Die Digitalisierung eröffnet große Möglichkeiten, um Gebäude energieeffizient zu betreiben. Indem zum Beispiel verschiedene Daten zur Raumbelegung, Temperatur und zum Wetter in eine Analyse einbezogen werden, können Heizungen optimiert oder Abläufe in der Haustechnik automatisiert werden. Viele Projekte beschäftigen sich mit solchen oder ähnlichen Anwendungen.
Die dafür notwendigen Daten sind reichlich vorhanden – gerade, wenn es um die Bereitstellung und Verwendung von Energie geht. Das Problem: Diese kommen aus vielen unterschiedlichen voneinander getrennten Anwendungen. Dazu zählen Betriebszustände technischer Anlagen, Energieverbräuche, Sensordaten oder Informationen aus der Gebäudeautomation. Es sind aber nicht nur verschiedene Systeme, sondern auch unterschiedliche Akteure beteiligt, unter anderem Bewohner, Energieversorger, Kommunalverwaltungen, Systemintegratoren und Technikhersteller.
Hinzu kommt, dass die Daten nicht nur verfügbar gemacht werden müssen. Sie müssen auch sicher und unter Einhaltung rechtlicher Vorgaben ausgewertet werden können. In Vorträgen und Webinaren zur Nutzung von digitalen Technologien beziehen sich häufig die Fragen auf diesen Aspekt. Wie lässt sich gewährleisten, dass Daten geschützt sind, die das Alltagsverhalten von Bewohnern widerspiegeln? Gerade im Wohngebäude können Betriebs- und Energieinformationen sensibel sein, weil sie unter Umständen Rückschlüsse auf die Anwesenheit, das Nutzungsverhalten oder sogar die Lebensgewohnheiten zulassen.
Daten verbleiben am Ursprungsort
Das vom Bundesforschungsministerium geförderte Technologieprogramm Smart Living Next (https://smartlivingnext.de) will die Grundlage für einen sicheren Datenraum legen. Es geht darum, eine Infrastruktur zu schaffen, die jeder nutzen kann, der Gebäudedaten austauschen und verarbeiten möchte. Zu den beteiligten Partner zählen unter anderem der Energieversorger EnBW, der IT-Dienstleister Materna und das Deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz. Die Konsortialleitung liegt bei der Forschungseinrichtung Elektrotechnik des Verbands der Elektro- und Digitalindustrie.
Das Ergebnis ist ein föderierter Datenraum. „Daten werden nicht zentral eingesammelt, sondern bleiben grundsätzlich dort, wo sie entstehen oder rechtlich hingehören“, erklärt Wissenschaftsleiter Michael Schidlack von der Forschungseinrichtung Elektrotechnik. Über definierte technische Schnittstellen, gemeinsame Regeln und semantische Beschreibungen lassen sich die Daten für berechtigte Anwendungen nutzen.
Wem dies zu abstrakt klingt, dem veranschaulicht Schidlack das Prinzip mit dem Bild eines Verkehrsnetzes: „Smart Living Next ist nicht das einzelne Auto und nicht das Leitsystem. Es schafft die Straße, die Regeln und die Beschilderung, damit Daten zwischen bestehenden Systemen sicher und zweckgebunden fließen können.“
Sicherer als bei Google oder Meta
Ein entscheidender Punkt ist, dass Daten in ihren Ursprungssystemen und somit unter der Kontrolle ihrer Eigentümer verbleiben – auch, wenn der Begriff „Eigentum“ in diesem Zusammenhang rechtlich nicht exakt ist. Informationen werden nicht an eine zentrale Plattform abgegeben wie etwa bei den großen Techkonzernen Google oder Meta, wo sich nicht nachvollziehen lässt, was mit ihnen geschieht. Stattdessen erfolgt der Datenaustausch geregelt zwischen Anbieter und Nachfrager. Vorab wird festgelegt, wer welche Daten zu welchem Zweck nutzen darf. Das Übereinkommen umfasst technische Berechtigungen, vertragliche Regelungen, Nutzungsbedingungen und – wo erforderlich – die Zustimmung der beteiligten Personen.
In einem konkreten Fall könnte dies so aussehen, dass der Eigentümer eines Einfamilienhauses eine Anwendung – etwa in Form einer App – nutzt, um zum Beispiel den Betrieb seiner Heizung zu verbessern. Da deren Grundlage der föderierte Datenraum ist, kann die App ihm Auswertungsmöglichkeiten und Vorschläge bereitstellen, welche die Informationen aus anderen vergleichbaren Gebäuden einbeziehen. Dass der Hauseigentümer den Datenraum nutzt, merkt er gar nicht. Aber wenn es darum geht, dass er diesem auch seine eigenen Daten zur Verfügung stellt, muss er dafür seine Zustimmung geben. „Technisch ist es möglich, diese Zustimmung sehr kleinteilig zu erteilen – bis hinunter zum einzelnen Sensor“, erklärt Schidlack.
Vernetztes Berliner Wohnquartier macht mit
Um die Infrastruktur zu entwickeln und zu testen, wurden die Daten aus realen Gebäuden genutzt, darunter Wohneinheiten und Einrichtungen wie Pflegeheime. Bei einem dieser Objekte handelt es sich um den Dudopark in Saarbrücken, ein Komplex, der auf dem ehemaligen Produktionsgelände eines Fleisch- und Wurstwarenherstellers entstanden ist und sowohl Büroräume für Unternehmen als auch Wohnungen für Studierende bietet. Ein anderes Objekt ist das Wohnquartier Future Living Berlin im Berliner Ortsteil Adlershof. Dort wird eine Vielzahl moderner Technologien eingesetzt wie etwa Smart-Home- und so genannte Ambient-Assistent-Living-Systeme, mit denen ältere oder Menschen mit Einschränkungen unterstützt werden.
