Was ist ein Gebäude­energiemanagementsystem?

Durch den kombinierten Einsatz von Sensoren, intelligenten Zählern und Automatisierung erzeugt das BEMS-Netz eines Unternehmens Energieeinsparungen und bringt zusätzliche Vorteile. Das BEMS ist ein computergestütztes System, das die mechanischen und elektrischen Anlagen eines Gebäudes überwacht und steuert, beispielsweise Heizung, Lüftung, Klimaanlage, Beleuchtung, Stromversorgung, Brandschutzsysteme und Sicherheitssysteme.

Im Einzelnen erfüllt ein BEMS folgende Kernfunktionen:

• Es überwacht effektiv den Energieverbrauch eines Gebäudes in Echtzeit
• Es erfasst die Energieleistung eines Gebäudes durch die Erhebung wichtiger Metriken, findet Ineffizienzen und reduziert Abfall
• Es automatisiert und verwaltet Aufgaben im Zusammenhang mit Heizung und Kühlung, Beleuchtung und anderen Systemen
• Es generiert Konformitätsberichte für Energieaudits und die Einhaltung von Emissionsvorschriften

Nach der Implementierung eines Gebäude­energiemanagementsystems (BEMS) speisen Sensoren und Zähler im gesamten Gebäude Daten in eine zentrale Softwareplattform ein. Einrichtungsmanager können Regeln, Zeitpläne und Schwellenwerte festlegen und das System bedient dann das Equipment automatisch oder informiert das Personal, wenn etwas außerhalb der normalen Parameter liegt.

Im Detail betrachtet, führt ein BEMS seine Arbeit in vier Schritten aus:

1. Datenerhebung: Zunächst sammelt ein BEMS Informationen von Sensoren, intelligenten Zählern (die die Gesamtnutzungsdaten der Dienstprogramme an Dienstanbieter liefern) und Unterzählern (die spezifische Informationen für Abteilungen innerhalb des jeweiligen Gebäudes messen). Diese Daten decken eine Reihe von Messungen ab, wie den Stromverbrauch, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und den Kohlendioxidgehalt. 
2. Trendanalyse: Eine Energiemanagement-Software überprüft anschließend die durch Echtzeitüberwachung gesammelten Daten und prüft, wie die Nutzung im Vergleich zu historischen Daten und Benchmarks für eine Spitzenleistung abschneidet. 
3. Entscheidungsfindung: Anschließend werden verschiedene Algorithmen angewendet, die die Betriebsanforderungen des Gebäudes analysieren und künstliche Intelligenz (KI) nutzen, um eine energieeffiziente Methode zu berechnen, mit der die verschiedenen Teilsysteme des Gebäudes (wie HLK und Beleuchtung) wie gewünscht funktionsfähig bleiben, ohne dabei Energie zu verschwenden.
4. Maßnahme: Schließlich ergreift das BEMS korrigierende Maßnahmen basierend auf seiner Analyse relevanter eingehender Daten und der besten von den Algorithmen vorgegebenen Vorgehensweise. 

Diese Schritte erfolgen unbemerkt und automatisch. Plötzlich ist das Büro, das etwas zugig wurde, nun ein oder zwei Grad wärmer, und kein Mitarbeiter musste einen Finger rühren, um das Thermostat einzustellen. 

Doch wie kommunizieren diese verschiedenen Equipment-Systeme, die alle von unterschiedlichen Herstellern stammen, miteinander? An dieser Stelle kommt das Gebäudeautomatisierung und Steuerungsnetzwerk BACnet (Building Automation and Control network) ins Spiel. BACnet ist ein globaler Datenkommunikationsstandard für den Aufbau von Automatisierungs- und Steuerungsnetzwerken. Es dient als gemeinsames Sprachprotokoll in der BEMS-Funktionalität und ermöglicht es verschiedenen Marken und Maschinentypen, miteinander zu kommunizieren. 

