Smart Living Project: energie en (binnen)klimaat – deel 1

28 oktober 2020 + 10 minuten 3 Reacties
Energie huis groen shutterstock

In dit eerste deel van energie en klimaat binnen ons slimme huis focussen we op de samenwerking tussen warmtepomp, huishoudelijke apparatuur en zonnepanelen.

In onze laatste update van het FWD Smart Living Project hebben we uitgebreid stilgestaan bij de basis van ons systeem: de smarthomehub en de protocollen waar we voor gekozen hebben. Nu we dat duidelijk hebben gaan we dieper in op de verschillende productcategorieën in huis, te beginnen met energie en klimaat. We pakken beide categorieën samen aangezien verschillende producten in beide categorieën vallen. Ook hebben we bij de keuze voor producten die het binnenklimaat moeten gaan optimaliseren rekening gehouden met het algemene klimaat en natuurlijk het energieverbruik. In deel 1 starten we met het onderdeel energie, met de focus op de samenwerking tussen warmtepomp, huishoudelijke apparatuur en zonnepanelen.

Wat is het FWD Smart Living Project?

Samen met een groot aantal partners maakt FWD een nieuwbouwhuis compleet ‘smart’. We gaan ruim een jaar mee in het proces van oriënteren, kiezen, vergelijken, installeren, programmeren en gebruiken. We laten zien wat de verschillende mogelijkheden zijn, wat de verschillende partijen te bieden hebben en waarom er bij de specifieke behoeften van deze nieuwbouwwoning voor de betreffende systemen gekozen is. Wil je meer weten over het idee achter dit project? Lees dan verder op onze projectpagina.

Energieneutraal als startpunt

Elk nieuwbouwhuis dat vandaag de dag opgeleverd wordt moet minimaal energielabel A hebben en moet (momenteel nog) een EPC van maximaal 0,4 hebben. EPC staat voor Energie Prestatie Coëfficiënt en zegt iets over hoe zuinig een gebouw is. Hoe zuiniger een gebouw, hoe lager de EPC-waarde. Ons doel was een EPC van 0 of daaronder, wat op papier zegt dat je energieneutraal bent. Nu gebiedt de eerlijkheid te zeggen dat je dat in Nederland nogal snel voor elkaar kunt krijgen, met name wanneer je een hoop zonnepanelen op je dak gooit. Dat is echter niet het enige waar we naar gekeken hebben. Het huis is vanzelfsprekend volledig geïsoleerd, we gebruiken HR+++ glas met extra geïsoleerde aluminium kozijnen en we gebruiken een warmtepomp die precies kan leveren wat het huis nodig heeft. De gehele berekening is voor hier niet interessant, maar alles bij elkaar opgeteld en afgetrokken komen we op een EPC van -0,04 uit.

Een huis met een EPC van -0,04 wordt vaak omschreven als energieneutraal, maar die term is niet geheel terecht. In een energieneutraal huis wordt het gebouwgebonden energieverbruik (verwarming, ventilatie, koeling en warmwater) gedekt met duurzame energie. Het huishoudelijke energieverbruik (verlichting en huishoudelijke apparaten) wordt hierin niet meegenomen. Tegenwoordig telt men dit er echter wel bij op en blijkt dat menig huis toch nog energie moet inkopen en de teller dus wel blijft draaien, al is het langzamer. Het totale verbruik van en in het huis wordt meegenomen, waaronder ook een autolader bijvoorbeeld. In plaats van gebouwgebonden energiegebruik noem je dit gebruikersgebonden energiegebruik.

Hoewel wij ruimte voorzien hebben voor 30 zonnepanelen op het dak en momenteel geen elektrische auto hebben staan (maar er wel voor voorbereiden) is de kans groot dat we niet altijd alle energie die nodig is zelf kunnen voorzien. Of we over een jaar gezien de ‘Nul-Op-De-Meter (NOM)’-score halen of iets bij moeten betalen is nog maar afwachten. Dat is ook geen noodzaak of doel op zich natuurlijk, maar we proberen wel zoveel mogelijk energie te besparen. Dit doen we door te kijken naar de energielabels van producten, het kiezen van energiezuinige oplossingen, het creëren van scenario’s waardoor alleen energie gevraagd wordt wanneer het ook daadwerkelijk nodig is, en door ervoor te zorgen dat energieopwekkers en energieverbruikers in huis met elkaar communiceren.

