Energiesparen mit dem „Internet der Dinge“ EnEff Campus 2020: „Real-Life-Lab Campus TUBS“

Was haben die Kaffeemaschine in der Nachrichtentechnik, ein Kühlschrank in der Informatik und die Forschungsfabrik gemeinsam? Sie sind Teil des „Real-Life-Lab“ des Forschungsprojektes „EnEff Campus 2020“. Informatiker und Ingenieure der Carolo-Wilhelmina erforschen hier, wie mit klug vernetzten Geräten im „Internet der Dinge“ Energie besser verteilt und eingesetzt werden kann.

Der Campus der Carolo-Wilhelmina ist sicherlich das am besten vernetzte Quartier der Stadt. Unzählige E-Mails werden verschickt, wissenschaftliche Messdaten ausgetauscht oder es wird per Videokonferenz mit der ganzen Welt gesprochen. Vernetzt sind nicht nur Computer, Drucker und andere Geräte in Instituten und zentralen Einrichtungen auf dem Campus. Im Institut für Nachrichtentechnik und im Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund gehören auch Kaffeemaschine, Geschirrspüler und Kühlschrank dazu. Sie sind Teil einer Technologieforschungsplattform innerhalb des Energieforschungsprojektes „EnEff Campus 2020“.

Energiemanagement für schlaue Verbraucher

Simon Walz, Yannic Schröder und Felix Büsching demonstrieren die Echtzeitmessung der Energiedaten. Bildnachweis: Stephan Nachtigall/TU Braunschweig.

Die Informationssystemtechniker Felix Büsching und Yannic Schröder sowie der Nachrichtentechniker Simon Walz forschen hier gemeinsam mit Kollegen und Studierenden zum so genannten Internet der Dinge und wie damit Energie gespart werden kann. „Das Internet der Dinge braucht keine Menschen, aber die Menschen brauchen zunehmend das Internet der Dinge“, erklärt Büsching. Immer mehr elektrische Geräte, so genannte Verbraucher, hängen nicht nur am Stromnetz, sondern sind auch mit dem Internet verbunden. Komfortabel kann mit Smartphone und Tablet Roboterstaubsauger, Küchenradios, Thermostate oder das Licht gesteuert werden.

Verbrauch in Echtzeit sehen und klug verteilen

Mit kleinen Computern können Haushaltsgeräte über das Internet vernetzt werden. Bildnachweis: Stephan Nachtigall/TU Braunschweig.

Büsching und seine Kollegen gehen noch einen Schritt weiter: Ihnen kommt es nicht nur auf das Steuern der Geräte, sondern auf ein kluges Energiemanagement an. Mit Hilfe vernetzter Steckdosen und Minicomputern messen sie nicht nur den Stromverbrauch der Geräte untereinander, sondern berücksichtigen dabei auch das Stromangebot aus dem Netz oder zum Beispiel von der Solaranlage auf dem eigenen Hausdach. Die notwendige Software und Technik wurde von den Wissenschaftlern selbst entwickelt und gebaut. Zum Einsatz kamen dabei größtenteils handelsübliche und preisgünstige Komponenten.

Mittels einer speziellen Software machen sie den Verbrauch in Echtzeit sichtbar. Wer sein eigenes Nutzerverhalten versteht, könne so ganz gezielt den eigenen Verbrauch beeinflussen, erklärt Walz. Neben dem Bewusstsein für den eigenen Stromverbrauch geht es vor allem um eine kluge Verteilung von Energie. Denn für den Stromverbrauch gebe es über den Tag gute und schlechte Zeiten und nicht jeder Verbraucher benötige sofort Strom, so Walz weiter. Beispielsweise könne eine Waschmaschine oder eine Tiefkühltruhe auch vornehmlich nachts versorgt werden, wenn Strom günstig aus dem Netz bezogen werden kann. Im Sommer wiederum kann günstiger Solarstrom zur Mittagszeit die bessere Wahl sein.

Energiesparen, aber sicher!

Im „Real-Life-Lab“ wurden auch Applikationen entwickelt. Mit ihnen können die Daten angezeigt und Einstellungen vorgenommen werden. Bildnachweis: Stephan Nachtigall/TU Braunschweig.

Wenn das Prinzip aus Verfügbarkeit und Priorität von einem ganzen Wohnhaus umgesetzt würde, könnten alle Nutzer davon profitieren und sparen. Doch wo vielen Daten von Nutzern und Geräten zusammenkommen, spielt auch die Sicherheit eine Rolle. Die Lösung der Forscher: die Daten werden dort zusammengefasst, wo sie benötigt werden. „Ob und wann ich meine Kaffeemaschine anschalte, ist außerhalb meiner Wohnung nicht wichtig – lediglich, dass ich zu einer gewissen Uhrzeit Strom benötige. Mehr Informationen verlassen die Wohnung nicht.“ Die gesammelten Informationen werden auf verschiedenen Ebenen, wie Wohnung, Haus oder Quartier zusammengefasst und anonymisiert.

Sparen, nicht nur beim Kaffee

Das „Real-Life-Lab“ besteht natürlich nicht nur aus schlauen Kaffeemaschinen und Kühlschränken. Angeschlossen sind vor allem Verbraucher, die man in einem Büro findet, wie Computer, Drucker und Server. „Wir untersuchen Szenarios, wie wir sie in einem durchschnittlichen Stadtquartier vorfinden. Dazu gehören Verbraucher im Haushalt, im Büro, aber auch in kleinen und mittleren Betrieben.“ Deswegen ist außerdem die Lernfabrik am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik eingebunden. Interessierte Institute und zentrale Einrichtungen an der Carolo-Wilhelmina können sich übrigens an dem Projekt beteiligten – mit oder ohne Kühlschrank und Kaffeemaschine.