Energiemonitoring Gebäude energieeffizient betreiben

Energieeffizienz wird immer wichtiger. Bereits wenig aufwändige Maßnahmen können zu Verbesserungen und Kostensenkungen führen. Um Energie einzusparen, ist eine detaillierte Analyse des Gebäudebetriebs erforderlich. Hierbei helfen kann eine neu entwickelte Plattform des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme (ISE).

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Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Bis zu 30 % des Gebäudeenergieverbrauchs können laut Fraunhofer-ISE durch eine angepasste und verbesserte Betriebsführung eingespart werden. Zu diesem Zweck hat das Institut zusammen mit der PSE AG die Energiemonitoring-Plattform Mondas entwickelt. Diese stellt alle nötigen Bausteine bereit, um relevante Zeitreihendaten im Gebäudebetrieb zu erfassen, zu speichern, zu verarbeiten und zu visualisieren. Auf der Plattform werden bereits erfolgreich eingesetzte Softwaremodule zu einem Gesamtsystem gebündelt.

Daten auswerten und Hebel identifizieren

Mittels energetischer Betriebsoptimierung können Gebäude evaluiert und ihre Effizienz verbessert werden. Die Analyse erfolgt unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten und konzentriert sich auf die Energiekosten, den Nutzungskomfort sowie ein effektives Management der Gebäude. Häufig zeigen schon kleine Maßnahmen eine große Wirkung auf die Energieeffizienz und die Betriebskosten von Gebäuden. „Entscheidend für die Betreiber der Gebäude ist es, durch eine fundierte softwaregestützte Auswertung des laufenden Gebäudebetriebs möglichst viele Daten auszuwerten, um solche Hebel ausfindig zu machen“, meint Nicolas Réhault, Gruppenleiter Building Performance Optimization am Fraunhofer-ISE.

Das Datenerfassungsmodul stelle eine flexible Schnittstelle zu verschiedenen Messgeräten und -protokollen im Gebäudebetrieb dar. Basis hierfür sei eine umfassend konfigurierbare, erweiterbare Grundimplementierung – verbunden mit möglichst geringen Anforderungen an die verwendete Hardware.

Schnellere Zugriffszeiten durch HDF5

Die erfassten Messdaten werden im HDF5-Format gespeichert. Gegenüber der verbreiteten Speicherung von Daten in SQL-basierten relationalen Datenbanken ermögliche dies schnellere Zugriffszeiten. Dadurch würden auch sehr große Datensätze hochverfügbar für Analysealgorithmen und Visualisierungen. Mehrere Datenbanken können über ein Datenprotokoll zu Clustern von Datenmodulen vernetzt werden. Mit jeder Zeitreihe werden Metadaten gespeichert, die etwa die Kategorisierung des Standorts (Gebäude, Gebäudeteil, Anlagen, etc.) beinhalten. Auf Basis der Metadaten wiederum können Konfigurationsschritte zur weiteren Verarbeitung der Daten teilautomatisiert werden.

Algorithmen zur Überwachung

Ein weiterer zentraler Baustein sind standardisierte Berechnungsbausteine, die zu komplexen Berechnungen zusammengeschaltet werden können. Die Funktion dieser Berechnungsbausteine (Filter) reicht von einfachen Aufgaben – wie der Erkennung und Interpolation von Datenlücken – über den Vergleich verschiedener Datensätze bis zu komplexeren Methoden zur Identifikation bestimmter Datenmuster und -korrelationen. Dieser methodische Ansatz bildet die Grundlage für die Entwicklung von Datenanalysealgorithmen.

Auf Basis der Grundbausteine hat das Fraunhofer-ISE verschiedene Algorithmen zur Überwachung von gebäudetechnischen Anlagen entwickelt. Diese dienen der automatischen Fehlererkennung und Diagnose des laufenden Betriebs und liefern wichtige Einsichten für Energie- und Facility-Manager. Hierzu zählen Algorithmen auf Basis von Expertenwissen und aus dem Bereich des maschinellen Lernens.

Strukturierung nach dem Energiefluss

Die webbasierte Datenvisualisierung der Plattform bietet unterschiedliche Darstellungsmöglichkeiten, die vom Nutzer konfiguriert und strukturiert werden können. Die Visualisierung reicht von einfachen Linien- und Balkendiagrammen bis zu relationalen Datendiagrammen und Farbverlaufsdiagrammen, die statistische Zusammenhänge einfach und schnell erfassbar machen. Anzeige- und Parametrierungsansichten (Widgets) können in unterschiedlichen Ansichten angeordnet werden. Die Ansichten erlauben hierarchische Untergliederungen, sodass eine Strukturierung gemäß der Gebäude-, Anlagen- oder der Energieflussstruktur möglich ist.

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