Introductie EEBUS

Voordat we met de exacte invulling van de installaties aan de slag zijn gegaan zijn we dieper gedoken in de mogelijkheden om het opwekken en verbruiken van elektriciteit in huis beter op elkaar af te laten stemmen. Veel fabrikanten van apparaten die energie opwekken of (veel ervan) verbruiken doen er alles aan om deze apparaten zo efficiënt mogelijk te laten werken, maar het eenvoudig laten samenwerken van al deze apparaten is vaak nog een uitdaging, met name door het gebrek aan één taal die door alle opwekkers en verbruikers begrepen wordt. Die taal is er echter wel, maar wordt nog maar mondjesmaat ingezet. We hebben het over EEBUS. Onder meer bij onze oosterburen zien we het EEBUS-protocol steeds vaker opduiken en dit protocol trok direct onze aandacht toen we erover lazen.

Simpel gezegd (lees de uitgebreide uitleg in onze EEBUS-achtergrond) is EEBUS een taal waarmee stroomnetwerken, en dan met name de energie beherende en gebruikende apparatuur hierop, onderling kunnen communiceren. Het is een protocol dat eenvoudig via WiFi of ethernet gebruikt kan worden en afgezien van een lidmaatschap hoeven bedrijven die ermee werken geen licentiekosten te betalen. Onder de leden bevinden zich bekende namen als Microsoft, SMA, T-Mobile, Vaillant en BSH (Siemens en Bosch). Maar, ondanks dat er bekende bedrijven achter het protocol zitten horen we er nog maar weinig over, zeker in Nederland. In Duitsland zijn ze al wat verder en zien we al verschillende fraaie toepassingen verschijnen. Dat was voor ons echter geen reden om het te laten liggen. Sterker nog: EEBUS leek ons een perfecte manier om de grootverbruikers en energieopwekkers in huis op een slimme manier aan elkaar te verbinden. Daarbij hadden we al twee van de genoemde fabrikanten op het oog, waaronder de omvormer van SMA voor de zonnepanelen en de huishoudelijke apparatuur van Siemens. Voordat we ingaan op de mogelijkheden van EEBUS kijken we naar de apparaten en technieken waarvoor gekozen is.

Zonnepanelen met slimme energiemanager

Voor het opwekken van energie mogen de zonnepanelen natuurlijk niet ontbreken. Zoals aangegeven maken we gebruik van 30 zonnepanelen, de LG Neon2 Black varianten met een vermogen van 335wp per stuk. Deze panelen worden aangesloten op een SMA omvormer en de Sunny Home Manager 2.0 van SMA, inclusief toegang tot de online Sunny portal. Het belangrijkste onderdeel waarmee we energie kunnen gaan besparen en op de juiste momenten kunnen gaan inzetten is de Sunny Home Manager. Dit apparaat is de spil in het web tussen al je apparaten in huis, de zonnepanelen, het energienet (buitenshuis) en de algehele energieflow binnenshuis. Dit apparaat geeft allereerst inzicht in de energieopbrengst en het energieverbruik. Dat is al een handige tool, maar we willen natuurlijk dat het systeem meedenkt, meebeweegt en zelfs vooruit denkt.

De Sunny Home Manager komt de mogelijkheid om apparaten in huis, de zogenaamde grootverbruikers, direct te koppelen. Dit kan middels een WiFi-stekker van SMA zelf, maar ook middels het EEBUS protocol. De Home Manager is in deze de intelligente energiemanager die ervoor zorgt dat je de beschikbare zonne-energie zo efficiënt mogelijk inzit. Het apparaat optimaliseert het gebruik van zelf opgewerkt zonne-energie waardoor je minder elektriciteit van het net hoeft af te nemen. Om dit mogelijk te maken meet het apparaat zowel de opgewerkte zonne-energie als de door het net aangeleverde elektriciteit en geeft het een overzicht van alle energieflows in het huis. Op basis van de hoeveelheid opgewekte energie van dat moment kan de Home Manager apparaten in huis aansturen of je als gebruiker tips geven over je energieverbruik. Sterker nog: de Home Manager kan middels vooruitzichten inschatten wat de opbrengst van je zonnepanelen voor de komende dag of week ongeveer zal zijn en op basis daarvan adviezen geven of zelf actie ondernemen. De adviezen krijg je sowieso, maar voor het zelf aansturen van apparaten in huis moet een een koppeling gemaakt worden, middels een protocol als EEBUS of de WiFi-stekkers.

