App zur Förderung von erzeugungsabhängigem Stromverbrauch
Bei der Themenwahl für meine Bachelorarbeit war es mir grundsätzlich wichtig, ein echtes Problem zu lösen - schließlich gibt es davon genug auf der Welt und es wäre Verschwendung, freie gestalterische Kapazitäten nicht dafür einzusetzen. Aufgrund meines elektrotechnischen Backgrounds und meinen starken Ambitionen für Klimaschutz war es für mich schnell klar, dass sich meine Arbeit um die Energiewende drehen sollte. Ein zwar eher ungewöhnliches und nicht gerade das sexieste Thema für eine Abschlussarbeit im Designbereich, jedoch finden hier in den nächsten Jahren große Transformationen statt, die durch Design mitgestaltet werden können.
Thematisch findet sich meine Arbeit deshalb im Eco-Social Design wieder - Gestaltung mit und für die Gesellschaft zur Lösung ökologischer Probleme. Nicht das Produkt - wie in diesem Fall eine App - steht dabei im Mittelpunkt der Gestaltung, sondern wie Menschen durch es befähigt werden, einen wirksamen Beitrag zur Bewältigung von Krisen und Missständen zu leisten. Während meiner Recherche setzte ich mich deshalb mit Nachhaltigkeits-Psychologie und Transformations-Design auseinander, um ein psychologisch fundiertes User Experience Konzept für eine Lastverschiebungs-App zu entwickeln.
Energiewende
Technologische und soziale Transformation
Beim Thema Energiewende denkt man zunächst an Windräder, Photovoltaik-Anlagen, E-Mobilität und Wasserstoff. Auch mir als (Schwachstrom-)Elektroniker waren viele Herausforderungen dieser großen Transformation unbekannt. Bei einem Besuch unseres lokalen Energieversorgers und Netzbetreibers in Coburg ließ ich mich deshalb von Experten für Elektrizitäts-Netze über den aktuellen Stand, Zusammenhänge und zukünftige Veränderungen aufklären.
Ich verfolgte dabei einen Ansatz, den ich schon selbst einige Jahre im eigenen Alltag umsetzte: Stromverbräuche in Zeiten mit viel Wind- und Solarstrom im Netz zu verschieben, damit der Strom dafür möglichst klimafreundlich erzeugt wird. In der Energietechnik wird dieses Prinzip "Demand Side Management" bzw. "Lastverschiebung" genannt.
Erzeugungsabhängiger Verbrauch
Bedeutung, Potentiale und Hemmnisse
In der Industrie gibt es bereits zahlreiche Anwendungen von Lastverschiebung. So können etwa energieintensive Aluminiumwerke ihren Strombedarf über mehrere Stunden ohne Beeinträchtigung des Elektrolyse-Prozesses anpassen und eine
"Virtuelle Batterie" mit der Kapazität eines mittelgroßen Pumpspeicherwerkes bereitstellen.
Auch in Privathaushalten schlummern ungenutzte Potentiale. Waschmaschinen, Geschirrspüler oder Trockner können meist problemlos zu einer anderen Zeit eingeschaltet werden. Allein diese drei Geräte machen über 20% des Strombedarfes eines Haushaltes und damit etwa 5% von ganz Deutschland aus.
Im Vergleich zur Industrie gibt es jedoch über 40 Millionen Verbrauchsstellen, die mit vernetzten Messeinrichtungen und smarten Endgeräten ausgestattet werden müssen. Ein enormer Kosten-, Ressourcen- und im Sinne des Klimaschutzes auch sehr kritischer Zeitaufwand. Zusätzlich müssen in der Gesellschaft für diese Maßnahme Bewusstsein und Akzeptanz geschaffen, politische Rahmenbedingungen gesetzt und der Strommarkt so umgestaltet werden, damit auch finanzielle Anreize entstehen.
Dabei wird der Effekt von erzeugungsabhängigem Verbrauch mit jedem weiteren Windrad größer, Elektroautos und E-Bikes sind immer weiter verbreitete Verbraucher in Haushalten und durch mehr Home-Office sowie neue Arbeitszeitmodelle erhöht sich die Flexibilität bei der Gerätenutzung.