Die Vorteile, die ein Unternehmen durch den Einsatz eines BEMS erzielen kann, können durchaus lukrativ sein. Dies betrifft den finanziellen Aspekt, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Steigerung der Reputation:

• Kosteneinsparungen: Das US-Energieministerium schätzt, dass die Energiekosten durch ein sorgfältiges Energiemanagement und die Einführung von Initiativen zur Nachhaltigkeit von Einrichtungen um 30 % gesenkt werden können.
• Konforme Berichterstattung: Ein BEMS gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften durch die Erstellung von Treibhausgasbilanzberichten, Berichten zur Einhaltung der CO₂-Vorgaben und Berichten zur Umweltzertifizierung.
• Sichtbarkeit im Betrieb: Durch die Nutzung von Dashboards bietet ein BEMS einen hilfreichen, multiperspektivischen Einblick in die genaue Energienutzung des Unternehmens.
• Schutz des Equipments: Durch den Einsatz eines BEMS kann ein Unternehmen die Lebensdauer seines Heiz- und Kühlequipments mithilfe fortschrittlicher Diagnosefunktionen und vorausschauender Wartung verlängern.
• Öffentlichkeitsarbeit: Wenn ein Unternehmen unter Beweis stellen kann, dass es Energieeinsparungen fördert, darf es sich als verantwortungsbewusstes Unternehmen präsentieren, das das Vertrauen der Öffentlichkeit verdient. 

Obwohl Unternehmen durch die Einführung von BEMS viele Vorteile erzielen können, ist der Prozess auch mit beträchtlichen Investitionen und der Überwindung nicht weniger Hürden verbunden: 

• Vorlaufkosten: Unternehmen stehen bei der Implementierung eines BEMS vor anfänglichen Investitionsausgaben, die beträchtlich sein können, wie beispielsweise die Kosten für Sensoren und intelligente Zähler.
• Komplizierte Integration: Oft wird ein modernes BEMS mit HLK- oder Beleuchtungsgeräten der älteren Legacy-Systeme kombiniert und diese Kombination erfordert häufig eine Nachrüstung von Hardware sowie Software-Updates.
• Sicherheitsfragen: Viele Unternehmen entscheiden sich dafür, ihr BEMS in der Cloud zu betreiben, was es anfälliger für Data Breach und Cyberangriffe macht.
• Mitarbeiterbeteiligung: Eine Unterauslastung des Systems kann auftreten, wenn die Mitarbeiter einer Einrichtung nicht genügend Erfahrung mit einem neu installierten BEMS haben.
• Kapitalrendite: Ein BEMS ist eine sinnvolle Investition für ein Unternehmen, aber diese zahlt sich in der Regel nicht schnell aus. Gebäudeeigentümer müssen möglicherweise Jahre warten, bevor sie einen nennenswerten ROI erzielen.

Ein BEMS beginnt mit der Integration eines Gebäudemanagementsystems (Building Management System, BMS), das mit Hilfe eines computergestützten Steuerungssystems die elektrischen, mechanischen und sicherheitstechnischen Anlagen von Geschäftsgebäuden überwacht. All diese überwachten Funktionen, wie HLK, Beleuchtung und Sicherheitseinrichtungen, fließen in ein Dashboard ein, auf dem Nutzer sie auf einen Blick verfolgen können. Der Einsatz von Steuerungssystemen fördert einen geringeren Energieverbrauch, während Dashboards zur Steigerung der betrieblichen Effizienz beitragen.

Obwohl das BMS viele Dinge maschinell ausführen kann, hat es doch seine Grenzen. Zum Beispiel ist das BMS nicht wirklich für komplexere Denkweisen gebaut. Dafür benötigen Sie ein BEMS, das alle gesammelten Informationen erfasst und komplexe Algorithmen anwendet, um Dienstprogramm- und Sensordaten zu analysieren und daraus Möglichkeiten zur Senkung der Energiekosten abzuleiten. 