Warmtepomp en huishoudelijke apparaten

Wat betreft de warmtepomp hadden we voordat we over EEBUS lazen nog geen specifieke voorkeur qua merk. Kwaliteit is belangrijk, maar ook het budget speelt een rol. Nibe is één van de beste merken op dit gebied, maar naast dat je daar ook aardig wat voor betaalt biedt het merk vooralsnog geen warmtepompen die kunnen communiceren met EEBUS. Twee fabrikanten die dat wel aanbieden zijn Wolf en Vaillant, waarvan met name de laatstgenoemde in Nederland bekend is. Na wat gesprekken met installateurs en de fabrikanten zelf is de keuze gevallen op de nieuwste warmtepomp van Vaillant: de aroTHERM plus. Deze lucht/water-warmtepomp voorziet in alle behoeften voor ons huis, is zeer energiezuinig, komt met een eigen online platform/app en kan communiceren met het EEBUS-protocol. Voor dat laatste is overigens nog wel een Vaillant-communicatiemodule (VR 920 of VR 921) benodigd.

De keuken hadden we al een vroeg stadium uitgezocht en bij toeval zat daar al apparatuur van Siemens in. Op dat plan zijn we dan ook gaan voortborduren. Siemens is namelijk samen met onder meer Bosch onderdeel van BSH. Deze groep schaart zich ook achter het EEBUS-protocol en maakt het dus mogelijk huishoudelijke apparaten te koppelen aan een energiemanager. De enige vereiste hiervoor is dat je apparaten kiest die compatibel zijn met het Home Connect-platform. Dit platform biedt tal van slimme mogelijkheden voor ovens, vaatwassers, wasmachines en andere apparaten van onder meer Siemens en Bosch. Alleen apparatuur die toegang heeft tot dit platform kan middels EEBUS met een energiemanager gekoppeld worden. Op de exacte keuzes qua witgoed en de mogelijkheden van Home Connect gaan we in een later artikel verder in, maar voor nu is het goed om te weten dat in ons geval de twee ovens, de vaatwasser, de wasmachine en de droger voorzien zijn van Home Connect en dus middels EEBUS gekoppeld kunnen worden met de energiemanager van SMA. Waarom de ijskast en/of vriezer niet? Het antwoord daarop is simpel: er is nog geen Home Connect-versie van deze inbouwmodellen. Daarbij verbruiken deze apparaten constant energie met weinig pieken waardoor de toegevoegde waarde van een directe koppeling met de energiemanager minimaal zou zijn.

Koppeling met domotica

Hoe gaan we al deze apparaten nu met elkaar koppelen en daarnaast de koppeling leggen met de rest van het huis? Om te beginnen met de onderlinge koppeling: dat doen we zoals aangegeven middels EEBUS. Dit protocol is puur een taal die gesproken kan worden via een internetverbinding, of dit nu WiFi of ethernet is. Producten moeten online aan een energiemanager (in dit geval de SMA Sunny Home Manager) gekoppeld worden, waarna deze energiemanager alle informatie binnenhaalt en waar toegestaan de gekoppelde apparaten instructies kan geven. Dit proces kan geheel zelfstandig ingericht worden, zonder actieve tussenkomst van jouzelf als gebruiker. Om een aantal voorbeelden te noemen:

  • Zodra de opbrengst van de zonnepanelen piekt kan de warmtepomp beginnen met het verwarmen van de boiler.
  • Zodra er meer energie opgewerkt dan verbruikt wordt kan de vaatwasser – die je als gebruiker reeds gevuld en gesloten hebt – geactiveerd worden.
  • Op het moment dat er een overschot is aan zelf opgewekte energie kan de wasmachine – die je als gebruiker reeds gevuld en gesloten hebt – de was gaan doen.
  • Als je een autolader hebt kan de energiemanager bij een overschot aan zelf opgewekte energie zelf het juiste moment bepalen waarop de auto opgeladen wordt.
  • Is er een overschot aan zelf opgewekte energie en kun je het niet kwijt maar heb je een thuisaccu? Dan kan de energiemanager ervoor zorgen dat de accu op dat moment opgeladen wordt. Op momenten dat je geen energie opwekt wordt automatisch de accu aangesproken.

Als gebruiker zelf moet je er vanzelfsprekend voor zorgen dat de gekoppelde apparaten in standby (klaar om te beginnen) gezet worden, waarna de energiemanager het signaal aan het betreffende apparaat zal geven om daadwerkelijk te beginnen. De energiemanager zorgt er zodoende voor dat je zoveel mogelijk goedkope, zelf opgewekte stroom verbruikt. Mochten we in de toekomst een elektrische auto aanschaffen dan hangen we deze meteen aan de lader en wordt er auto automatisch opgeladen om het moment dat we zelf veel energie opwekken.