Jedoch ist der Zusammenhang zwischen Einschaltzeitpunkt und den Emissionen bei der Stromerzeugung selbst unter sehr nachhaltig lebenden Menschen kaum bekannt. Darum ist es wichtig, Menschen darüber aufzuklären, da dies nicht nur den persönlichen Stromkonsum, sondern auch die Wahl des Stromtarifes, Investitionen in Smart Home Systeme und energiepolitische Entscheidungen beeinflusst.
Warum erzeugungsabhängiger Stromverbrauch?
Unabhängiger von fossilen Kraftwerken
Es wird weniger Regel- und Reserveleistung durch klimaschädliche Kraftwerke benötigt. CO2-Emissionen z.B. während Dunkelflauten können damit einfach reduziert werden.
Weniger Speicher nötig
Das Speichern elektrischer Energie ist noch teuer, ressourcenaufwändig und immer mit Verlusten verbunden. Auch wird es noch lange dauern, bis ausreichend Kapazitäten vorhanden sind. Passt sich der Verbrauch an die Erzeugung an, muss weniger Strom gespeichert werden.
Erneuerbare Energien unterstützen
Durch eine erhöhte Stromnachfrage während Wind- und Solaranlagen viel einspeisen können bleibt der Börsenstrompreis stabiler. Erneuerbare Energien können dadurch noch wirtschaftlicher betrieben werden.
Mehr lokalen Strom nutzen
Passt sich der Verbrauch an die lokale Stromerzeugung an, muss weniger Strom über weite Strecken übertragen werden. Leitungsverluste und die Zahl neuer Stromtrassen werden reduziert.
NACHHALTIGKEITS-PSYCHOLOGIE
Ziel der App ist es, eine dauerhafte Verhaltensänderung bei den Nutzer:innen zu erreichen. Darum arbeitete ich mich zunächst in das psychologische Modell des nachhaltigen Handelns ein. Es beschreibt, welche Vorraussetzungen für eine solche Änderung im Verhalten notwendig sind, wie diese verstärkt und eingesetzt werden können und welche Hemmnisse existieren.
Diese psychologischen Grundlagen gaben mir Verständnis für bekannte Elemente aus anderen Apps und öffneten mir Räume für Ideen, mit denen diese Vorrausetzungen in meinem Entwurf erfüllt werden können. Aber auch wie Probleme wie etwa der Rebound-Effekt oder Reaktanz vermieden werden können.
Auch konnte ich mit der Theorie hinter diesem Modell besser geeignete Zielgruppen identifizieren und verstehen, um damit wirkungsvolle Elemente für das User Experience abzuleiten.
Das Modell lieferte mir eine Grundstruktur für ein Mindmap, welches ich über mehrere Phasen des Designprozesses ergänzte, weiterentwickelte und mir schließlich als Basis für ein psychologisch fundiertes UX-Konzept nutzen konnte.
Als besonders entscheidend für die Förderung von erzeugungsabhängigem Stromverbrauch stellten sich zwei Aspekte aus dem psychologischen Modell heraus:
Soziale Normen lassen sich in Soll- und Ist-Normen unterscheiden, welche das von der Gesellschaft erwartete und das in der Gesellschaft beobachtbare Verhalten beschreiben. Sie sind laut vieler psychologischer Studien oft wirksamer als monetäre Anreize oder offizielle Gesetze und Regelungen. Die App und das dazugehörige Marketing müssen aufzeigen, dass – im Idealfall das direkte soziale Umfeld – sich im Stromkonsum an Erneuerbare Energien anpasst. Es muss also ein Rahmen geschaffen werden, in dem Nutzer:innen das Verhalten anderer wahrnehmen und ihr eigenes zeigen können.
