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Smart Watts – EE-Bus im Feldversuch

Bild 1. Über eine I-Pad-App können private Verbraucher ihren Energieverbrauch selbst beobachten und steuern

Bild 2. Der Smart-Watts-Aufbau bildet das europä­ische Verständnis des Mandats M490 zu Smart-Energy-Systemen ab

Die Bundesregierung probt gemeinsam mit Unternehmen die Zukunft der Energieversorgung. Dazu gehört der Smart-Watts-Feldversuch in Aachen mit 250 privaten Haushalten. Die EE-Bus-Technologie, die dort für die Vernetzung aller technischen Geräte zum Einsatz kommt, könnte schon bald Grundlage für die Entwicklung eines intelligenten Stromnetzes und auch inter­nationaler Standard werden.

Der Anteil der erneuerbaren Ener­gien an der Stromerzeugung hat sich in Deutschland während der vergangenen zehn Jahre mehr als verdreifacht, von 7,5 % (2003) auf über 25 % (Ende 2012). Und im Rahmen der Energiewende wird der Anteil weiter steigen.
Eine der Herausforderungen, die die Energiewende mit sich bringt, ist das mögliche Auseinanderklaffen von Verbrauchs- und Produktionsspitzen. Es drohen Netz-Ungleich­gewichte und großflächige Stromausfälle, sogenannte Blackouts, beispielsweise, wenn zum Zeitpunkt einer Spitzen­nachfrage zu wenig ­regenerative Energien produziert werden. Liefern andererseits die inzwischen 1,3 Millionen Photovol­taik-Anlagen in Deutschland an sonnigen Tagen Strom auf Hochtouren und weht gleichzeitig der Wind, müssen für die überschüssige Energie kurzfristig Abnehmer – notfalls auch im Ausland – gefunden werden.

Ende des babylonischen Sprachwirrwarrs
Unter den neuen Bedingungen ist eine effiziente Stromversorgung nur möglich, wenn der Verbrauch mit der unstetigen Produktion harmonisiert wird. Dies gilt auch für eine möglichst effiziente Nutzung des selbst produzierten Stroms, etwa mit Solaranlagen, (Stichwort: Intelligenter Strom­eigenverbauch). Für ein funktionierendes Smart Grid muss die Energiewelt, die Erzeugung, Distribu­tion und Handel umfasst, mit eindeutigen und schnellen Informa­tionen über die Art und Höhe des Stromverbrauchs versorgt werden. Erschwert wird das jedoch, da zwischen den Geräten bzw. Maschinen auf Verbraucherseite ein baby­lonisches Sprachwirrwarr herrscht. Um dieses zu beseitigen, hat das Kölner Unternehmen Kellendonk die Vernetzungstechnologie ­“EE-Bus”:http://www.eebus.org/eebus-initiative-ev/ entwickelt. Mit dieser Middle­ware erfolgt der Datenaustausch hersteller­unabhängig nicht nur zwischen den einzelnen elektrischen Geräten bzw. Maschinen (vertikales Vernetzungskonzept für unterschiedliche Feldbussysteme), sondern auch mit den Energieversorgern (hori­zontales Vernetzungskonzept). Abhängig vom momentan verfügbaren Energieangebot lässt ­Peter Kellendonk, Gründer und Geschäftsführer von Kellen­donk Elektronik, EE-Bus-Anreizgrößen an den Verbraucher übermitteln, die ihn zu einer Verschiebung seines Verbrauchsverhaltens bewegen. Das erlaubt ­eine optimale und effiziente Steuerung. Die damit mögliche nachhaltige Lastverschiebung ist eine wichtige Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende und eine effiziente Nutzung des selbst produzierten Stroms.

Komplexe Zusammenführung unterschiedlicher Akteure
Eine grundsätzliche Umstellung des Energiemanagements ist also notwendig. Doch die Zusammenführung der unterschiedlichen Akteure zu einem Gesamtsystem ist in der Praxis komplex. Deshalb probt die Bundesregierung gemeinsam mit Unternehmen die Zukunft der Energieversorgung. Dazu gehört der Smart-Watts-Feldversuch in Aachen mit 250 privaten Haushalten. Zusammen mit dem lokalen Energieversorger Stawag testet das Smart-Watts-Konsortium unterschiedliche Dienste, Konzepte und Produkte. Die teilnehmenden Haushalte werden mit einer intelligenten Metering-Infrastruktur (bestehend aus digitalen Stromzählern und Metering-Gateways), einem (technologieübergreifenden) Energiemanagement-Gateway und intelligenten Haushaltsgeräten ausgestattet. Die Verbindung, sowohl extern zur Energiewelt (IP-basierend) als auch intern (nicht IP-basierend) zu den einzelnen Geräten, erfolgt über den EE-Bus. Das Projekt zeigt somit exemplarisch die Verbindung der IP-Welt (Energiewirtschaft) mit der Nicht-IP-Welt (Hausvernetzung).

Durch die Vernetzung von Verbrauch und Erzeugung in einem einzigen Informationsnetz werden den Markt­akteuren somit zeitnah, sich ständig anpassende Ist-Daten zum Energieangebot in Form von Anreizgrößen (den sogenannten Smart Watts) angeboten, um hierauf aufbauend den Verbrauch äquivalent zu steuern. Als Steuerzentrale für den Feldtest hat Kellendonk Elektronik zusammen mit dem langjährigen Partner der E.G.O. Elektro Gerätebau GmbH Oberderdingen ein Energiemanagement-Gateway entwickelt.

Das Kostensignal, also die Preisentwicklung für die kommenden Stunden an jeder Steckdose, an der ein Gerät angeschlossen ist, soll Privathaushalte zu einer systemkonformen Lastverschiebung motivieren. Das wirkt der Volatilität des Energieangebots entgegen und stabilisiert somit das Stromnetz. Um dieses nützliche Verhalten der privaten Haushalte zu fördern, ist eine bequeme und einfache Steuerung der Funktionen notwendig. Dafür hat Kellendonk Elektronik eine I-Pad-App entwickelt, die dem Kunden auf anschauliche Weise die notwendigen Informationen darstellt sowie eine einfache und komfortable Bedienung ermöglicht. Denn: Für die Kunden muss das Mitmachen beim Smart Grid so bequem wie möglich sein, sonst scheitert der Umbau der Energieversorgung.

Kellendonk Elektronik beim Aachener Feldversuch auch mit anderen Partnern zusammen. Von Vaillant und Alphainnotec werden beispielsweise Wärmepumpen eingesetzt. Diese ermöglichen dank der Speicherfunk­tionen die Verschiebung ihres Energieverbrauchs. Weiße Ware mit intelligenten Zusatzfunktionen, von der Waschmaschine bis zum Gefrierschrank, werden von LG, Miele und Liebherr über den EE-Bus intelligent in ein Last­management eingebunden. Und eine intelligente Haussteuerung, die nicht nur Kosten spart, sondern dank der neuen Gerätevernetzung gleichzeitig mehr Wohnkomfort ermöglicht, wird gemeinsam mit Busch-Jaeger getestet. In Aachen ist somit in Zusammenarbeit mit dem Energiemessungs-Spezialisten NZR und den weiteren Projektpartnern RWTH Aachen, PSI Energy Markets, Soptim, Utilicount und der Stawag das Energiesystem der Zukunft entstanden, als Einheit aus Smart Grid und Smart Home.
P. Kellendonk: „So bringt uns der Feldversuch in Aachen wichtige Praxiserfahrungen, die wir zur Optimierung des Zusammenspiels aller Akteure beim intelligenten Energiemanagement nutzen können.“ (ih)

EE-Bus-Details
Beim EE-Bus handelt es sich um eine normierte, neu­trale Middleware, die es ermöglicht, unterschiedliche, vorhandene Kommunikationsarten einzubinden. Dabei ist sie auch einheitliche Schnittstelle für Energieversorger und Entwickler von Applikationen und Mehrwertdienstleitstern. Somit ermöglicht es die EE-Bus-Technologie, auch die bisherigen Sprachen, von KNX über ­En­ocean bis Zigbee, weiterhin zu nutzen.

Es ist geplant, den EE-Bus international zum Standard zu erheben. Deshalb arbeitet die Initiative EE-Bus, in der sich viele Akteure der Energie- und Elektrowirtschaft zusammengeschlossen haben, nicht nur in Deutschland und Europa aktiv bei Normungsverfahren mit, sondern auch in Amerika oder Asien. Ziele sind eine weltweite Normung und Inter­operabilität. Wie konsequent dieser Anspruch verfolgt wird, zeigt auch der Aachener Feldversuch. Die Smart-Watts-Systemarchitektur entspricht dem europä­ischen Verständnis des Mandats M490 zu Smart-Energy-Systemen.

Teilnehmer des Smart-Watts-Feldversuchs

  • Forschungsinstitut für Rationalisierung e. V., verantwortlich für das Teilprojekt Smart Architecture: www.fir.rwth-aachen.de
  • Kellendonk Elektronik GmbH, verantwortlich für das Teilprojekt Smart Demand EE-Bus: www.kellendonk.de
  • PSI Energy Markets GmbH, verantwortlich für das Teilprojekt Smart Portfolio: www.psi-energymarkets.de
  • Soptim AG, verantwortlich für das Teilprojekt Smart Market: www.soptim.de
  • Stawag, Stadtwerke Aachen AG, verantwortlich für den Feldversuch in der Modellregion Aachen: www.stawag.de
  • Utilicount GmbH & Co. KG, Konsortialführer und verantwortlich für das Teilprojekt Smart Metering: www.utilicount.com

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Autor: Til Landwehrmann ist Geschäftsführer der Initiative „EEBus e. V.“