Optimiere deinen Energieverbrauch mit Hilfe dem eigenen

SmartHome-System

Übersicht

Mit Hilfe eines einfachen SmartHome-Systems lässt sich der Energieverbrauch im eigenen Haushalt reduzieren und das Klima in der Wohnung / im Haus verbessern. Dies z.B. durch: • Analyse des Energieverbrauchs und Anzeige des aktuellen Stromverbrauchs (10% Reduktion der Stromkosten möglich) • Steuerung der Heizkörper (z.B. Reduktion der Temperatur bei geöffnetem Fenster) • Überwachung und Alarmierung bei Schimmelbildung • Steuerung des Luftbefeuchters • Steuerung der Heizkörper (z.B. Reduktion der Temperatur bei geöffnetem Fenster oder bei Ferienabwesenheit) • Überwachung von Temperaturen und entsprechende Benachrichtigung bei Unter- oder Übertemperatur (z.B. als Frostmelder) • Automatische Lüftung • Aufzeichnen der Messwerte über einen längeren Zeitraum (Logging) Und vieles mehr… Das SmartHome-System läuft auf einem kleinen kostengünstigen Raspberry Pi mit der weitverbreiteten kostenlosen Software „Home Assistant“ (Open Source). Alle Daten und Steuerungen werden lokal gespeichert. Ein Fernzugriff mit Zweifaktor Authentifizierung kann eingerichtet werden. Du willst dein SmartHome nicht selber aufbauen und konfigurieren, dann schau doch mal unter smarthome.proko.ch oder energie.proko.ch.

SmartHome

Sehr viele und einfach erklärte Tutorials findest du unter Simon42 (https://www.simon42.com), bzw. auf Youtube. Für den Start mit einem SmartHome mit Home Assistant wird folgende Hardware benötigt: • Raspberry Pi (z.B. 4 mit min 4GB Ram) • Gehäuse für den Raspberry Pi • Originales Netzgerät (Handy Ladegerät sollte nicht verwendet werden) • SD-Karte (min 8GB) Kosten Als Starterkit ca. Fr. 80.-. (https://www.pi-shop.ch/raspberry-pi-4-starter-kit-pi-4-4gb) Oder einzeln bei Digitec ca. Fr. 82.- (RasPi: 57.- + Netzgerät: 9.- + Gehäuse: 6.- + SD-Karte: 10.-) Installation von Home Assistant auf dem Raspberry Pi Für das installieren des Home Assistant auf dem Raspberry Pi, gehst du am besten wie im Video von Simon42 vor (https://www.youtube.com/watch?v=KKj9V-tbLPY). Zum Starten mit einem SmartHome ist die SD-Karte ausreichend. Da Home Assistant viele Daten auf die SD- Karte schreibt, ist es besser später auf eine SSD umzusteigen (https://www.youtube.com/watch?v=T-t-546IAio), bzw. auf ein Gehäuse mit SSD z.B. Argon ONE M.2.