Het hele proces van energiemanagement middels EEBUS verloopt autonoom. Daar hoef je niet tussen te stappen, tenzij je iets wilt aanpassen. Het systeem doet zijn werk en denkt zelfs voor je. Een directe koppeling van EEBUS met ons smarthomesysteem is dan ook niet noodzakelijk. Wel moeten bepaalde apparaten afzonderlijk gekoppeld worden.

Zo koppelen we de warmtepomp middels zijn potentiaal vrije contact en een Z-Wave relay switch met de smarthomehub zodat we zien wanneer de warmtepomp koelt en wanneer hij verwarmt. Hierop kunnen we de scenario’s voor koeling of verwarming van ruimtes aanpassen. De warmtepomp is via een buffervat en verdeler voor de vloerverwarming gekoppeld aan de Heatit Z-Water, wat een schakelmodule is die elke 230v-klep op de zoneverdeler aanstuurt (open of dicht). De schakelmodule communiceert middels Z-Wave met de smarthomehub en de hub communiceert dan weer met een aantal Heatit Z-Wave thermostaten. Overigens zetten we niet veel fysieke thermostaten in aangezien de temperatuur van de vloerverwarming over het algemeen vrij stabiel gehouden wordt en we de temperatuur van de ruimtes ook virtueel, op eigen smartphones of tablets aan de muur, kunnen aanpassen. Daarnaast zijn alle ruimtes reeds voorzien van sensoren die informatie over temperatuur geven.

Voor inzage in het energieverbruik en de opbrengst hebben we natuurlijk de SMA Sunny Home Manager. Dit apparaat houdt precies bij wat er aan energie verbruikt en opgewekt wordt én kan direct met de Homey smarthomehub verbonden worden voor het uitlezen van data waarop scenario’s gebouwd kunnen worden. Die koppeling met Homey is ook aanwezig voor de Home Connect-apparatuur van Siemens, waarmee verschillende triggers en acties ingesteld kunnen worden. Hier gaan we later dieper op in. Het online platform van de Vaillant warmtepomp heeft geen directe integratie met de Homey maar aangezien we al gebruikmaken van het potentiaal vrije contact en het energiebeheer via EEBUS autonoom verloopt is dat ook geen must.

FWD SLP logo
Bekijk alle updates, partners en artikelen

FWD Smart Living Project

Kosten en alternatieven

Het onderdeel ‘kosten voor het smarthomesysteem’ is bij deze productcategorie nog niet van groot belang. Zaken als zonnepanelen, een warmtepomp en huishoudelijke apparaten moesten sowieso aangeschaft worden, met of zonder domoticasysteem. Natuurlijk betaal je wel een premium als je gaat voor de A-merken én kiest voor producten met specifieke integraties zoals Home Connect en de Sunny Home Manager 2.0 (600 euro). De meerprijs van EEBUS is, afgezien van de noodzaak van Home Connect bij Siemens, niet aanwezig. De enige producten die we voor het smarthomesysteem zelf hebben moeten aanschaffen zijn de Z-Water schakelmodule (240 euro), een tweetal Z-Wave thermostaten (80 euro p.s.) en een Fibaro Z-wave relay switch (50 euro). Overige sensoren nemen we mee in de artikelen over verlichting en sensoren.

Ook als we kijken naar de alternatieven dan zijn de opties beperkt, ervan uitgaande dat EEBUS het protocol is waar we mee werken. Het lijstje met fabrikanten die dit protocol ondersteunen is nog beperkt, maar in plaats van Siemens zou je kunnen kiezen voor Bosch en in plaats van Vaillant voor Wolf. SMA is momenteel de enige fabrikant van omvormers die EEBUS ondersteunt.

Op het gebied van zonnepanelen zijn de mogelijkheden eindeloos. Je hebt vrij goedkope panelen met een minder lange levensduur en minder opbrengst per panaal, en vrij dure panelen met een langere levensduur en een hogere opbrengst per paneel. Wij adviseren vooral advies in te gaan winnen bij een installateur zodat je de panelen kiest die bij jouw gebruik en jouw huis (ook esthetisch gezien) passen. Wij hebben gekozen voor panelen met een compleet zwart uiterlijk, een hoge opbrengst per paneel en een lange levensduur waarbij de procentueel mindere opbrengst per jaar zeer klein is. Wat betreft de omvormer kun je ook kiezen uit diverse leveranciers. Naast SMA heb je bijvoorbeeld SolarEdge als vooraanstaand merk. Wil je kijken naar een goedkopere oplossing dan heb je onder meer de keuze uit Solax, GoodWe en Omnik.

