Home Management

Stelle sich jetzt mal jeder vor: August 2015. Ein schöner Sommertag. Man ist auf der Arbeit, hat Pause und ruft auf seinem Smartphone den Energiestatus des Hauses ab. Die Photovoltaikanlage hat heute gut Strom erzeugt, so die Info. Zudem habe die Spülmaschine ihre Arbeit getan, und im Moment heize die Heimanlage das Warmwasser auf – und wenn Letzteres heiß ist, startet der Waschgang wie von Geisterhand, automatisch …
Ist dieses skizzierte Szenario womöglich bloß eine Vision des Haushalts der Zukunft? Mitnichten. Denn der Strommarkt wandelt sich: In den nächsten Jahren wird Energie mit Zusatzinformationen wie Herkunft und Preis ausgeliefert. Dieses intelligente Stromnetz, das sogenannte Smart Grid, läutet eine neue Epoche des Energie- und Gerätemanagements im Haushalt (Home Management) ein. Dem Endverbraucher bleibt dann mehr Raum, Entscheidungen zu treffen. Zum Beispiel hat er die Möglichkeit, nur dann seine Wäsche zu waschen, wenn der Strompreis niedrig ist. Genauso kann man sehen, welche Geräte wie viel Energie verbrauchen. So lassen sich mitunter auch Stromfresser erkennen. Automatische Servicemitteilungen von Haushaltsgeräten und die Steuerung des häuslichen Geräteparks via Smartphone-Display vermitteln dem Anwender außerdem ein Gefühl von Komfort.

Offener Normungsstandard

Was all dies erst ermöglicht, ist ein in Deutschland im Rahmen des Projekts E-Energy entwickeltes Technologiekonzept, EEBus genannt. Der im Kölner Unternehmen Kellendonk als offener Normungsstandard entstandene EEBus ist eine Integrationsplattform, die Haushaltsgeräte intelligent miteinander vernetzt und mit Energielieferanten zusammenschließt. Diese intelligenten Haushaltsgeräte (Smart Appliances) kommunizieren über den EEBus mit dem Stromzähler. Im Klartext: Der Verbraucher stimmt seine Nachfrage mit dem schwankenden Energiepreis, der Energieart und -herkunft ab.

Energie-Effizienz und -Transparenz im Haushalt

Im ersten Schritt sorgt das EEBus-Konzept im Haushalt für eine nachhaltige Energieeffizienz. Die EEBus-Intelligenz stellt sicher, dass der Verbraucher regenerativ erzeugte Energie optimal nutzt. Der Kunde erhält einen Überblick über die derzeitigen Stromtarife und soll so seinen Energieverbrauch überblicken. Dieses technologische Konzept stößt in der Industrie auf breite Unterstützung; zumal der EEBus unauffällig im Hintergrund agiert, ohne den autonomen Markenauftritt der einzelnen Gerätehersteller zu tangieren. Bekannte Unternehmen wie Busch-Jaeger, LG, SMA oder Texas Instruments sind bereits Kooperationspartner.

EEBus: die Technologie

Der EEBus verbindet die digitalen Datenzentralen (MUC, Smart Meter, Energy Management Gateway) mit den Kundengeräten, angefangen bei weißer Ware, über Wärmepumpen bis hin zu Wechselrichtern. Dieser Prozess kann nur mit einem plattformunabhängigen Konzept gelingen. Der EEBus stellt deshalb eine Kombination aus existierenden Bussen, beispielsweise KNX und dem eng verwandten M-Bus dar, plus der drahtlosen Verbindung auf Basis von 802.15.4, beispielsweise ZigBee. Gleichzeitig ist der EEBus offen für weitere drahtlose beziehungsweise drahtgebundene Schnittstellen. Eine Kommunikation zwischen dem Kühlschrank in der Küche, der Wärmepumpe im Keller und dem Smart Meter kann nur durch eine drahtgebundene Kommunikationsstrecke garantiert werden. Um diese Vernetzung auch mit vorhandenen Infrastrukturen umzusetzen, ist eine robuste und ausreichend dimensionierte Powerline-Kommunikation für den EEBus eine Schlüsselstütze. Um den zukünftigen Anforderungen gewachsen zu sein, haben die Entwickler den KNX um ein weiteres Übertragungsmedium erweitert: KNX PL+. Dies ist eine OFDM-modulierte Powerlineverbindung im CENELEC B-Band. Durch die Realisierung zweier unabhängiger Datenkanäle im gleichen Frequenzband ist KNX PL+ interoperabel und abwärtskompatibel zu der jetzigen KNX-PL-Lösung. Die Parallelität der einzelnen Kommunikationsprotokolle bedingt die Notwendigkeit einer vermittelnden Instanz, den Core (Network Layer). Dieser hat zwei Aufgaben: Einerseits die Übersetzung der externen Steuerungsimpulse, also über IP transportierte Botschaften wie ‚Strom ist billig‘, in das jeweilige Protokoll mit den entsprechend angeschlossenen Endgeräten. Andererseits die Umsetzung von Lastmanagement-relevanten Informationen und Befehlen zwischen den einzelnen EEBus-Kommunikationsadaptern KNX, ZigBee und IP (Mapping). Der EEBus ist folglich in erster Linie als Abstraktionsschnittstelle für Energy-Management-spezifische Funktionen des KNX, ZigBee und IP Ansatzes gedacht. Die Anwendungsfälle im Rahmen von Smart Grid und Smart Home erfordern jedoch eine Protokollerweiterung. Vor allem Preisinformation, Metering-Daten, Geräte-Klassifizierungen und Eigenschaften (‚Kann meine Waschmaschine an Lastmanagement teilnehmen?‘, ‚Kann meine intelligente Steckdose den Verbrauch messen?‘) aber auch die Umsetzung der jeweiligen Lastverschiebungsbefehle (‚Reduziere deinen Energieverbrauch in den kommenden 30 Minuten‘) werden mit dem EEBus in den jeweiligen Protokollen ergänzt und dem Standard hinzugefügt.