Energieverbrauch analysieren und optimieren

Stromverbrauch Das einfachste ist, ihr kauft euch eine schaltbare Steckdose mit Energiemessung (z.B. Shelly Plus Plug S https://www.digitec.ch/de/s1/product/shelly-plus-plug-s-smart-plug-24388837) und verbindet diese mit eurem WLAN. Im Browser seht ihr nun den aktuellen Verbrauch. Mit dem SmartHome ist das natürlich viel interessanter. Nachdem das Shelly mit dem WLAN verbunden wurde, erkennt Home Assistant das neue Gerät und kann mit einem Klick ins SmartHome eingebunden werden. Nun lässt sich der Energieverbrauch übersichtlich darstellen. Mit der obigen schaltbaren Steckdose lässt sich einfach und unkompliziert der Verbrauch z.B. einer Gefriertruhe analysieren. Interessanter wird es jedoch wenn der gesamte Stromverbrauch im Haus/Wohnung analysiert wird. Um den gesamten Stromverbrauch im Haus/Wohnung zu ermitteln, bietet sich der SmartMeter (Stromzähler) an. Dieser kann kontinuierlich ausgelesen und ausgewertet werden. Dazu benötigst du einen Lesekopf (kann auf ebay gekauft werden), welcher mit Hilfe des eingebauten Magneten am Stromzähler befestigt werden kann. Nun muss nur noch der Lesekopf mit deinem WLAN verbunden werden und im Home Assistant die Konfiguration angepasst werden (ev. noch den MQTT Broker installieren). Danach stehen die Verbrauchsdaten im Home Assistant zur Anzeige bereit. Falls dein WLAN beim Stromzähler zu schwach ist, können die Daten mit Hilfe eines LoRa Senders/Empfängers übertragen werden (siehe unten rechts). Aktuell werden alle Stromzähler in Stäfa durch einheitliche SmartMeter ersetzt. Dies vereinfacht das Auslesen der Energiedaten erheblich. Grafische Auswertungen mit Grafana Am bequemsten lassen sich die Daten (Leistung, Energie, Temperatur usw.) mit Hilfe von Grafana auswerten. Du kannst das Dashboard selber konfigurieren. Den gewünschten Zeitbereich kann einfach mit der Maus ausgewält werden und alle anderen Grafiken passen sich automatisch an. Falls nicht schon installiert muss zusätzlich noch InfluxDB installiert sein. Pelletsverbrauch Bei den meisten neueren Heizungen besteht die Möglichkeit den Verbrauch usw. abzufragen und dann mit Home Assistant darzustellen. So kann z.B. der Verbrauch über mehrere Jahre verglichen werden. Zudem kann darauf hingewiesen werden, wenn z.B. Störungen anstehen oder die Heizung gereinigt werden soll. Anzeige der wichtigsten Werte Ein altes Handy kann sehr gut zur Anzeige und Steuerung verwendet werden. Mit Hilfe der Home Assistant App lassen sich die gewünschen Werte wie aktueller Stromverbrauch, Innen- und Aussentemperatur oder Zustand des Geschirrspülers anzeigen. Zudem lässt sich über das alte Handy auch diverse Lampen steuern. Dies alles läuft auf eurem SmartHome-System und nicht bei einem Lampenhersteller wie Phillips (Hue) oder Aqara. Messdaten in einer Cloud speichern Standardmässig werden die Daten lokal auf dem Raspberry Pi gespeichert (siehe „Grafische Auswertung mit Grafana“). Optional lassen sich die Daten auch in einer Cloud speichern z.B. ThingSpeak (es muss ja nicht immer Apple, Google usw. sein). Die Messwerte können dann im Browser oder z.B. in der App ThingShow angezeigt werden. Benachrichtigungen Wenn irgendwelche Alarme oder Aktionen anstehen, kannst du dich einfach per E-Mail, Signal, Whatsapp usw. infomieren lassen. Energieverbrauch optimieren Kontinuierliche Anzeige des Energieverbrauchs (Strom) Eine Studie der Hochschule Luzern hat zeigt, dass der Stromverbrauch um bis zu 10% gesenkt werden kann, wenn er kontinuierlich angezeigt wird (Energie-Einsparen FH Luzern.pdf). Durch das Visualisieren des Stromverbrauchs sucht man die unnötigen Verbraucher und schaltet diese aus. Dies führt zu einer nachhaltigen Veränderung des Energieverbrauchs. Die Studie kann ich durch eigene Erfahrung bestätigen. Regelung der Thermostate (Heizkörper) Vielfach sind die Thermostate der Heizkörper auf einen fixen Wert eingestellt. Einzig die Tag-/Nacht-Temperatur (Nachtabsenkung) wird durch die Heizung umgestellt. Wird nun an kalten Tagen ein Fenster zur Lüftung geöffnet, versucht der Thermostat die vorgegebene Temperatur zu halten und erhöht die Temperatur des Heizkörpers. So wird wertvolle Wärme verschwendet. Ebenso wird während der Ferienabwesenheit selten die Raumtemperatur abgesenkt, was zu unnötigem Energieverbrauch führt. Mit dem SmartHome lassen sich die Thermostate individuell steuern (Tag/Nacht Temperaturen, Ferienabsenkung, ausschalten der Heizkörper bei geöffnetem Fenster usw.). Balkonkraftwerke (Solarbalkon) Balkonkraftwerke sind eine tolle Sache, aufstellen, einstecken und fertig. Nur wenn man den erzeugten Strom auch wirklich selber verbrauchen will, muss man das Kraftwerk in die richtige Steckdose stecken. Denn nicht jede Phase im Haus wird gleich belastet. Es kann gut sein, dass während dem Tag im Büro mehr Strom verbraucht wird als im Wohnzimmer. Darum sollte das Balkonkraftwerk an diejenige Phase (Steckdose) angeschlossen werden, bei welcher auch am meisten Strom verbraucht wird. Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Möglichkeit der Analyse des gesamten Stromverbrauchs, kannst du nun die richtige Steckdose für dein Balkonkraftwerk bestimmen. Eigenverbrauch erhöhen (bei eigener PV-Anlage) Mit Hilfe des evcc Add-on für den Home Assistant, kann das E-Auto oder E-Bike mit dem überschüssigen Solarstrom geladen werden (siehe evcc.io). Ebenso lassen sich damit Verbraucher wie Wärmepumpen oder Heizlüfter steuern. Evcc erhöht den Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms und reduziert die Stromkosten.