Ein BEMS nutzt außerdem die Leistungsfähigkeit einer Energiemanagementsoftware (EMS), die den Energieverbrauch durch Echtzeitüberwachung energieintensiver Aktivitäten kontinuierlich überwacht. Die EMS unterstützt das Benchmarking der Einrichtungsleistung und die Festlegung grundlegender Leistungsstandards. Sie optimiert auch die Nachverfolgung für die Berichterstellung im Bereich Umwelt, Soziales und Governance (Environmental, Social and Governance, ESG).

Auf diese Weise fungieren betriebliche Energiemanagementsysteme als Kontrollinstanz. Durch Automatisierung und die ständige Überwachung der Energiequellen können sie jederzeit die Enrichtungsmanager alarmieren, sobald ein BEMS anomales Verhalten im Energieverbrauchsmuster feststellt. Durch die Anwendung von Diagnosen auf Energiedaten kann das BEMS Ineffizienzen lokalisieren und Energieverschwendung eliminieren. Aus operativer Sicht trägt die Nutzung von Echtzeitdaten dazu bei, fundiertere Entscheidungen zu treffen.

Ein durchschnittliches US-amerikanisches Bürogebäude verbraucht jährlich rund 22,5 kWh Strom pro Quadratfuß. Im Folgenden sehen Sie, wie ein typisches Bürogebäude Energie verbraucht. Dies lässt sich in fünf allgemeine Gebäudebetriebsarten unterteilen:

• Kühlen und Heizen: Kühlen und Heizen machen in der Regel den größten Teil der Energiebetriebskosten eines Bürogebäudes aus (30–40 %), je nach Gebäudegröße und Personalauslastung.
• Belüftung und Luftaufbereitung: Riesige Lüftungsventilatoren und andere Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen beheizen und klimatisieren das gesamte Gebäude und machen 10–20 % der Energiekosten des Gebäudes aus. 
• Beleuchtung: Ein weiteres wichtiges Equipment ist die in der Einrichtung eingebaute Beleuchtung, ein Kostenfaktor, der 10–15 % des Energiebudgets einer Einrichtung ausmacht.
• Zusätzliche Betriebskosten: Etwa 5–10 % der Energiekosten entfallen auf sonstige Energiekosten für Aufzüge, Sanitäranlagen, Warmwasserbereiter und andere Hilfsausrüstung. 
• Gerätesteckdosen: Zwischen 15 und 30 % des Energiebedarfs eines Gebäudes entfallen auf alles, was an Steckdosen in einem Büro angeschlossen werden kann. Zu diesen Geräten gehören PC-Equipment, Lampen, Büroausstattung (z. B. Verkaufsautomaten, Kaffeemaschinen und Mikrowellenherde) sowie die Stromversorgung für Geräte des Internets der Dinge (IoT). 

Zukunftsorientierte Unternehmen und Stakeholder, die ihren CO₂-Fußabdruck verringern und ihre Energiesparmaßnahmen auf die nächste Stufe heben wollen, nutzen derzeit die Chancen, die erneuerbare Energien bieten.

Viele Unternehmen optimieren diese Möglichkeiten, indem sie intelligente Gebäude entwerfen und bauen, die von den Prinzipien der Nachhaltigkeit profitieren. Gleichzeitig können bestehende Büros mit Kollektoren für erneuerbare Energie wie Solarpanels nachgerüstet werden. Der von diesen Panels erzeugte Strom kann effizient in Batteriespeicher geleitet werden und bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen und genutzt werden, um teuren Netzstrom zu ersetzen.

Unternehmen, die daran interessiert sind zu erfahren, wie sie aktuell Energie nutzen und wie sie den Energieverbrauch künftig strategischer angehen können, haben dafür die passenden Instrumente zur Verfügung. Eines heißt Constellation Business Utility Estimation Guide, während ein anderes – Energy Elephant Energy Budgeting Resource – Unternehmen dabei hilft, die Gebäudeleistung zu verbessern, erreichbare Nachhaltigkeitsziele zu setzen und Systeme zu etablieren, die eine optimale Skalierbarkeit aufweisen, solange ihr Geschäft fortbesteht und floriert.