HEMS im Smart Home: Energie & Komfort vereint | dezentralo

Ein Home Energy Management System (HEMS) konzentriert sich auf die Steuerung von Stromerzeugung und -verbrauch in deinem Haushalt. Ein Smart Home dagegen erweitert diesen Fokus auf Komfort, Sicherheit und Automatisierung aller vernetzten Geräte. Die Kombination beider Systeme schafft ein Zuhause, das nicht nur Energie spart, sondern auch auf deine Bedürfnisse reagiert – von der Heizung über die Beleuchtung bis zur Überwachung. In diesem Artikel erfährst du, wie HEMS und Smart Home zusammenarbeiten, welche Systeme kompatibel sind und wie du mit Sprachsteuerung, Automatisierungen und technischen Schnittstellen dein Zuhause in ein vernetztes Energiezentrum verwandelst.

Was unterscheidet HEMS von Smart Home?

HEMS und Smart Home sind zwei Konzepte, die oft verwechselt werden. Ein HEMS fokussiert sich primär auf die Verwaltung von Energie: Es steuert Photovoltaik, Batteriespeicher, Wärmepumpen und Wallboxen, um deinen Eigenverbrauch zu maximieren und Stromkosten zu senken. Ende 2024 waren bereits 3,8 Millionen HEMS in europäischen Haushalten installiert, Tendenz stark steigend. Ein Smart Home hingegen zielt auf Komfort und Automatisierung ab – von smarter Beleuchtung über Rollladensteuerung bis hin zu Sicherheitskameras.

Die Kombination beider Systeme eröffnet neue Möglichkeiten: Ein HEMS kann deine Smart Home Geräte gezielt dann aktivieren, wenn günstiger oder selbst produzierter Strom verfügbar ist. So läuft die Waschmaschine automatisch, wenn die PV-Anlage Überschuss liefert, oder das Elektroauto lädt nachts zum günstigsten Tarif.

Die Schnittstelle zwischen beiden Welten wird immer wichtiger: Moderne HEMS-Systeme integrieren Smart Home Funktionen, während Smart Home Plattformen wie Home Assistant oder ioBroker zunehmend Energiemanagement-Module anbieten. Diese Konvergenz macht dein Zuhause zu einem ganzheitlichen System.

Welche Smart Home Systeme funktionieren mit HEMS?

Die Integration von HEMS in ein Smart Home System erfordert kompatible Plattformen und Schnittstellen. Die gute Nachricht: Die meisten modernen Systeme unterstützen die Einbindung von Energiemanagement-Komponenten. Entscheidend ist die Wahl der richtigen Plattform, die sowohl deine bestehenden Smart Home Geräte als auch dein HEMS steuern kann.

Welche Smart Home Plattformen sind kompatibel?

Die Auswahl der richtigen Plattform bestimmt, wie flexibel und zukunftssicher dein System wird. Hier sind die wichtigsten Optionen mit ihren Stärken:

Wie integriere ich Home Assistant?

Home Assistant ist die populärste Plattform für DIY-Energiemanagement. Mit der EMHASS-Integration (Energy Management for Home Assistant) steuerst du PV-Überschuss, Batteriespeicher und flexible Verbraucher. So richtest du es ein:

1. Home Assistant installieren: Lade das Image für Raspberry Pi oder nutze die Supervised-Installation auf einem bestehenden Linux-System.
2. HACS Add-on hinzufügen: Über HACS (Home Assistant Community Store) installierst du zusätzliche Integrationen. HACS findest du in den Add-ons.
3. EMHASS einrichten: Füge EMHASS über HACS hinzu. Konfiguriere deine PV-Leistung, Batteriegröße und Verbraucher in der YAML-Datei.
4. Geräte verbinden: Integriere deinen Wechselrichter über Modbus TCP oder REST-API. Beliebte Hersteller wie SMA, Fronius und Huawei bieten offizielle Integrationen.
5. Automatisierungen erstellen: Nutze Node-RED oder die Home Assistant Automations, um Verbraucher bei PV-Überschuss zu aktivieren.
6. Dashboard aufbauen: Erstelle ein Energie-Dashboard mit Live-Daten zu Produktion, Verbrauch und Speicherstand.

Funktioniert HEMS mit KNX/Homematic?

KNX ist der Standard für Gebäudeautomation, fokussiert aber primär auf Komfort und nicht auf Energiemanagement. Die Verbindung zwischen KNX und HEMS erfolgt über Gateways, die Energiedaten aus dem HEMS in das KNX-System übersetzen. Beispiele sind das ise SMART CONNECT KNX e-Charge II für Wallboxen oder ELAUSYS-Gateways für Solar-Wechselrichter. sonnen bietet mit dem sonnenKNX Module eine vollständige Integration von Batteriespeichern in KNX-Umgebungen. Diese Gateways kosten zwischen 200 und 400 Euro und ermöglichen die Visualisierung von Energiedaten auf KNX-Panels.

Kann ich mit Alexa/Google mein HEMS steuern?

Sprachassistenten wie Amazon Alexa und Google Assistant bringen Bequemlichkeit in dein Smart Home. Du kannst Geräte per Sprachbefehl steuern – aber: Die Sprachsteuerung ist kein Ersatz für ein HEMS. Alexa und Google können keine Energieflüsse optimieren oder PV-Überschuss steuern. Sie sind lediglich eine Bedienoberfläche für bereits konfigurierte Automatisierungen.

Beispiel-Sprachbefehle:

• "Alexa, schalte das Licht im Wohnzimmer ein."
• "Ok Google, stelle die Heizung im Schlafzimmer auf 20 Grad."
• "Alexa, aktiviere Energiesparmodus." (startet eine Szene)
• "Ok Google, wie viel Strom verbrauche ich gerade?" (wenn HEMS-Integration vorhanden)
• "Alexa, lade das Auto mit PV-Überschuss." (funktioniert nur bei entsprechender Automatisierung)

Die Integration erfolgt über Cloud-Services: Home Assistant bietet eine direkte Alexa/Google Integration, Loxone unterstützt beide Assistenten, und auch KNX lässt sich über Apps wie eNet SMART HOME anbinden. Die Einrichtung dauert meist unter 15 Minuten: Du verknüpfst dein Smart Home Konto in der Alexa oder Google Home App, aktivierst den entsprechenden Skill oder die Action, und schon erscheinen deine Geräte in der Sprachsteuerungs-App.

Grenzen der Sprachsteuerung: Alexa und Google können keine komplexen HEMS-Funktionen wie „Lade das Auto nur, wenn der Strompreis unter 15 Cent liegt" ausführen. Solche Regeln musst du in deinem HEMS oder Smart Home System definieren. Die Sprachsteuerung aktiviert dann nur vordefinierte Szenarien. Zudem erfordert die Cloud-Anbindung eine stabile Internetverbindung – ohne Netz funktioniert die Sprachsteuerung nicht. Lokale Systeme wie Home Assistant bieten hier mit der integrierten Spracherkennung eine Alternative, die auch offline funktioniert.

Sicherheitsaspekte: Die Sprachsteuerung überträgt Daten in die Cloud. Bei sensiblen Geräten wie Türschlössern solltest du auf zusätzliche PIN-Abfragen setzen. Die meisten Systeme erlauben es, bestimmte Geräte von der Sprachsteuerung auszuschließen. Achte auch auf die Datenschutz-Einstellungen deiner Sprachassistenten.

Welche Geräte kann HEMS ansteuern?

Ein HEMS kann eine Vielzahl von Geräten steuern – vom Kühlschrank über die Wärmepumpe bis zur Wallbox. Die Steuerungsmöglichkeiten und das Einsparpotenzial variieren stark je nach Gerätekategorie.

Die Steuerung von Wärmepumpen bietet das größte Einsparpotenzial. Über die SG Ready Schnittstelle oder Modbus kann das HEMS die Wärmepumpe bei PV-Überschuss hochfahren und den Pufferspeicher oder Warmwasserspeicher als thermischen Energiespeicher nutzen. Ähnlich funktioniert es beim E-Auto-Laden: Das HEMS regelt die Ladeleistung dynamisch zwischen 1,4 und 11 kW, je nach verfügbarem Überschuss.

Smarte Steckdosen (20-40 Euro pro Stück) sind die einfachste Möglichkeit, bestehende Geräte in dein HEMS einzubinden. Sie messen den Verbrauch und können Geräte ein- und ausschalten. Allerdings können sie keine laufenden Programme von Waschmaschinen oder Geschirrspülern starten – das funktioniert nur mit Geräten, die nach dem Einschalten automatisch ihr Programm fortsetzen.

Wie erstelle ich Automatisierungen?

Automatisierungen sind das Herzstück eines vernetzten HEMS-Smart-Home-Systems. Sie ermöglichen es, Geräte ohne manuellen Eingriff optimal zu steuern. Die Automatisierungen lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Energiebasierte Automatisierungen und Komfort-Szenarien.

Welche energiebasierten Automatisierungen gibt es?

Diese Automatisierungen reagieren auf Energieflüsse und Strompreise:

1. PV-Überschuss-Laden: Startet die Wallbox automatisch, wenn mehr als 3 kW PV-Überschuss verfügbar sind. Das Auto lädt nur mit selbst produziertem Strom.
2. Wärmepumpen-Boost: Hebt die Warmwasser-Solltemperatur von 45°C auf 55°C an, sobald 2 kW Überschuss vorhanden sind. Der Warmwasserspeicher dient als thermischer Energiespeicher.
3. Batteriemanagement: Lädt den Batteriespeicher bei günstigen Strompreisen (unter 10 Cent/kWh) aus dem Netz und entlädt ihn bei hohen Preisen (über 30 Cent/kWh).
4. Lastspitzen vermeiden: Begrenzt die Gesamtlast auf 10 kW, um teure Lastspitzen zu vermeiden. Wenn das Auto lädt und die Wärmepumpe läuft, reduziert das HEMS die Wallbox-Leistung.
5. Zeitgesteuerte Verbraucher: Startet Waschmaschine und Geschirrspüler nachts zwischen 23 und 6 Uhr, wenn der dynamische Stromtarif am günstigsten ist.
6. Wetterbasierte Steuerung: Erhöht die Raumtemperatur bei angekündigtem PV-Überschuss prophylaktisch, um Energie thermisch zu speichern.

Wie kombiniere ich Komfort & Energieoptimierung?

Komfort und Energieeffizienz können kombiniert werden:

Szenario "Guten Morgen": Um 6:30 Uhr schaltet sich die Kaffeemaschine ein, die Rollläden fahren hoch und die Heizung im Bad wird für 30 Minuten hochgedreht. Gleichzeitig prüft das HEMS, ob das Auto über Nacht vollständig geladen wurde.

Szenario "Haus verlassen": Beim Verlassen des Hauses schalten sich alle Lichter aus, die Heizung geht in den Eco-Modus und nicht benötigte Geräte werden vom Stromnetz getrennt. Das HEMS aktiviert gleichzeitig den Batteriespeicher-Export-Modus, um überschüssige PV-Energie ins Netz einzuspeisen.

Szenario "Heimkommen": Das System erkennt über GPS deine Ankunft 15 Minuten vorher und heizt das Haus auf Wohlfühltemperatur. Die Wallbox wird für das Laden vorbereitet, falls das Auto ankommt.

Wie baue ich ein Energie-Dashboard auf?

Ein übersichtliches Dashboard zeigt dir alle wichtigen Energieflüsse in Echtzeit. Home Assistant bietet standardmäßig das Energy Dashboard mit Visualisierungen für Produktion, Verbrauch, Netzeinspeisung und Netzbezug. Loxone liefert ebenfalls vorgefertigte Visualisierungen mit ansprechenden Grafiken. Die Daten helfen dir, Optimierungspotenziale zu erkennen: Wann verbrauchst du besonders viel Strom? Wie gut ist deine Eigenverbrauchsquote? Wo verstecken sich Stromfresser?

Welche technischen Schnittstellen gibt es?

Die Kommunikation zwischen HEMS und Smart Home Geräten erfolgt über verschiedene Protokolle. Jedes hat Vor- und Nachteile:

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Ein leichtgewichtiges Publish-Subscribe-Protokoll, das besonders bei IoT-Geräten beliebt ist. MQTT ist flexibel, einfach zu implementieren und funktioniert auch bei schwacher Netzwerkverbindung. Viele Open-Source-Projekte wie Home Assistant, ioBroker und EVCC nutzen MQTT für die Gerätekommunikation. Nachteil: MQTT ist nicht standardisiert, jeder Hersteller definiert seine eigenen Topics und Datenformate.

REST-API (Representational State Transfer): HTTP-basierte Schnittstellen, die von vielen Cloud-Diensten und modernen Geräten angeboten werden. REST-APIs sind einfach zu verstehen und können mit jedem Programmierwerkzeug angesprochen werden. Nachteil: Sie benötigen oft eine Internetverbindung und sind langsamer als lokale Protokolle.

Modbus TCP/RTU: Ein industrielles Protokoll, das in der Energietechnik weit verbreitet ist. Wechselrichter, Batteriespeicher und Smart Meter nutzen häufig Modbus. Vorteil: Robustheit und Zuverlässigkeit. Nachteil: Die Implementierung ist komplex, da jeder Hersteller eigene Register-Definitionen verwendet. Modbus RTU läuft über serielle Schnittstellen (RS485), Modbus TCP über Ethernet.