Auch bestehende
Gewohnheiten spielen bei Verhaltensänderung im Alltag eine große Rolle: Haushaltsgeräte werden zum Teil seit Jahrzehnten zu eingespielten Zeiten in Betrieb genommen, ohne äußere Entscheidungsfaktoren mit einzubeziehen. Diese Routinen können aber durchbrochen werden, indem die ohnehin meist langweiligen Alltagsaufgaben mit etwas Neuem belegt werden. Mit sozialen Interaktionen und einem spielerischen Ansatz sollen diese spannender gestaltet und die Selbstaufmerksamkeit erhöht werden.
Desweiteren wurde das "Hakenmodell" von Nir Eyal herangezogen. Es beschreibt, wie Menschen zunächst durch äußere und später durch innere Auslöser mit einer Handlung-Investition-Belohnung Schleife zu einer langfristigen Nutzung motiviert werden können.
Nutzungsphasen
Das UX-Konzept soll langfristig einen gesellschaftlichen Transformationsprozess für die Energiewende unterstützen und lässt sich in mehrere Phasen einteilen. Das zu gestaltende Nutzungserlebnis beginnt dabei schon vor der Installation der App mit dem
Marketing. Es gilt initiale Zielgruppen zu erreichen, Aufmerksamkeit und Begeisterung für das Thema zu schaffen und Informationen zu energietechnischen Zusammenhängen leicht verständlich aufzubereiten. Dies soll hauptsächlich über Soziale Medien und gegenseitiges Anwerben erfolgen.
In der explorativen Phase können die Funktionen der App und das eigene Potential für Lastverschiebung kennengelernt werden. Es werden Tipps für eine einfache Umsetzung gegeben und durch Interaktion und das Anwerben von Freund:innen neue soziale Normen etabliert. Ebenso werden Möglichkeiten für weiteres Engagement wie die Investition in eine Balkonsolaranlage, der Beitritt zu einer Energiegenossenschaft oder der Wechsel zu einem dynamischen Stromtarif aufgezeigt.
Sowohl kurz- als auch langfristig soll die App eine
Integration von erzeugungsabhängigem Stromverbrauch in den eigenen Alltag erleichtern und neue Gewohnheiten prägen. Das anfangs intensive Nutzungserlebnis rückt dabei immer mehr in den Hintergrund. Stattdessen muss die App als performantes, praktisches Werkzeug dienen, welches nur noch wenig Aufmerksamkeit erfordert. Dabei bleiben Nutzer:innen über ihren Beitrag zur Energiewende informiert um eine motivierende Selbstwirksamkeit zu erfahren.
Um eine Deinstallation und damit ein vollständiges Verschwinden des angepassten Stromkonsums aus dem Alltag zu vermeiden, soll sich die App auf eine rein passive Nutzung reduzieren lassen. Sie benachrichtigt nur noch über Zeiträume mit sehr viel oder sehr wenig klimafreundlichen Strom im Netz oder beschränkt sich auf kompakte Widgets, welche die nötigen Informationen bereitstellen.
Planungstool
Interaktives Diagramm einer Strommix-Prognose
Eine Anzeige des aktuellen und prognostizierten Strommixes ist das wichtigste Feature der App, denn sie stellt die Informationen dar, welche Nutzer:innen zur Wahl passender Einschaltzeiten in ihrem Alltag benötigen.
Die Zusammenhänge im Stromnetz sollen dabei zum besseren Verständnis visualisiert und die Effekte der Lastverschiebung aufgezeigt werden . Als leicht verständliche Größe wurde der Anteil Erneuerbarer Energien gewählt. Um diese Prozentangaben einordnen und schnell bewerten zu können, sollen zusätzlich Ampelfarben genutzt werden.
Zur Darstellung wurde ein vertikal scrollbares Balkendiagramm ausgewählt, welches für jede Stunde den Anteil Erneuerbarer Energien grafisch anzeigt. In diesem interaktiven Diagramm sind die Balken einzeln antippbar, um Details zum Strommix und den Emissionen einzusehen oder Geräte einzutragen.
