Heimautomation – Technik, die den Alltag erleichtert

Einführung: Was ist Heimautomation – und warum ist sie sinnvoll?

Heimautomation (auch „Smart Home“ genannt) bedeutet, dass Geräte im Haushalt miteinander verbunden sind und automatisch oder per Fernsteuerung funktionieren. Dazu gehören zum Beispiel Lampen, Heizungen, Rollläden oder auch Haushaltsgeräte.

Das Ziel ist es, den Alltag einfacher, sicherer und komfortabler zu machen. Gerade für Seniorinnen und Senioren bietet Heimautomation viele Vorteile:

  • Mehr Komfort: Licht oder Heizung lassen sich bequem per Knopfdruck oder sogar automatisch steuern.
  • Mehr Sicherheit: Bewegungsmelder, Türsensoren oder Notrufsysteme können helfen, Gefahren früh zu erkennen.
  • Selbstständigkeit: Viele Aufgaben im Haushalt werden erleichtert, sodass man länger unabhängig bleiben kann.
  •  Geld sparen: Mit einer geschickten Automation lässt sich auch Geld sparen, z.B. indem man Licht automatisch ein- und ausschaltet oder eine Heizung optimal steuert.
  • Spass an der Technik: Eine Heimautimation darf auch einfach nur Spass machen.

Die Qual der Wahl: Kommerzielle oder freie Systeme (Open Source)

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Smart Home einzurichten. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen kommerziellen Systemen und freien (Open-Source-) Lösungen. Es gibt jedoch gute Argumente, sich für die eine oder andere Strategie zu entscheiden:

Kommerzielle Systeme

Das sind fertige Produkte von bekannten Herstellern. Sie sind oft besonders einfach einzurichten und zu bedienen.
Bekannte Beispiele sind:

Vorteile:
Einfache Installation
Gute Benutzeroberflächen
Support durch den Hersteller

Nachteile:
Oft teurer
Weniger flexibel
Abhängigkeit vom Anbieter

Freie Systeme (Open Source)

Open-Source-Systeme sind frei verfügbar und werden von einer Gemeinschaft entwickelt. Sie bieten mehr Möglichkeiten, erfordern aber etwas mehr Einarbeitung. Gerade wenn man Heimautomation als Hobby betreiben will, dann bieten solche offenen Lösungen sehr viel mehr Freiraum, die Heimautomation optimal an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Im Umkehrschluss ist man dann bei Problemen auch eher auf sich allein gestellt, kann sich aber auf Grund der enorm grossen Verbreitung oft im Internet Hilfe suchen (oft auf Englisch). 

Das bekannteste und mit Abstand das umfangreichste Beispiel ist Home Assistant

Vorteile:
– Sehr flexibel, es werden extrem viele „smarte“ Geräte unterstützt
– Keine Abhängigkeit von einem Hersteller, es können auch günstige Geräte eingesetzt werden. 
– Software-Systeme mormalerweise kostenlos

Nachteile:
– Einrichtung kann komplexer sein
– Etwas technisches Verständnis ist nötig
– Korrekte Funktion nicht immer gewährleistet, insb. bei exotischen Geräten oder Billig-Geräten

Warnungen und Erfahrungen

Bevor Sie ihr Heim automatisieren, hier noch folgende Warnungen und Erfahrungen aus dem Betrieb eines Smart Home:

  1. Achten Sie auf Ihre Mitmenschen – nicht alles was man automatisieren kann macht Sinn: Jede Automatisierung sollte z.B. auch für Ihren Partner oder Ihre Mitbewohner eine Erleichterung sein und nicht den Altag oder Arbeitsrhytmus stören. Wenn z.B. die Waschmaschine nicht läuft wenn die Sonne nicht scheint und kein Solarstrom produziert wird, kann das schon zu Irritationen beim Partner führen, obwohl man Geld sparen kann. 
  2. Vorsicht bei Elektroinstallationen: Viele Smarte Geräte können 220V steuern. Achten Sie auf korrek spezifizierte und zertifizierte Geräte und lassen Sie im Zweifelsfall den Elektriker die Arbeit übernehmen. Dies gilt vor allem für Schaltmodule, die Sie nicht einfach einstecken können sondern Teil der Elektroinstallation sind. Falsche Verwendung kann hier ein enormes Sicherheits- und/oder Haftungsrisiko darstellen. 
  3. Achten Sie auf Qualität: Viel smarte Geräte lassen sich sehr günstig in den üblichen Asien-Shops (Aliexpress, Temu etc.) kaufen. Das funktioniert oft gut bei Sensoren (Klima, Feuchte, Bewegung etc.) wo Sie für das gleiche Geld viel mehr Produkte erhalten können. Allerdings ist da nicht immer gewährleistet, dass das Gerät auch in Ihrem System funktioniert oder über einen längeren Zeitraum läuft. Für (Sicherheits-)Kritische Geräte sollten Sie unbedingt Geräte aus vertrauenswürdigen Quellen kaufen. U.a. gibt es inzwischen z.B. bei IKEA sehr interessante smarte Geräte zu einem attraktiven Preis, welche sich auch in freie Lösungen integrieren lassen. 
  4. Struktur & eindeutige Namen: Wenn man nur 3 Sensoren und ein Schalter hat, wird man sich leicht merken können, wo was definiert ist. Ein Smart Home kann aber schnell sehr umfangreich werden, daher sollte man sich von Anfang an eine gute Namensstruktur für die Geräte überlegen und auch Bereiche oder Kategorien definieren, um Geräte oder Automationen zu gruppieren. Es empfiehlt sich auch, den Gerätenamen/Nummer z.B. auf die Rückseite des jeweiligen Gerätes zu schreiben, um bei mehreren gleichen Geräten diese unterscheiden zu können.
  5. Sicherungskopie (Backup) nicht vergessen: Wie immer in der Digitalen Welt ist es wichtig, den aktuellen Stand regelmässig zu sichern. Gerade wenn man umfangreiche Automatisierungen hat ist es wichtig, die Konfiguration ab und zu zu sicher, so dass im Falle eines Ausfalls, die Konfiguration schnell wieder hergestellt werden kann. Gerade wenn smarte Geräte verbaut sind (z.B. in Schaltschränken oder Unterputzdosen), muss man sie sonst oft wieder neu im System anlernen, was dann oft sehr umständlich ist. 

Einführung in Home Assistant (HA)

Home Assistant ist eines der beliebtesten Open-Source-Systeme für Heimautomation. Es ermöglicht, viele verschiedene Geräte – auch von unterschiedlichen Herstellern – in einem einzigen System zu verbinden. Die Einarbeitung in HA braucht wohl meist etwas mehr Zeit, dafür bietet HA unglaublich viele Möglichkeiten und Erweiterungen für ganz viele Smart Home Systeme, so dass man fast jede Art von Heimautomation realisieren kann, und das auch noch zu einem günstigen Preis. 

Was kann Home Assistant?

  • Steuerung von Licht, Heizung, Steckdosen und mehr
  • Automatische Abläufe erstellen z. B. „Licht an bei Bewegung“ oder „Storren auf bei Sonnenaufgang“
  • Kopplung von verschiedenen Geräten für gemeinsame Funktionen z.B. Licht an/aus im ganzen Haus
  • Bedienung über Smartphone, Tablet oder Computer
  • Darstellung von Messwerten, z.B. Klimadaten, Stromverbrauch, Daten aus Internet z.B. Wetterdaten oder Börsenkurse
  • Melden von kritischen Ereignissen auf Smartphone, z.B. Rauch- oder Wasseralarm

Wie funktioniert es?
Home Assistant läuft auf einem kleinen Computer (z. B. einem Mini-PC oder Raspberry Pi) oder einem kleinen Heimserver im eigenen Zuhause. Alle Daten bleiben dabei in der Regel lokal – das heißt: mehr Datenschutz. Erste Versuche kann man gut auf einem alten PC machen, allerdings sollte man für einen längerfristigen/produktiven Einsatz den Verbrauch des Gerätes in Auge behalten. Da das Steuergerät permanent läuft, sollte der Verbrauch idealerweise <10W liegen, damit die Stromkosten nicht zu gross werden (10W => ca. 90 kWH/Jahr => 25-30 Fr./Jahr).

Was benötigen Sie

Um zu starten braucht es nicht viel. Den Steuercomputer auf dem man Home assistant installiert, Sensoren und Aktuatoren die Messen und Steuern und ein Funksystem, das die Kommunikation gewährleistet. Das kann WLAN (WI-FI) sein, das man meist eh zuhause hat, oder auch andere Funksysteme wie Zigbee, Bluetooth, Z-Wave oder Thread. Für die meisten davon braucht es noch einen passenden Funksender (normalerweise als USB Dongle), um die smarten Geräte zu verbinden. Für erste Versuche kann man WI-FI Geräte nehmen, für ein produktives Smart Home ist eher Zigbee zu empfehlen, da es wenig Strom (Batterie) braucht und sogenannte MESH Netzwerke bilden kann, d.h. viele Geräte sind fähig, die Signale anderer Geräte weiterzuleiten und damit die Reichweite des Smart Home Netzwerkes zu erweitern. Das neuere Thread Funkprotokoll ist ähnlich aufgebaut, ist aber neuer und leistungsfähiger, aber noch nicht so weit verbreitet wie Zigbee. 
In jedem Fall braucht es ein Heimnetzwerk (Kabel oder WIFI), da Home assistant über einen Browser oder über die Home assistant App bedient wird.  

Beispielkomponenten für Zigbee-basiertes Smart Home:

Um erste Schritte zu unternehmen, können Sie z.B. folgende Komponenten kaufen – Links für einen lokalen Anbieter oder ggf. China-Shop sind aufgelistet:
(Bemerkung: Verlinkte Geräte sind Beispiele die nicht explizit vom Autor getestet wurden, also keine Gewähr, dass auch alles korrekt funktioniert)

oder etwas exotischere Geräte wie
Für 220V Geräte (Installationsgeräte nur durch Elektriker installieren lassen): 
  • Schaltsteckdose: IKEA hatte früher die TRETAKT und INSPELNING (mit Messfunktion) Steckdosen, die mit Zigbee sehr gut in Home assistant funktionierten. Neue Steckdosen setzen auf den Tread Funkstandard, so dass man dafür einen anderen Empfänger Dongle braucht. 
  • Schaltmodule: Galaxus, Amazon (2-Kanal)
  • Rolladenschalter: Amazon
Smart Home Komponenten
Home assistant PC & Software
Um ein eigenes kleines Smart Home aufzusetzen bieten sich folgende Möglichkeiten an:
  • Fertiges System kaufen: Nabu Casa Home Assistant Green mit Zigbee/Thread Antenne
  • Raspberry Pi Set (mind. Modell 4, besser 5) mit Zigbee oder Thread Antenne: Mit Raspberry Pi imager Home assistant auswählen und auf SD Karte schreiben. Dann Raspberry mit SD Karte starten (Tastatur & Bildschirm sind für erste Einrichtung notwendig) und HA konfigurieren. 
  • Mit kleinem Heimserver (z.B. Digitec, Amazon) mit Proxmox: Proxmox Iso-Datei mit Rufus auf USB Stick brennen, von Stick booten und Proxmox installieren. In Proxmox in Shell Home assistant mit dem Helper Script installieren. Installation braucht Bildschirm, Tastatur und Maus.
Nach der Installation und Konfiguration kann man Home assistant über das eigene Netzwerk erreichen: http://[IP Adresse]:8123. Die Adresse wird auf dem Bildschirm angezeigt – Bildschirm und Tastatur sind danach nicht mehr nötig. 
Wer etwas mehr als nur Smart home machen will, dem ist der Heimserver auf Proxmox-Basis empfohlen. Damit lassen sich auch weitere Dienste leicht selber betreiben, z.B. ein kleiner Medien-Server, ein File-Server/NAS oder z.B. auch Mosquitto-Server, um MQTT Nachrichten zu senden/empfangen. Mit den Helper Scripts lassen sich viele Services ganz einfach installieren. Um auch von ausserhalb auf das Heimnetzwerk zuzugreiffen, dem sei Netbird empfohlen. 
 
Einrichtung

Nach der Installation muss man HA noch einrichten, insb. einen Benutzernamen und Passwort vergeben. Für die Nutzung und Kommunikation mit den Smarten Geräten muss man dann noch die Zigbee, Bluetooth oder Thread Integrationen installieren und die Geräte mit Home assistant verbinden (Pairing). Um Geräte in den Pairing Modus zu schalten muss man oft mit einer Büroklammer einen Knopf in einem kleinen Loch am Gerät drücken, einen (Reset)-Knopf 6 oder 10 Sekunden lang drücken oder das Gerät mehrfach hintereinander ein- und ausschalten. Wie genau sollte man im Handbuch des jeweiligen Gerätes finden. 

Für viele deutschsprachige Anleitung zu HA im Allgemeinen und diversen smarten Geräten ist die Site bzw. der Youtubekanal von Simon42 empfohlen.