Klima analysieren und optimieren

Schimmel verhindern Werden die Aussen-, Innentemperatur und die Luftfeuchtigkeit im Raum gemessen, kann der Taupunkt (Temperatur bei der die Luft kondensiert und die Wand feucht wird) ermittelt werden. Vorgängig muss jedoch einmalig die Wärmeleitung an der schimmelbefallenen Stelle bestimmt werden. Mit Hilfe dieser Schimmelüberwachung kann z.B. der Luftbefeuchter ausgeschaltet oder ein Entfeuchter eingeschaltet werden oder einfach den Bewohner informieren, dass er wieder einmal Lüften sollte. Luftqualität verbessern Mit Hilfe eines Luftqualitäts-Sensors (z.B. BME680) lässt sich die Qualität der Luft überwachen. Bei Unterschreitung einer definierten Limite wird dies am SmartHome angezeigt und die Bewohner werden aufgefordert zu Lüften. Automatische Lüftung (Fensteröffner) Mit Hilfe eines Fensteröffners lässt sich eine automatische Lüftung realisieren. So kann entweder zeitlich, je nach Lüftfeuchtigkeit / Luftqualität oder bei Fluglärm das Fenster geöffnet / geschlossen werden.

Weitere Einsatzmöglichkeiten des SmartHome-Systems

• Anzeige der Heizung (Störungen, Reinigung usw.) • Steuerung von Aussenbeleuchtungen (je nach Sonnenuntergang, oder mit Bewegungsmelder) • Simulation von Anwesenheit (Steuerung der Beleuchtung) • Videoüberwachung • Alarmanlage • Garten Giessanlage • Anzeige bei ungelesenen E-Mails • Benachrichtigungen per E-Mail, Whatsapp, Signal … • Eigene spezifische Sensoren erstellen und einbinden (z.B. Luftqualitätssensor, Lux-Sensor usw. mit ESPHome) Home Assistant unterstützt diverse Produkte wie z.B. • Lampen von Migros, Ikea und … • Temperatursensoren, Türsensoren, Bewegungssensoren von Aqara, Hue und … • Thermostaten für Heizkörper von Danfoss • Sensoren und Aktoren von Homematic, Shelly und …

Kontakt

Bist du an weiteren Infos zum Thema Energieoptimierung interessiert, dann schreib doch an: energieoptimierung(at)web-mails.ch Keine Lust oder Zeit dein SmartHome selber aufzubauen und zu konfigurieren, dann schauen doch mal unter smarthome.proko.ch oder energie.proko.ch.