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Die App, mit der ihr euren CO2-Fußabdruck verbessert.

Switch2green: Der grüne Strommix-Manager

Mit der switch2green-App entscheiden Nutzerinnen und Nutzer selbst, wie nachhaltig sie Strom beziehen wollen – unabhängig von ihrem Stromvertrag. Die App funktioniert ähnlich wie andere Smart Home Produkte: Es gibt Steckdosen beziehungsweise Umweltdosen, die sich ganz einfach konfigurieren und per App ansteuern lassen. Welche Use Cases wir in der Entwicklungsphase identifizieren konnten und wie ihr in Zukunft eure Elektrogeräte per App mit Strom aus erneuerbaren Energien statt fossilen Brennstoffen laden könnt, erfahrt ihr im Steckbrief.

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Ist der Strommix grün, lädt das Gerät

Als Strommix bezeichnet man die Zusammensetzung des erzeugten Stroms nach Energiequellen. Bei der Stromerzeugung in Deutschland besteht der konventionelle Energiemix aus Stein- und Braunkohle, Erdgas und Kernkraft. Zu den erneuerbaren Energien zählen Windenergie, Photovoltaik, Biomasse und Wasserkraft. Dabei ist der Strommix nicht fix, sondern ändert sich ständig dynamisch im Verlauf des Tages. Abhängig davon, ob z.B. die Sonne scheint oder Wind weht, variiert der Anteil an Solar- und Windenergie im Stromnetz.

Die palaza GmbH hatte die Idee zur Entwicklung einer App, mit der man gezielt steuern kann, dass Elektrogeräte möglichst nur mit Strom aus nachhaltigen Energiequellen geladen werden. Nur wenn der Energiehaushalt im Stromnetz zu mindestens 50 Prozent grün ist, wird ein Gerät tatsächlich aufgeladen. Die switch2green-App unterstützt Nutzerinnen und Nutzer dabei, den eigenen CO2-Fußabdruck zu verbessern.

Die switch2green-App ist der Vermittler zwischen Umweltdose und Server

Bei switch2green handelt es sich um eine programmierbare Steckdose, auch Umweltdose genannt, die sich per App steuern lässt. Die zentrale Verwaltung läuft über einen Server, der die Daten auswertet.

In einem Onboarding-Prozess werden die Umweltdose, das Smartphone und der Server via TCP-Handshake miteinander bekannt gemacht. Dadurch ist die Umweltdose in der Lage, über das Internet zu kommunizieren und Aufgaben voll automatisiert auszuführen. Dieser Konfigurationsvorgang läuft wie bei anderen Smart Home Produkten ab: Das Gerät wird über Bluetooth, WLAN oder spezielle Smart Home Protokolle, wie Zigbi, verbunden. So funktioniert der Onboarding-Prozess mit der switch2green-App:

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Die Umweltdose wird an eine normale Steckdose angeschlossen.

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Die Dose hat bereits ab Werk eine eindeutige Kennnummer und wird nun mit dem Netzwerk verbunden.

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Im nächsten Schritt wird die Verbindung zwischen der App und dem WLAN der Umweltdose hergestellt. Durch Eingabe der WLAN-Daten weiß die Umweltdose, dass sie sich über das WLAN verbinden soll.

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Die Umweltdose ist einsatzbereit: Sie kann per App an- bzw. ausgeschaltet werden. Außerdem können Nutzerinnen und Nutzer die Dose nach ihren persönlichen Präferenzen konfigurieren.

switch2green-App Hardware, Endgerät & Backend Kommunikation

Nach dem Onboarding wird die Umweltdose über den Server ferngesteuert. Die App dient als Konfigurationsoberfläche, über die Nutzerinnen und Nutzer einstellen, wann die Umweltdose ihr Gerät lädt. Das Backend prognostiziert einen Strommix für die kommenden 24 Stunden in die Zukunft – basierend auf Wetterprognosen, typischen Verbrauchswerten und Preisen an der Strombörse. Diese Prognose wird fortlaufend alle 15 Minuten aktualisiert. In einem Diagramm sehen Nutzerinnen und Nutzer auf einen Blick, wann der Strommix am grünsten sein wird, also am wenigsten Strom aus fossilen Energieträgern enthalten wird. Genau dann schaltet die switch2green-Dose den Strom an, um z.B. Saug- und Rasenmähroboter, E-Bikes und Powerbanks aufzuladen.