EEBUS: Ein deutscher Standard für Energiemanagement, der seit 2024 durch §14a EnWG für steuerbare Verbrauchseinrichtungen vorgeschrieben ist. EEBUS verspricht Interoperabilität zwischen Herstellern, ist aber extrem komplex. Die Implementierung erfordert umfangreiche Zertifizierungen. International spielt EEBUS kaum eine Rolle – chinesische und amerikanische Hersteller setzen eher auf Matter oder OCPP.

Vergleich: MQTT ist ideal für DIY-Projekte und Open-Source-Systeme. Modbus TCP ist der Standard für professionelle Energieanlagen. EEBUS wird durch gesetzliche Vorgaben relevant, bleibt aber kompliziert. REST-APIs eignen sich für Cloud-basierte Dienste, sind aber auf Internetverbindung angewiesen.

Wie sieht vollständige Integration aus?

Schauen wir uns ein realistisches Beispiel an: Ein Einfamilienhaus mit 10 kWp PV-Anlage, 10 kWh Batteriespeicher, Luft-Wasser-Wärmepumpe und Wallbox. Die Integration erfolgt über Home Assistant mit folgenden Komponenten:

Energieerzeuger: Fronius Symo 10.0 Wechselrichter (Modbus TCP Integration), BYD Battery-Box Premium HVS 10.2 (Modbus TCP), SolarEdge Smart Meter (Modbus TCP für Netzmessung)

Verbraucher: Vaillant aroTHERM plus Wärmepumpe (SG Ready über Relais), go-eCharger Wallbox (REST-API), Bosch Home Connect Waschmaschine (Cloud-API), Philips Hue Beleuchtung (Zigbee)

Steuerung: Home Assistant auf Raspberry Pi 4, EMHASS für Optimierungsalgorithmen, Node-RED für komplexe Automatisierungen, Alexa für Sprachsteuerung

Tagesablauf-Szenario:

6:00 Uhr: Das System weckt die Wärmepumpe aus dem Nachtmodus und heizt das Bad für 30 Minuten auf 23°C. Der Batteriespeicher beginnt mit der Entladung, um den Morgenbedarf zu decken.

9:00 Uhr: Die PV-Anlage startet die Produktion. Bei 2 kW Überschuss startet die Brauchwasser-Aufheizung der Wärmepumpe auf 55°C (statt Standard 45°C).

11:00 Uhr: PV-Produktion erreicht 8 kW, Hausverbrauch liegt bei 1,5 kW. Der Überschuss von 6,5 kW lädt den Batteriespeicher (3 kW) und die Waschmaschine wird automatisch gestartet (0,5 kW).

14:00 Uhr: Batteriespeicher ist voll geladen. Das Auto kommt nach Hause und wird mit 7 kW PV-Überschuss geladen. Die Wärmepumpe erhält gleichzeitig ein Signal für eine weitere Aufheizphase.

18:00 Uhr: Die PV-Produktion sinkt. Das Auto-Laden wird auf 3 kW reduziert. Die Wärmepumpe arbeitet im normalen Modus weiter. Der Batteriespeicher beginnt mit der Entladung für den Abendverbrauch.

22:00 Uhr: Dynamischer Stromtarif fällt auf 8 Cent/kWh. Das System lädt den Batteriespeicher aus dem Netz auf 80% und plant das restliche Auto-Laden für die Nacht ein.

Dieses Beispiel zeigt, wie ein vollständig integriertes System funktioniert. Die Ersparnis: Etwa 1.200 bis 1.500 Euro pro Jahr durch optimierte Eigenverbrauchsquote von 75% (statt 40% ohne HEMS) und Nutzung dynamischer Stromtarife.

Fazit: Smart Home und HEMS – Das beste aus beiden Welten

Die Integration von HEMS in dein Smart Home schafft ein ganzheitliches System, das Energieeffizienz und Komfort vereint. Mit Plattformen wie Home Assistant, ioBroker oder Loxone steuerst du PV-Anlage, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Wallbox – während gleichzeitig Beleuchtung, Rollläden und Sicherheitssysteme automatisiert laufen. Die Investition in smarte Steckdosen (20-40 Euro pro Stück), einen Hub (ab 0 Euro für Open Source) und Gateway-Lösungen (200-400 Euro) zahlt sich durch Einsparungen von 1.000-1.500 Euro pro Jahr aus. Sprachsteuerung mit Alexa oder Google bringt zusätzlichen Komfort, ersetzt aber keine intelligente Energieoptimierung. Die Zukunft gehört Systemen, die beide Welten nahtlos verbinden – und Open-Source-Lösungen bieten dabei die größte Flexibilität.

Häufig gestellte Fragen