Der EEBus und wie Interoperabilität im IoT funktioniert

| Autor / Redakteur: Hendrik Härter / Nico Litzel

Energie steuern im Internet der Dinge: Der EEBus vernetzt Geräte, die kommunizieren. Er entwickelt sich aus einer reinen Heim- und Gebäudeanwendung in Richtung eines Smart Grid.
Energie steuern im Internet der Dinge: Der EEBus vernetzt Geräte, die kommunizieren. Er entwickelt sich aus einer reinen Heim- und Gebäudeanwendung in Richtung eines Smart Grid. (Bild: EEBus.org)

Über den EEBus kommunizieren Geräte, wenn es um Energieeffizienz geht. Doch das Internet of Things nimmt erst langsam Gestalt an und Strukturen entwickeln sich. Was das für den EEBus bedeutet und welche Perspektiven dieser hat, zeigt der Beitrag.

Wenn zwei Geräte unterschiedlicher Hersteller und Branchen miteinander über den intelligenten Einsatz von Energie kommunizieren, dann tun sie das über den EEBus-Standard.

Mit diesem Satz, oder dem noch kürzeren Slogan „Speak Energy!“ lässt sich die Mission der EEBus-Initiative auf den Punkt bringen: Heizungen, Wärmepumpen, Haushaltsgeräte mit hohem Stromverbrauch, E-Auto-Ladetechnik, Photovoltaikanlagen, Hausspeicher wie auch Energiemanager und Smart-Home-Systeme können mit dem im Standard EEBus verankerten Kommunikationsregeln über Hersteller- und Branchengrenzen hinweg kommunizieren, und tun das schon heute in existierenden Produkten. Perspektivisch entwickelt sich der EEBus-Standard aus der reinen Heim- und Gebäudeanwendung heraus weiter in Richtung Smart Grid.

Damit echte Interoperabilität möglich wird

Um echte Interoperabilität zu gewährleisten, sind zwei Dinge nötig: Die Kommunikation zwischen Geräten in verschiedenen Bereichen der Haustechnik muss für alle beteiligten Komponenten verständlich sein. Und sie muss mit allen Vernetzungsstandards nutzbar sein – ähnlich einem Text, der sich als Brief, in einer E-Mail oder als Sprachmeldung übertragen lässt. Entscheidend ist, dass der Inhalt nicht verändert wird. Daher ist EEBus so konzipiert, dass der Standard seine universelle Sprache für Energie über alle wichtigen vorhandenen oder zukünftigen Smart-Home-Kommunikationsstandards transportieren kann und dabei keinen Netzwerkstandard und kein Übertragungsmedium vorgibt.

Um diesen Anspruch einzulösen, stellt EEBus verschiedene Werkzeuge für die Kommunikation zwischen Geräten auf verschiedenen Protokollebenen bereit und lässt sich in bestehende Netzwerkstandards einbinden. Grundsätzlich orientiert sich EEBus an dem von der EU beauftragten „Smart Grid Architecture Model“ (SGAM, EU Mandat M490, 2012) und dem daraus abgeleiteten „Home and Building Architecture Model“ (HBAM) der Deutschen Kommission für Elektrotechnik (DKE). EEBus greift die für die Interoperabilität wichtigsten Protokollebenen heraus und bietet darin Lösungen für Energie-Anwendungen (Bild 1).

Zuoberst geht es um geschäftliche Belange: Wie kann beispielsweise die Warmwasser-Anlage auf Energie zugreifen, wenn sie am günstigsten oder wenn genügend Energie von der Photovoltaikanlage verfügbar ist? Es geht darum, Energie möglichst intelligent und effizient zu nutzen. Aus solchen sehr abstrakten Anforderungen auf Businessebene entstehen dann konkrete Use Cases.

Der Use Case entscheidet, was standardisiert wird

Der Use Case kommt in der Entwicklung eines Standards für EEBus als Erstes. Die Mitgliedsfirmen erarbeiten in branchenübergreifenden Arbeitsgruppen die Anwendungsfälle. Dazu gehört etwa das Zusammenspiel zwischen Heizungs-, Photovoltaikanlagen, Energiemanagern und User Interface, wie Smartphones. Beschrieben wird vom einfachen Bedienen über ein Smart-Home-System bis zur Optimierung unter Energiegesichtspunkten. Dabei legen Marketing- und Produktmanager – und wohlgemerkt: nicht allein Entwickler – in natürlicher Sprache fest, welche Informationen für den jeweiligen Use Case zwischen den Systemen unterschiedlicher Hersteller ausgetauscht werden sollen, und welche Datensätze in der Hoheit der einzelnen Hersteller bleiben.

Ein Smart-Home-System kann mit Informationen zur An- oder Abwesenheit der Bewohner die Betriebsart der Heizungstherme beeinflussen. Oder eine Wärmepumpe kann mit dem Energiemanager einer Photovoltaikanlage aushandeln, wann sie ihren Warmwasserspeicher auflädt, um den Eigenverbrauchsanteil zu maximieren.

SPINE als technisches Rückgrat der Kommunikation

Im nächsten Schritt werden die für den jeweiligen Use Case benötigten Informationen in eine Syntax mit Datensätzen und Befehlen übersetzt. Dafür nutzt der EEBus-Standard sein technisches Gerüst SPINE = Smart Premises Interoperable Neutral Message Exchange. Das beudeutet sinngemäß übersetzt der „plattformunabhängige Austausch von Informationen zwischen vernetzten Geräten“. SPINE trägt nicht umsonst die Bezeichnung eines Rückgrats im Namen: Es definiert die Sprache aller Nachrichten, die im Rahmen der EEBus-Kommunikation zwischen Geräten ausgetauscht werden.

SPINE-Informationen umfassen drei Aspekte: Inhaltliche Nachrichten zwischen Geräten (Ressourcen-Daten), die Beschreibung der Eigenschaften von Geräten (Meta-Daten) sowie Steuerungsinformationen für die Kommunikation zwischen Geräten (Protokoll-Daten). Diese Informationsebenen werden in einzelnen Spezifikationen beschrieben.

Die Ressourcen-Daten beziehen sich ausschließlich auf die eigentlichen Gerätefunktionen. Sie sind so gestaltet, dass sie sich in IoT-Übertragungsstandards wie etwa KNX, OCF (Open Connectivity Foundation), Zigbee oder Modbus einfach einbinden lassen. Die EEBus-Initiative stellt dafür ihre Ressourcen-Daten allen zugehörigen Organisationen frei zur Verfügung. Ressource-Daten unterliegen einem von der EEBus-Inititave durchgeführten, strengen Release Management, um die Interoperabilität bei voller Abwärtskopmatiblität in allen Anwendungsbereichen zu garantieren. Meta-Daten lassen sich andererseits relativ frei innerhalb vorgegebener Formate von den Herstellern an heutige und künftige Funktionen von Geräten anpassen und optional mitsenden. Es obliegt den Herstellern von Managementsystemen, ob sie diese neben den verbindlichen Ressourcen-Daten nutzen wollen.

Die Protokoll-Daten schließlich sind von den einzelnen Geräten und Anwendungen unabhängig. Sie beschreiben, wie sich losgelöst vom Übertragungsweg und Vernetzungsstandard ein Netzwerk von SPINE-fähigen Geräten aufbauen lässt.

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