Für jeden Use Case die richtige Konfiguration

Mit der Switch2green-App lässt sich die Umweltdose in drei Modi einstellen:

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Die Umweltdose ist dauerhaft angeschaltet.

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Die Umweltdose ist dauerhaft ausgeschaltet.

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Die Umweltdose schaltet sich abhängig zum grünen Strommixanteil im Auto-Modus an oder aus.

Der Fokus der App liegt auf dem Auto-Modus. Ist die Umweltdose an, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass auch Strom anliegt. Das ist sowohl abhängig vom Strommix als auch von den persönlichen Einstellungen des Nutzers. Die Idee ist, dass Nutzer eine Umweltdose pro Gerät nutzen. Wir haben zwei Konfigurationsmöglichkeiten für unterschiedliche Use Cases definiert:

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Wie grün soll der Strommix-Anteil sein?

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Zu welcher Uhrzeit soll ein Elektrogerät vollgeladen sein?

1. Konfigurationsmöglichkeit: Wie grün soll der Strommix-Anteil sein?

Abhängig vom vorliegenden Strommix bestimmen Nutzerinnen und Nutzer, wie lang die Umweltdose an oder aus ist. Über eine Einstellung wählen sie aus, zu wie viel Prozent ein Gerät mit nachhaltiger Energie aufgeladen werden soll. Bei einem Strommix mit den besten 25 Prozent beispielsweise, liefert die Umweltdose maximal sechs Stunden Strom – das entspricht jenen 25 Prozent des Tages mit dem grünsten Strommix. Abhängig von Wetter und Jahreszeit ändert sich dieses Zeitfenster von Tag zu Tag.

Der Use Case ist für Geräte wie Staubsaugerroboter oder Laptops gedacht, die zwar Strom brauchen, aber nicht dauerhaft im Einsatz sind. Sie werden nur dann geladen, wenn der Strommix sehr grün ist. In einem frühen Entwurf der App konnte man die Einstellungen über Prozentzahlen vornehmen. In Nutzertests stellte sich jedoch heraus, dass diese Abstufung genau gegenteilig verstanden wurde. Die Annahme war, dass 50 Prozent die beste Wahl sei, während 10 Prozent wie die denkbar schlechteste Wahl erschien. Daher fanden wir gemeinsam eine verständlichere Lösung: Ein Text liefert alle grundlegenden Informationen und erklärt dem Nutzer die Auswahlmöglichkeiten. Die Auswahl selbst erfolgt über Sterne, welche gedanklich an ein Bewertungssystem anknüpfen und den Text visuell stützen:

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Ein Stern entspricht den besten 10 Prozent des Strommixes des Tages (*gut)

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Zwei Sterne entsprechen den besten 25 Prozent (**besser)

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Drei Sterne entsprechen den besten 10 Prozent (***am besten)

In jedem Fall ist der Strommix aus der switch2green-Umweltdose stets besser als der Durchschnitt.

2. Konfigurationsmöglichkeit: Zu welcher Uhrzeit soll ein Elektrogerät vollgeladen sein?

Während der Entwicklungsphase identifizierten wir zusätzliche Use Cases, um die App nutzerfreundlicher zu gestalten: Welche Möglichkeiten bietet die App, wenn ein Elektrogerät zu einem bestimmten Zeitpunkt vollgeladen sein muss?

Für genau solche Fälle gibt es den Deadline-Modus. In dem Modus kann man die Ladedauer und den Ladestopp bestimmen. Wenn wir abends nach einem anstrengenden Arbeitstag mit unserem E-Bike heimfahren und es um 22 Uhr an die Umweltdose hängen, müssen wir nicht befürchten, dass es am nächsten Morgen nicht aufgeladen ist. Der Ladestopp bestimmt die Uhrzeit, zu der das E-Bike aufgeladen sein muss. Wenn wir beispielsweise um sieben Uhr morgens mit dem E-Bike zur Arbeit düsen müssen, hat die Umweltdose ein Zeitfenster von neun Stunden, um das E-Bike mit möglichst grünem Strom zu versorgen. Aus den Backend-Daten wird ermittelt, wann der Strom innerhalb der neun Stunden am grünsten ist. Da ein E-Bike im Normalfall in fünf Stunden aufgeladen ist, würden wir die Ladedauer auf fünf Stunden einstellen. Die Umweltdose wird dann für die vorgegebenen fünf Stunden angeschaltet. Damit der grüne Aspekt von switch2green optimal zum Tragen kommt, sollte die Ladedauer kleiner als die mögliche Ladezeit sein. Sollte die Dauer unabhängig vom grünen Strom nicht erreicht werden (z.B. wenn der Ladestopp, also die Deadline, bereits in zwei Stunden abläuft, obwohl die Ladedauer auf fünf Stunden eingestellt wurde), weist die App aktiv darauf hin.