UI Testing
Beim Testen des Interfaces lag der Fokus auf der intuitiven Bedienbarkeit des Planungstools, da dieses ein zentrales, aber in dieser Form unbekannte Feature darstellt. Zusätzlich wurde die Verständlichkeit des Intros sowie der angezeigten Werte in der Statistik überprüft und in einem offenen Gespräch die allgemeine Anwendung im Alltag thematisiert.
Da meine Bachelorarbeit mitten in der Corona-Pandemie stattfand, konnten nur teilweise UI Tests in Präsenz durchgeführt werden. Bei den Präsenztests unter Mitbewohnern, Familie und im Freundeskreis wurden die Interaktionen und Gespräche bei aktivierter Touch-Anzeige mit einem Screen-Recorder auf meinem Smartphone aufgezeichnet. Die remote durchgeführten Tests wurden am PC über die verwendete Video-Meeting Plattform aufgenommen, wobei die Proband:innen ihren Bildschirm mit dem geöffneten Online-Prototypen teilten.
Anhand der Aufzeichnungen konnten alle Aktionen, Fragen und Kommentare im Nachhinein detailiert ausgewertet werden. Probleme, Missverständnisse und Unklarheiten aller Proband:innen wurden dabei auf jedem Screen notiert. Diese Übersicht machte es einfach, den Prototypen aufgrund der Erkenntnisse immer weiter zu optimieren. Auf diese Weise wurden insgesamt 7 Tests in 3 Korrekturschleifen durchgeführt.
Finaler Entwurf
Intro
Beim ersten Start der App wird den Nutzer:innen das nötige Problem- und Handlungsbewusstsein vermittelt, um sie zum erzeugungsabhängigen Stromverbrauch zu motivieren und das Prinzip der Lastverschiebung zu verstehen. Dazu werden die komplexen Zusammenhänge unseres Stromnetzes stark vereinfacht in eine "Energieinsel" geframed und die Nutzer:innen durch Storytelling und Empathie auch emotional angesprochen.
Sie versetzen sich dabei in die Lage eines Bewohners einer einsamen Insel, der abgekoppelt vom Stromnetz seine Waschmaschine betreiben möchte. Je nach Wetter und Tageszeit muss dabei zusätzlich ein qualmender Dieselgenerator in Betrieb genommen werden.
Im weiteren Intro wird der Effekt von erzeugungsabhängigem Stromverbrauch in Zahlen verdeutlicht, wobei verschiedene Situationen ausprobiert werden können. Durch das Antippen der Balken wird an dieser Stelle auch subtil eine Einführung in die Nutzung des Planungstools gegeben.
Nachdem Geräte ausgewählt wurden, die man zur Lastverschiebung nutzen will, wird noch ein erstes, einfaches Ziel vorgegeben. Hintergrundinfos dazu helfen diesen Zielwert besser einordnen zu können.
Planung
Im Planungsbereich werden passende Zeitpunkte zur Erinnerung ausgewählt oder Geräte direkt auf die Strommix-Balken gezogen. Ein nachträgliches Ändern ist durch Halten und Ziehen bzw. Antippen der Geräte-Symbole möglich. Durch Animationen und Mikrointeraktionen wurde dieses Feature intuitiv, verspielt und zeiteffizient gestaltet.
Längerfristige Planungen sind durch die Übersicht für mehrere Tage möglich, durch die auf einem Blick passende Zeiträume gefunden werden können.
Bei hoher Flexibilität der Gerätenutzung können im Planungstool durch das Setzen eines Filters nur die Stunden mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien angezeigt werden.
Benachrichtigungen weisen auf das Einschalten von eingeplanten Geräten hin oder ermöglichen ein direktes Verschieben der Gerätenutzung. Ebenso gibt die App Hinweise bei besonders viel klimafreundlichen Strom im Netz oder weist bei Dunkelflauten auf Stromsparen hin.
Statistik
In der persönlichen Statistik wird der spezifische Strommix einzelner oder aller eingetragenen Geräte angezeigt. Dies gibt Rückschluss, bei welchen Geräten noch Potential besteht. Dynamisch eingeblendete Tipps unterstützen die Nutzer:innen dabei, ihren Ziel-Strommix zu erreichen.
