgebrauch werden Sektorenkopplung und EMS häufig synonym verwendet. Das stimmt nur halb. Sektorenkopplung beschreibt das Ziel. Strom-, Wärme- und Mobilitätssektor sollen energiewirtschaftlich zusammenwachsen. In der Wohnungswirtschaft wird dieses Ziel sehr konkret.

Es findet auf einem Grundstück statt, in der Regel hinter einem einzigen Netzanschluss und mit denselben Mietern als Endabnehmer. Strom aus der PV-Anlage versorgt die Wärmepumpe für das Trinkwarmwasser und die Heizung. Der Überschuss lädt die Wallbox des Carsharing-Fahrzeugs. Eine Batterie verschiebt den Mittagsertrag in den Abend. Notwendiger Reststrom wird zu Niedrigpreiszeiten aus dem Stromnetz bezogen.

Das EMS ist das Werkzeug, mit dem sich diese Kopplung praktisch erreichen lässt. Theoretisch ist Sektorenkopplung auch ohne ein EMS möglich. Eine Wärmepumpe mit Zeitschaltuhr, die zur Mittagsstunde anspringt, koppelt Strom und Wärme bereits in einer rudimentären Form.

In der Praxis bleibt eine solche Kopplung allerdings starr und damit ineffizient. Erst das EMS macht aus der Kopplung eine dynamische, an Wetter, Tarif und Verbrauch ausgerichtete Steuerung. Sobald zwei oder drei Anwendungen zusammenkommen, beginnen sich die Anlagen ohne übergeordnete Logik gegenseitig im Weg zu stehen. Wer in der Wohnungswirtschaft heute über Sektorenkopplung spricht, meint daher in den meisten Fällen die EMS-gestützte Variante. In dieser Lesart beantwortet die Sektorenkopplung die Frage nach dem Was, das EMS die Frage nach dem Wie.

Was ein Energiemanagementsystem leistet

Ein EMS ist keine zusätzliche Hardware-Box mit Marketing-Anspruch. Es ist eine Software, die drei Dinge tut:

1. Messen
2. Prognostizieren
3. Steuern

Messen heißt, Erzeugungs- und Verbrauchsdaten der einzelnen Anlagen im Sekundentakt oder zumindest minütlich einzulesen. Prognostizieren heißt, auf Basis von Wetter, Lastgang und Tarifkurve zu antizipieren, welche Energiemenge in den nächsten Stunden zur Verfügung stehen und gebraucht werden wird.

Steuern heißt, auf dieser Grundlage Einschaltzeiten, Lade- und Entladevorgänge sowie Sollwerte an Wärmepumpe, Speicher und Wallbox zu senden. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) zeigte 2022, dass ein EMS die Eigenverbrauchsquote einer PV-Anlage mit Speicher um bis zu zehn Prozentpunkte erhöhen kann.

Diese zehn Punkte sind in der Wirtschaftlichkeitsrechnung der Wohnungswirtschaft der Faktor, der unsere Projekte wirtschaftlich macht.

Ein Tag in der gekoppelten Liegenschaft

Wie sich das Zusammenspiel in der Praxis anfühlt, lässt sich am besten an einem typischen Frühlingstag erklären. Ohne EMS startet die Wärmepumpe nach Heizkurve in den frühen Morgenstunden, wenn kein PV-Strom verfügbar ist. Der Bezug aus dem Netz ist teuer, der Pufferspeicher füllt sich mit Graustrom.

Mittags speist die Photovoltaikanlage Überschüsse zu sechs bis acht Cent in das öffentliche Netz ein, während die abgestellten Elektrofahrzeuge in der Tiefgarage darauf warten, später am Abend für rund dreißig Cent geladen zu werden. Der Batteriespeicher arbeitet für sich allein, ohne Bezug zur Wallbox-Last des Abends.

Mit EMS verschiebt sich der Ablauf vollständig. Die Wärmepumpe heitzt den Pufferspeicher in der Mittagsspitze, das Elektrofahrzeug wird bevorzugt aus PV-Strom betankt, der Batteriespeicher überbrückt gezielt die Abendstunden. Aus mehreren voneinander entkoppelten Anlagen wird eine abgestimmte Energieversorgung.

Das Bemerkenswerte daran: Es wird keine zusätzliche Kilowattstunde produziert. Es wird nur die vorhandene Erzeugung dorthin gelenkt, wo sie den größten Nutzen entfaltet. Hiervon profitieren nicht nur die Personen im Gebäude, sondern beispielsweise auch das Stromnetz, das entlastet wird.

Was ein EMS nicht ist

Vier Abgrenzungen sind in unseren Beratungsgesprächen besonders wichtig.

1. Ein EMS für die Wohnungswirtschaft ist kein Home Energy Management System (HEMS). Ein HEMS, wie es im Einfamilienhaus üblich ist, optimiert eine einzelne Wohneinheit hinter einem einzigen Zähler und steuert beispielsweise eine Waschmaschine.
2. Ein EMS ist kein Ersatz für die Heizungsregelung. Es spricht mit ihr, aber es schreibt nicht die Heizkurve.
3. Ein EMS nicht identisch mit einer Gebäudeleittechnik, wie sie in größeren Liegenschaften ohnehin vorhanden sein kann. Beide haben Schnittmengen, aber unterschiedliche Schwerpunkte. Die Gebäudeleittechnik denkt vom Anlagenbetrieb her, das EMS vom Energiefluss.
4. Ein EMS ist vor allem kein Datensilo und darf auch keinesfalls zu einem werden. Es lebt davon, dass die angeschlossenen Geräte ihre Daten freigeben und ihre Sollwerte annehmen. Ohne offene Schnittstellen wird das Versprechen der Sektorenkopplung schnell zur proprietären Insel.

In der nächsten Folge zeigen wir, wie ein EMS in der Praxis aufgebaut wird. Welche Komponenten zwingend dazugehören, welche Schnittstellen entscheidend sind und an welchen Stolpersteinen die meisten Projekte hängen bleiben.

Magdalena Strasburger

Magdalena Strasburger ist Gründerin und Geschäftsführerin der Strasburger ET GmbH und gestaltet zukunftsorientierte Lösungen für die Energie- und Immobilienwirtschaft. Ihr Fokus liegt auf nachhaltigen und intelligenten Gebäudekonzepten sowie strategischen Fragestellungen rund um Energie, Digitalisierung und innovative Geschäftsmodelle. Sie promovierte zum Beitrag dynamischer Stromtarife zu einer nachhaltigeren Stromnutzung. Ihre langjährige Erfahrung aus Wirtschaft und Forschung verbindet sie mit strategischem Denken und einem ganzheitlichen Blick auf die Branche. Darüber hinaus ist sie als Referentin und Dozentin tätig, in akademischen Kontexten ebenso wie auf Fachveranstaltungen der Energie- und Immobilienwirtschaft.  www.strasburger-et.de