Wir haben mit einem cross-funktionalen Team aus Mobile Engineers und einer UX-Designerin zusammengearbeitet und waren begeistert davon, dass sich das Team zunächst einmal Zeit nahm, unsere Vision wirklich im Detail zu verstehen. Diese kreative Außenperspektive hat sehr geholfen, die App klar zu strukturieren und in ein tolles, nutzerfreundliches Produkt zu verwandeln.

Markus Ehrenfried, palaza GmbH

Aus komplexen Themen den Kern extrahieren

In drei Graphen bekommen Nutzerinnen und Nutzer eine Übersicht über den Anteil erneuerbarer Energien im Strommix. Der erste Graph zeigt den aktuellen Anteil erneuerbarer Energien. Mit einem Wisch nach rechts sieht die Nutzerin oder der Nutzer den aktuellen Anteil erneuerbarer Energien und zusätzlich, zu welchem Anteil welche Energieart gerade verfügbar ist. Der dritte Graph ist komplexer. Er zeigt Daten aus der Vergangenheit (12 Stunden), der Gegenwart (senkrechter Strich) und gibt eine Prognose in die Zukunft (24 Stunden). Diese Daten kommen aus dem Backend. Ein horizontaler Strich teilt die Anzeige in gute Strommix-Peaks und weniger gute Peaks. Er zeigt an, wann der Energiemix am grünsten ist, sprich zu welchen Uhrzeiten die Umweltdose den nachhaltigsten Strom abgibt.

In Nutzertests stellte palaza fest, dass der sinusförmige Graph kompliziert zu verstehen ist. Die Herausforderung im Design war es, einen komplexen Sachverhalt so einfach wie möglich darzustellen – ohne dabei den Inhalt zu verfälschen. Die Frage, die uns dabei begleitete: Wie können wir die Information so weit auf das Wesentliche reduzieren, sodass Nutzerinnen und Nutzer den Graphen möglichst intuitiv erfassen können?

Unsere Mobile Engineers setzten die Screens technisch sehr nah am ursprünglichen Designvorschlag um. Das gelang durch enge Absprachen und Raum für ausreichend Feedback zwischen UX-Design und der technischen Entwicklung.

switch2green-App Screen Energiemix erneuerbare Energien Anteil

switch2green-App Screen aktueller Energiemix

switch2green-App Screen Energiegraph & Konfiguartionsmodus

Die App, mit der ihr euren CO2-Fußabdruck senkt

Mit switch2green laden Nutzerinnen und Nutzer ihr E-Bike mit grünem Strom statt mit fossilen Energien. Sie bekommen einen transparenten Überblick über die Quellen ihres Stroms und können selbst entscheiden, wie grün ihr Strommix sein soll. Dieser Vision folgend, entwickelten wir die App für unterschiedliche Use Cases. Dabei war es an einigen Stellen notwendig, zwischen dem Kernaspekt Nachhaltigkeit und den Anforderungen des Nutzers abzuwägen. Einerseits verfolgten wir die Vision unseres Kunden, dachten dabei aber immer auch aus Nutzersicht. Denn am Ende des Tages gibt es nichts Ärgerlicheres, als ein Produkt, dass den Nutzer frustriert. Zum Beispiel wenn er sein E-Bike am nächsten Tag nicht benutzen kann, weil es nicht vollgeladen ist.

Switch2green ist bereits in den App Stores erhältlich. Mehr Informationen findet ihr auf www.switch2.green.

Funktionsumfang

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Authentifizierung über Firebase.

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Verbindungsaufbau mit MQTT-Server.

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Wechselseitige Kommunikation zwischen Hardware, Smartphone & Backend.

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Dynamische Generierung von Graphen & Diagrammen aus Echtzeitdaten.

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Leicht verständliches Geräte Onboarding.

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Bezug von Echtzeitdaten aus dem Firestore.