SMA zonnepanelen huis

Deel 2 en de komende maanden

Over een week of twee verschijnt ons tweede deel over energie en klimaat, met de focus op de producten en systemen die voor een optimaal binnenklimaat moeten zorgen. Zo kijken we naar de WTW-installatie, zonwering en airconditioning. Daarna gaan we uitgebreid in op de overige productgroepen, waaronder verlichting, raamdecoratie, netwerk, beveiliging, audio, video en witgoed. We bespreken de keuzes die we gemaakt hebben, alternatieven die gebruikt kunnen worden en wat we precies willen bereiken met deze producten.

Nadat we alle productgroepen en daartoe behorende producten en keuzes beschreven hebben starten we de tweede fase. Hierin komen alle productgroepen nogmaals aan bod, maar dan kijken we naar de installatie en plaatsing. Vervolgens is het tijd voor fase 3, waarin we daadwerkelijk gaan automatiseren en dus het huis echt slim gaan maken.

Houd de website en social media in de gaten!

Ben je benieuwd naar hoe wij het aanpakken, voor welke producten en technieken we kiezen en hoe het bouwproces verloopt? Houd dan de website de komende maanden in de gaten. Houd vooral ook onze FWD Smart Living Project pagina in de gaten voor links naar alle artikelen, social media-kanalen en partners. Volg het FWD Smart Living Project op de voet via Instagram of Facebook. Hier plaatsen we regelmatig korte updates, foto’s en video’s over de bouw van het slimme huis.


Laat een reactie achter

Wil je een notificatie ontvangen wanneer er (op jouw reactie) gereageerd wordt? Maak dan een account aan.

Inloggen

Reacties (1)

Jaap

Jaap
02 november 2020 om 17:02

Er wordt gesproken over een z-wave relais, maar ik zie deze niet terug in de plaatjes.
Begrijp ik het goed dat de z-wave relais gebruikt wordt in combinatie met de thermostaten voor verwarmen en koelen en dat de warmtepomp deze vraag via eebus afstemt met de energy manager?

Is er een systeem afhankelijk van internet toegang voor de correcte aansturing van apparaten of is dit enkel een extratje voor de weerstvoorspelling en uitlezen via de app?

Hoe zou een EV oplader in dit plaatje passen? Moet deze ook eebus praten?

Inloggen
Martijn Chel

Martijn Chel
02 november 2020 om 22:45

Hoi Jaap,
Het relais is puur om te zien of de warmtepomp koelt of warmt. Hier passen we dan de Flows (scenario’s) op aan. Je moet immers weten in welke modus de warmtepomp staat aangezien de temperatuur lager zetten bij verwarmen de kleppen sluit maar bij koelen de kleppen opent. De aansturing verloopt via de Z-Water. Deze stuurt de kleppen aan, op aangeven van de thermostaten. Je bent niet afhankelijk van een internetverbinding aangezien dit allemaal lokaak via Z-Wave loopt. Met een directe associatie heb je zelfs (theoretisch gezien) geen hub nodig.

EEBUS in dit verhaal zegt puur tegen de warmtepomp dat hij kan gaan ‘stoken’ om de boiler te vullen. Misschien zijn er meer scenario’s mogelijk maar aangezien het hier vrij nieuw is moeten we dat tijdens de installatie nog allemaal wat dieper uitzoeken. Het relais is voor het EEBUS-verhaal niet vereist. Mocht je een EEBUS-compatibele autolader toevoegen dan kan deze gaan laden op het moment dat je energieopwekking piekt. Tot slot heeft de energiemanager alleen voor de vooruitzichten een internetverbinding nodig. Als hij dat niet heeft wordt er alleen met de huidige energieopwekking gewerkt.

Inloggen
Jaap

Jaap
03 november 2020 om 10:05

Bedankt voor de toelichting.

In eerste instantie leek het een redelijk complex geheel, maar na het nog een keer goed doorgelezen te hebben realiseer ik me dat de verschillende functies mooi van elkaar gescheiden zijn. Dit is denk ik een belangrijk design principe is voor een smart home.

Ik ben erg benieuwd naar het vervolg.

Inloggen