„Grundsätzlich haben wir im Projekt alle Daten verwendet, die in einem Gebäude entstehen und die in digitaler Form vorliegen“, berichtet Schidlack. Dazu gehören unter anderem Daten zum Betrieb technischer Anlagen, zum Energieverbrauch von Heizung, Kühlung, Warmwasser und Strom sowie Sensordaten aus Wohnungen und Gebäuden, außerdem Smart-Building-Daten und Lastgänge sowie BIM-Daten.
Um zu verdeutlichen, was mit der geschaffenen Infrastruktur künftig möglich sein kann, haben die Projektbeteiligten bei Smart Living Next verschiedene Anwendungen entwickelt. Dabei spielen Themen rund um die Energieeffizienz eine große Rolle. „Viele Einsparpotenziale bleiben heute unsichtbar, weil die relevanten Informationen nicht zusammenkommen“, sagt Schidlack.
Eine der Anwendungen ist das so genannte Energieeffizienz-Datenportal. Mit diesem sollen Energieverbrauchsdaten visualisiert und für Analysen nutzbar gemacht werden. Damit lassen sich Fragen bearbeiten wie: Wo entstehen Lastspitzen? Welche Gebäude verhalten sich auffällig? Welche Maßnahmen sind wahrscheinlich wirksam?
Projekt liefert bessere Datenbasis für Energieberatungen
Daneben gibt es weitere Anwendungen mit Energiefokus. Fame4Me beispielsweise ermöglicht KI-Services für das Energiemanagement. Dabei geht es etwa um Prognosen zu Stromerzeugung und Verbrauch, um Preissignale, Nutzerpräferenzen und Handlungsempfehlungen – insbesondere im Kontext dynamischer Stromtarife.
Das Projekt DuITeasy beschäftigt sich mit digitalen Assistenzsystemen unter den Aspekten Energieeffizienz, Komfort und Sicherheit. Dort spielen etwa ein vorausschauender Hitzeschutz, die adaptive Heizungssteuerung und die intelligente Nutzung von Energieverbrauchsdaten eine Rolle. „Das zeigt gut, dass Energiedaten nicht nur für klassische Effizienzanalysen relevant sind, sondern auch für Komfort und Sicherheit im Alltag“, sagt Schidlack.
Die Informationen, die sich über den Datenraum erschließen lassen, bieten laut Schidlack viel Potenzial für den Einsatz von künstlicher Intelligenz. KI könne helfen, Verbrauchsentwicklungen vorherzusagen, auffällige Betriebszustände oder Einsparpotenziale zu erkennen. Im Gebäudebetrieb würden sich Wartungsbedarfe früher sichtbar machen lassen. Und in der Wohnungswirtschaft könne KI nahezu in Echtzeit selbst große Portfolios nach Handlungsbedarf strukturieren. Voraussetzung für die Nutzung von KI sei immer eine gute Datenbasis. Und genau diese schaffe der föderierte Datenraum.
Gerade für Energieberatende eröffnen sich Schidlack zufolge nach neue Möglichkeiten: „Beratungen können stärker datenbasiert erfolgen.“ Zudem ließen sich Maßnahmen besser priorisieren und Einsparpotenziale mit Hilfe von Mustererkennungen der KI aus realen Betriebsdaten ableiten. Im Bestand könne man mühelos erkennen, ob Anlagen falsch eingestellt sind, Regelungen nicht zusammenpassen oder einzelne Gebäude im Portfolio auffällig abweichen.
Kommunen könnten profitieren
Die neuen Möglichkeiten durch Smart Living Next lassen sich auf drei Ebenen erschließen. Da ist zum einen das einzelne Gebäude, dessen Betrieb auf Basis der Daten optimiert werden kann und in dem sich viele Anwendungen dank der Informationen automatisieren lassen. Darüber hinaus lassen sich die Daten gebäudeübergreifend nutzen – zum Beispiel für Wohnquartiere und Gebäude-Portfolios. Schidlack: „Unser Ansatz schafft erstmals die Voraussetzung, Daten rechtlich sicher auszutauschen.“
Hinzu kommen als dritte Ebene die Kommunen beziehungsweise die Länder und der Bund. „Diese hat eine hohe strategische Relevanz für die Energieplanung in Deutschland“, sagt Schidlack. „Und wenn man sich vorstellt, dass Daten aus allen Gebäuden, die planungsrelevant sind, in Echtzeit zur Verfügung stehen und mit KI verarbeitet werden könnten, dann wird schon deutlich, welches Potenzial sich damit eröffnet.“
Der Wissenschaftler betont, dass es sich bei Smart Living Next um ein Forschungsprojekt handelt. Es sei darum gegangen die technische Machbarkeit eines Ansatzes zu demonstrieren, mit dem Gebäudedaten sicher, interoperabel und unter klar definierten Regeln zusammengeführt und genutzt werden können. Nun gehe es darum, die geschaffene Infrastruktur nach Abschluss des Projekts am 31. Juli in die Praxis zu bringen.
Ziel ist es, nach der Förderphase in eine Pilotphase und einen Basisbetrieb überzugehen. Dort sollen konkrete Anwendungen mit Partnern aus Energiesektor, Gebäudetechnik, Facility Management, Kommunen, Wohnungswirtschaft und weiteren Bereichen umgesetzt werden, um verschiedene Services etwa für Bewohner, Energieberatende oder Gebäudebetreiber zu entwerfen. Diese könnten somit auf sichere Weise von der Digitalisierung im Gebäudesektor profitieren.
Bild: Materna
Bild: DFKI/Dudopark
Weitere Informationen
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