Um den Rebound-Effekt zu vermeiden wird das theoretische CO2-Budget eines Menschen auf einzelne Haushaltsgeräte herunter gebrochen. Werden die Geräte sparsam genutzt und dabei hauptsächlich klimafreundlicher Strom verwendet, wird das Budget entsprechend langsamer aufgebraucht. Der eigene Stromkonsum wird in diesem spielerischen Ansatz also durch zwei begrenzende Faktoren neu erlebt.
Ein langfristiges Verfolgen der eigenen Entwicklung wird im unteren Bereich der Statistik möglich. Alle dargestellten Werte können mit dem Sharepic-Generator auch in Sozialen Netzwerken geteilt werden.
Peak-Buddies
In Analogie zum Stadtradeln können sich Menschen in der PeakPick App zu Teams oder Haushalten zusammen schließen und gemeinsam CO2-Emissionen bei der Nutzung von Haushaltsgeräten reduzieren.
Der persönliche Strommix ist dabei von den Mitgliedern des Teams bzw. eigenen Haushaltes einsehbar wodurch auch eine neue Ist-Norm im eigenen sozialen Umfeld beobachtbar wird.
Um etablierte Social Media Plattformen mit anzuknüpfen können aus der App heraus Sharepics erstellt oder vordefinierte Nachrichten verschickt werden, etwa um Freund:innen einzuladen, eigene Erfolge zu teilen oder auf Zeitpunkte mit viel grünem Strom hinzuweisen.
Aber auch in der App selbst können sich Nutzer:innen durch Mini-Interaktionen anfeuern, loben oder Tipps geben.
Widgets
Ziel der Anwendung ist es, Menschen durch ein unterhaltsames Konzept und sozialen Interaktionen für einen erzeugungsabhängigen Stromverbrauch zu sensibilisieren. Langfristig soll ein bewussterer Umgang mit Erneuerbarer Energie gefördert werden, wobei Nutzer:innen mit den nötigsten Informationen zum angepassten Stromkonsum versorgt und die Features zur anfänglichen Sensibilisierung weitgehend irrelevant werden.
Eine gewohnheitsprägende Interaktion erfolgt ausschließlich über Widgets, die bei der alltäglichen Smartphone-Nutzung betrachtet werden und über Benachrichtigungen zu Zeitpunkten mit besonders viel bzw. besonders wenig regenerativ erzeugtem Strom im Netz.
Die Widgets geben dabei kompakt Auskunft über den aktuellen Anteil Erneuerbarer Energien und in welchem Zeitraum viel klimafreundlich erzeugter Strom verfügbar ist. Während der frühen Nutzungsphasen der App wird auf die Einrichtung und die Vorteile von Widgets hingewiesen.
Prototyp
Ein Prototyp des UI-Tests kann hier ausprobiert werden:
Klick-Prototyp
Hinweis: Nur die für die Tests notwendigen Screens und Schaltflächen sind verfügbar!
Strommix-Prognose in Social Media
Auch wenn die App selbst nicht realisiert werden konnte, wollte ich die Idee, die Gesellschaft für erzeugungsabhängigen Stromverbrauch zu sensibilisieren, weiterverfolgen. In Sozialen Netzwerken wie Instagram, Facebook, Mastodon und LinkedIn poste ich jeden Abend eine aus den öffentlichen Stromdaten generierte Infografik, welche den prognostizierten Strommix des nächsten Tages anzeigt.
Hinzu kommen situationsabhängige Texte, die zusammen mit der Grafik von einer PHP-Webseite erstellt und dann manuell auf den jeweiligen PeakPick Accounts gepostet werden.
Als Hintergrundbilder werden Drohnenaufnahmen verwendet, die mir auf Anfrage von (Windrad-)Fotografen freundlicherweise zur Verfügung gestellt werden.
Die tägliche Strommix-Prognose von PeakPick gibt es auf folgenden sozialen Netzwerken:
