„Smart Meter“ mit Ferraris-Zählern, „Intelligente Steckdose“ Geräte intelligent über die Stromleitung verbinden

Ob es nun um die Bereiche M2M-Kommunikatiom, Hausautomatisierung, Smart Metering geht, stellt sich die Frage, wie die Geräte miteinander kommunizieren sollen? Die einfachste und kostengünstigste Art und Weise diese Geräte miteinander zu verbinden, ist die Datenübertragung über die Stromleitung.

(industrietreff) - Vorherrschende Netzkonzepte
Herkömmliche Feldbusse wie CAN, EIB-Bus, RS485 oder auch Ethernet bieten zwar die Vorteile einer einfachen Implementierung und einer stabilen Kommunikation, jedoch benötigen all diese Busse eine separate Verdrahtung und erzeugen damit Zusatzkosten, insbesondere bei der Nachrüstung. Da aber bei vielen Anwendungen die Stromleitungen bereist vorhanden sind, bietet sich die Kommunikation über diese Leitungen geradezu an. Die Power Line Communication (PLC) kann bei günstigen Verhältnissen bis 400 Meter lange Strecken überbrücken und erfordert keinerlei zusätzlichen Installationsaufwand. Wichtig für diesen Einsatzbereich ist unter anderem eine automatische Fehlerkorrektur, eine verschlüsselte Datenübertragung, die Gewährleistung einer hohen Störsicherheit, die Anbindung an die Geräte muss über eine handelsübliche Schnittstelle möglich sein und nicht zuletzt muss der Energieverbrauch niedrig sein. Die Vorteile der Powerline Technologie gegenüber der Funkübertragung sind: fehlender Zugang für Außenstehende zur Leitung dadurch zusätzlicher Sicherheitsgewinn, bessere Reichweite innerhalb von Gebäuden.

Intelligente Powerline Übertragung
Das Powerline Modem IBR-USB das in Zusammenarbeit mit der Fa. EFR GmbH entwickelt wurde, ist auf die Bedürfnisse einer sicheren und robusten Datenübertragung zugeschnitten. Es basiert auf dem Powerline Chip IT700 der Firma Yitran. Das IBR-USB Powerline Modem arbeitet mit einem speziell patentierten Differential Code Shift Keying-Verfahren, das auf der physikalischen Ebene für die Kompensation von Störungen auf der Stromleitung sorgt. Die Empfindlichkeit liegt bei weniger als 1mVpp und ermöglicht somit hohe Reichweiten bis zu 400m. Die Datenübertragung erfolgt verschlüsselt nach dem 128-Bit AES-Standard und die Datenübertragungsrate beträgt im CENELEC-B Band bis zu 2,5KBit/s. Es handelt sich hier um Narrowband-PLC und darf nicht mit dem zeitweise viel beworbenen „Internet aus der Steckdose“ verwechselt werden. Die vergleichsweise niedrige Datenrate ist für Steuerungs- und Überwachungsaufgaben mehr als ausreichend und verhält sich äußerst robust gegenüber Störungen. Zudem stört dieses PLC-Verfahren andere Funkdienste kaum. Der Energieverbrauch des IBR-USB Powerline Modems beträgt im Stand-By weniger als 2W. Die Anbindung an die Geräte erfolgt über eine handelsübliche USB-Schnittstelle.

Einfacher Kommunikationsaufbau
Die Kommunikation mit dem Modem erfolgt über einen standardisierten Befehlssatz. So können z. B. auf einfachste Weise zwei Rechner mittels eines Terminalprogramms miteinander verbunden werden. Das Modem kann auch in einen sogenannten „Transparent Mode“ versetzt werden. In diesem Modus werden dann alle Daten direkt über die Stromleitung versendet. Jedes Modem verfügt über eine eindeutige Adresse und ein integrierter Data Link Layer erlaubt grundlegende Netzwerk-Funktionalitäten mit bis zu 1023 logischen Netzen mit bis zu je 2047 Teilnehmern. So können auf einfache und schnelle Weise die verschiedensten Anwendungen und Geräte miteinander verbunden werden.

Anwendungsbeispiele

Smart Meter mit herkömmlichen Ferraris-Zählern

Wer seinen Energieverbrauch und die Kosten kennt, kann Energieeffizienzpotenziale aufdecken und erschließen. Intelligente Smart Meter ermöglichen grundsätzlich eine kontinuierliche Aufzeichnung des Energieverbrauchs und eine Information über den Energie-verbrauch. Mit Hilfe des Powerline Modems IBR-USB und dem Energy Eye benötigt man keinen neuen Zähler, sondern die Verbrauchsdaten werden von einem herkömmlichen Ferraris-Zähler abgetastet und an ein Software-Programm oder an eine geeignete Anzeigeeinheit übermittelt und dann mit dessen Hilfe analysiert. Dies ermöglicht die kontinuierliche Überprüfung von Energieverbrauch und Energiekosten. Auf dieser Basis kann dann gezielt eine Analyse möglicher Einsparpotenziale erfolgen oder gar „verborgene Energiefresser“ aufgespürt werden.


Photovoltaik
Bei Photovoltaik Anlagen könnten z. B. die aktuellen Einspeise- und Bezugswerte an ein Display oder auch PC übertragen, grafisch dargestellt, und dann ausgewertet werden. Dies wird insbesondere immer wichtiger, da die Eigennutzung von Solarstrom mit der Novellierung des EEG im Juli 2010 weiter angeregt wurde. Bis zu 30 Prozent Eigenverbrauch werden 16,38 Cent/kWh, bzw. ab 30 Prozent lediglich 12 Cent/kWh von der Vergütung bei Netzeinspeisung abgezogen. Somit erzielt der Betreiber einen leicht höheren Gewinn aus den Zuschüssen, wenn er den Strom selbst nutzt. Ein anderer Anwendungsbereich in der Photovoltaik könnte ein Diebstahlschutz für die Solarmodule sein. Hier kann die bestehende Verkabelung der Solarmodule als Datenleitung benutzt werden und bei Diebstahl ein Alarm ausgelöst werden.


„Intelligente Steckdose“
Die neueste Entwicklung des Ing. Büro Reisch in Zusammenarbeit mit der Fa. EFR ist ein Modul für eine Unterputzdose. Mit diesem Modul kann der Stromverbrauch somit an jeder Steckdose erfasst werden. Angeschlossene Verbraucher können über eine Zentrale aus- oder eingeschaltet werden. Mit dem Modul können Ströme im mA-Bereich gemessen werden und somit können auch Geräte welche sich im im Stand-By Betrieb befinden gezielt ausge-schaltet werden. Das Modul selbst verbraucht weniger Strom als ein herkömm-liches Gerät im Stand-By Betrieb. Dadurch kann der Stromverbrauch in einem Haushalt effektiv gesenkt werden.




Entwicklung neuer Geräte-Generationen
Durch die einfache Anschlussmöglichkeit und das offene USB-Protokoll kann das IBR-USB Powerline Modem in vielen weiteren Anwendungen zum Einsatz kommen, so z. B. in der Hausautomatisierung oder zur Steuerung von Haushaltsgeräten. Für die Entwicklung neuer Geräte-Generationen ist das IBR-USB Modem auf Anfrage auch als Plug-In Version lieferbar.

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Datum: 14.05.2011 - 11:14 Uhr
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