Für mehr Energieeffizienz: Bractlet erschafft digitale Gebäude-Klone

Jedes Gebäude ist ein einzigartiges komplexes System. Wie kann man dessen Energieverbrauch kostengünstig und zuverlässig reduzieren? Ein US-Startup liefert dafür eine digitale Lösung.

Autor Mark Newton:

Übersetzung Lydia Skrabania, 06.01.20

Der Gebäudesektor ist weltweit für 39 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich, davon entfallen 28 Prozent auf den Energieverbrauch für den Betrieb von Heizung, Kühlung, Beleuchtung etc. Die restlichen elf Prozent stammen aus CO2-Emissionen, die durch den Bau und die verwendeten Materialien entstehen. Zement beispielsweise ist aufgrund der enormen CO2-Emissionen, die bei seiner Herstellung entstehen (2,8 Milliarden Tonnen jährlich, das entspricht etwa acht Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen!) ein echter Klimakiller.

Eine erfolgreiche Energiewende und die Erreichung der Klimaziele sind ohne „Gebäudewende“ also nicht zu schaffen, der Gebäudebestand muss deutlich energieeffizienter und klimafreundlicher werden. Man kann diese Notwendigkeit aber auch positiv lesen: Gebäude bieten hohe Energieeinsparpotenziale! In Deutschland beispielsweise entfallen nach Angaben der dena (Deutsche Energie-Agentur) etwa 35 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs auf Gebäude: Raumwärme, Warmwasser, Beleuchtung und Kühlung. Zwar entfällt der größte Anteil dabei auf Wohnhäuser, aber immerhin noch 37 Prozent am Gebäudeenergieverbrauch gehen in Deutschland auf das Konto der Nichtwohngebäude.

Ein Unternehmen aus Austin, Texas, setzt genau hier an: Bractlet bietet eine Technologie auf Basis von IoT (internet of Things)-Daten, Künstlicher Intelligenz und Simualtionstechnologie an, mit der die Funktionsweise gewerblicher Gebäude eingehend analysiert werden kann, um so deren Stromverbrauch zu reduzieren. Häufig haben gewerbliche und öffentliche Gebäude wie Büros, Krankenhäuser und Universitäten einen höheren Energiebedarf als Wohngebäude; das liegt an ihrer hohen Auslastung, Klimaanlagen, Heizungen und dem Einsatz stromfressender Geräte, wie z.B. Computerservern. Die besonderen Herausforderungen bei der Senkung des Energieverbrauchs bei solchen Gebäuden werden noch dadurch verschärft, dass sie in der Regel größer und oft in verschiedene Abschnitte und zwischen verschiedenen Organisationen aufgeteilt sind.

Keine Patentlösung fürs Energiesparen

Im Mittelpunkt des Ansatzes von Bractlet steht das Verständnis, dass jedes Gebäude ein einzigartiges Ökosystem ist, das seine ganz eigenen Besonderheiten und Unregelmäßigkeiten aufweist. In diesem Sinne gibt es nicht die eine Patentlösung, die den Energieverbrauch aller großen Gebäude reduziert.

In einem Artikel für Scientific American verglich der CEO und Mitgründer des Unternehmens, Alec Manfre, die Rolle von Bractlet mit der eines Chirurgen – ein Fachmann, der sich durch ein datengestütztes Diagnosesystem arbeitet, bevor er Probleme identifiziert und Lösungen anbietet.

Für dieses Diagnosesystem verwendet Bractlet eine Vielzahl von Tools, um große Mengen an Informationen zu einem bestimmten Gebäude zu erhalten. Dies beinhaltet Befragungen der Gebäudeeigentümer, die Prüfung von Grundrissen und die Durchsicht der Belegungszahlen. Allerdings gibt es auch eine starke technologische Komponente bei der Datenerhebung: Durch die Nutzung eigener Internet of Things-fähiger Sensoren und Stromzähler ist Bractlet in der Lage, die „Vitaldaten“ eines Gebäudes mit seiner sogenannten „Intelligence Engine“ zu lesen. Diese Technologie zur Energiemodellierung führt alle Arten verschiedener Quellen sowohl von historischen als auch Echtzeitdaten zusammen, einschließlich Versorgungsrechnungen, Architekturdokumente, Wetter- und Echtzeitdaten zum Stromverbrauch. Mithilfe von Maschine-Learning-Algorithmen wird auf Grundlage dieser Informationen ein „digital twin“ erstellt, ein physikalisch basiertes Simulationsmodell des jeweiligen Gebäudes. Dieser „Zwilling“ ist in Bezug auf den Energieverbrauch mit dem realen Gebäude nahezu identisch. Mit diesem virtuellen Abbild können nun Echtzeit-Simulationen durchgeführt werden, um Verbesserungspotenziale zu ermitteln.

Ein digitaler Gebäude-Zwilling als virtuelles Experimentierfeld

Für die Kunden von Bractlet hat dies den Vorteil, dass zunächst mit verschiedenen Technologien oder Methoden experimentiert werden kann, ohne dass dafür die Kosten und der Aufwand getragen werden müssen, die mit der tatsächlichen Installation verbunden wären. Durch die Bereitstellung eines digitalen Experimentierfelds will das Unternehmen zudem das Risiko minimieren, dass Produkte zur Reduzierung des Stromverbrauchs am Ende unwirksam sind, wenn sie falsch oder nicht an der optimalen Stelle in der Infrastruktur eines Gebäudes installiert werden. Im schlimmsten Fall können eine solche unpassende oder falsch installiertes Energiespartechnologie sogar dazu führen, dass der Stromverbrauch des Gebäudes noch erhöht wird. Im Rahmen seines Simulationsmodells will Bractlet solche Probleme ausschließen und Gebäudeeigentümern mehr Optionen sowie mehr Sicherheit geben. Bractlet gibt außerdem an, im Gegensatz zu anderen Unternehmen, die ähnliche Dienstleistungen anbieten, keinen Anteil an den verkauften Geräten bzw. Energiespartechnologien zu nehmen, nimmt also für sich in Anspruch, so die bestmögliche objektive Beratung für die Kunden zu bieten.

Wenn im Simulationsmodell die effizienteste Option gefunden ist, kann diese im realen Gebäude umgesetzt werden. Damit unterscheidet sich der Ansatz von Bractlet stark von bisherigen manuellen Erhebungs- und Analysemethoden; zudem gibt das Unternehmen an, mit seiner Technologie Modelle wesentlich schneller entwickeln zu können als andere verfügbare Lösungen. Laut Manfre ist Bractlet in der Lage, die Funktionen eines Gebäudes mit einer Genauigkeit von 98-99 Prozent zu simulieren. Die im Anschluss vorgeschlagenen Energiesparmaßnahmen – beispielsweise der Austausch von Geräten, die Energieerzeugung oder Energiespeicherung vor Ort – führen nach Unternehmensangaben für die Kunden in der Regel zu einer Energiekostenreduzierung um 30 Prozent.

Es ist zu hoffen, dass durch Dienste wie dem von Bractlet deutlicher wird, dass sich Investitionen in Energieeffizienz von Gebäuden auszahlen und mehr Gebäudeeigentümer diesen Schritt gehen. Mit dem Fortschreiten der Klimakrise wird dies nicht nur in Bezug auf Kosteneinsparungen noch mehr an Bedeutung gewinnen.

Man muss kein Gebäude besitzen, um im eigenen Zuhause einen kleinen, aber proaktiven Beitrag zur Senkung des Energieverbrauchs zu leisten – sei es durch einfaches Ausschalten des Lichts, den Einsatz von Ökostrom oder durch den Einsatz energieeffizienter Geräte. RESET hat dazu hier Tipps zusammengestellt.

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Dieser Artikel ist Teil des Dosssiers „Künstliche Intelligenz – Können wir mit Rechenleistung unseren Planeten retten?“. Alle Artikel des Dossiers findest du hier: Dossier KI

Das Dossier ist Teil der Projekt-Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), in deren Rahmen wir vier Dossiers über zwei Jahre zum Thema „Chancen und Potenziale der Digitalisierung für eine nachhaltige Entwicklung“ erstellen.


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