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Smartes Gateway

Energie immer im Blick

10. April 2018, 12:01 Uhr | Von Jan Schulze

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Energiemanagement vor Ort

Ganz ähnlich beschreibt Elektroingenieur Peter Heusinger das Verhältnis zwischen seinem Forschungsinstitut und dem sächsischen Mittelständler: »Mit der Kooperation generieren wir echten Mehrwert.« Peter Heusinger entwickelt in der Abteilung Vernetzte Systeme und Anwendungen des Fraunhofer IIS und ist am System OGEMA beteiligt, das künftig auf dem sysWORXX-Controller laufen wird. OGEMA – das Open Gateway for Energy Management – ist ein Energiemanagement-System, das für den lokalen Einsatz auch ohne Cloudanbindung konzipiert wurde. Die Einsatzmöglichkeiten von OGEMA sind vielfältig und umfassen industrielle Anwendungen genauso wie die Energiesteuerung im smarten Heim.

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Mit OGEMA wollen Heusinger und Kollegen eine Herausforderung adressieren, die nicht nur im Smarthome omnipräsent ist: Die Schnittstellen- und Protokollvielfalt. „Die ist historisch gewachsen und immer noch sehr divers“, erklärt der Ingenieur. Die vielen unterschiedlichen Schnittstellen in einer gemeinsamen Plattform zu vereinen, sei nicht trivial gewesen: „Wenn Sie diese Systeme in irgendeiner Form koppeln möchten, um etwas Sinnvolles mit der Energie anzufangen, dann müssen Sie auf alle diese Schnittstellen aufsetzen.“

Herausgekommen ist eine Plattform mit App-basiertem Ansatz. Man habe das Ziel, Entwicklern, die besonders ausgeklügelte Algorithmen für das Energiemanagement erdenken, eine Plattform inklusive eines zukünftigen App-Stores zu bieten.

Für alles eine App

In OGEMA können Apps installiert werden, ähnlich wie man sie vom Smartphone kennt. Die Apps decken jeweils einen speziellen Bereich ab. Das können einzelne Geräte aber auch Steuerungsaufgaben sein. So kümmert sich beispielsweise eine App um die Abfrage von Wechselrichtern – wie viel Energie produziert meine Solaranlage im Augenblick? Eine andere fragt den aktuellen Wetterbericht und die Vorhersage für die kommenden Tage aus dem Internet ab und leitet die Daten zur nächsten App, die auf Basis der Wetterdaten das Energiemanagement für die nächste Zeit anpasst. Weitere Apps kümmern sich um die Abfrage von Benutzervorgaben, die Kommunikation mit dem eventuell vorhandenen Elek-troauto oder dem Ausführen von Aktionen im Smarthome.

OGEMA ist jedoch keine weitere Feature-orientierte Plattform. Vielmehr sei besonderes Augenmerk auf die IT-Sicherheit gelegt worden, erklärt Peter Heusinger: „Wir haben Sicherheit direkt als einen Teil der Architektur mitgedacht. Stichwort: Security by Design. So wollen wir Gefahren von außen minimieren.“ Das ist auch notwendig, denn wie groß das Schad- und „Unfug“-Potenzial im IoT ist, haben etliche Sicherheitsvorfälle in den vergangenen Jahren gezeigt. Zur Absicherung von OGEMA beauftragten die Fraunhofer-Entwickler unter anderem externe Penetration-Tests.

Standarddatenmodell für effizientes Management

Die Plattform arbeitet mit einer integrierten persistenten Datenbasis. So soll sichergestellt werden, dass das System auch nach einem Stromausfall ohne Datenverlust sofort wieder einsatzfähig ist. Über die Interfaces werden anfallende (Sensor-) Daten wie Temperatur, Energieproduktion oder Ladezustand der Speicher eingelesen. Sie werden in OGEMA in standardisierten Datentypen abgespeichert. Auf diese Weise sollen die Apps direkt mit den Daten arbeiten können, ohne sie zuvor jeweils konvertieren zu müssen. Enthalten sind solche Datenmodelle mit Schwerpunkt Energiemanagement beispielsweise für Blockheizkraftwerke oder Wechselrichter. Die Datenmodelle sind außerdem erweiterbar, um individuelle Datensätze aus technischen Geräten einzelner Hersteller neben den eher üblichen Daten abbilden zu können.

Fraunhofer IIS bietet ein Basissystem von OGEMA zur Integration als Open Source an. Das System ist unter der GPLv3 lizenziert. Das ermöglicht Entwicklern, so sie ihre Apps und Anpassungen unter gleiche Lizenz stellen, das System kostenfrei zu nutzen. Alternativ kann OGEMA mit erweiterten Funktionen von Fraunhofer für eigene Nicht-Open-Source-Anpassungen kommer¬ziell lizenziert werden. Selbst vertreiben kann Fraunhofer OGEMA als fertiges Gesamtsystem nicht. Umso wichtiger, betont Heusinger, sei die Nutzung des sysWORXX CTR-700, auf deren Basis man gute Prototypen aus Hard- und Software aufbauen könne: „Mit seiner Vielfalt an Schnittstellen und der Unabhängigkeit von einer speziellen Programmiersprache ist das smarte Gateway absolut überzeugend.

Ganz weit draußen

Neben dem industriellen Cloud-gestützten Einsatz oder dem lokalen Energiemanagement in Smart Homes und Industrie, ist ein weiterer Einsatzbereich des CTR-700 das Management netzferner technischer Einrichtungen. Gemeint sind Anlagen wie Mobilfunkmasten, die fernab der elektrischen Versorgung aufgestellt werden.

Solche „Anlagen im Feld“ werden mit erneuerbaren Energien wie Sonne oder Wind, über Brennstoffzellen oder konventionell per Generator samt Verbrennungsmotor versorgt. Anlagen, die erneuerbare Energie nutzen, besitzen oft zusätzlich Energiespeicher, die wind- oder sonnenarme Zeiten überbrücken. Diese Batterien sind, ebenso wie Verbrenner, Verschleiß unterworfen. Deshalb müssen die Vital-Daten solcher Remote Energy Sites permanent überwacht werden. Sensoren, die mit dem CTR-700 verbunden sind, übernehmen diese Aufgabe. Dabei werden die Daten vorverarbeitet übertragen, denn das CTR-700 sammelt und verarbeitet die Daten. Erst, wenn festgestellt wird, dass Grenz- oder Erwartungswerte außerhalb eines definierten Bereiches liegen, werden die relevanten Daten an den Betreiber gesendet. Das hat zwei Vorteile. Einerseits wird Übertragungsvolumen gespart und andererseits die Leitwarte entlastet. Der Betreiber kann trotzdem zu jeder Zeit remote auf die Anlage zugreifen und die Rohdaten abrufen.

Bei Anlagen mit Energieversorgung über Brennstoffzellen oder Diesel¬aggregate ist die Überwachung des Kraftstoffverbrauchs und der Tankfüllstände wichtig. Über das CTR-700 werden diese Füllstandsdaten sowie der Verbrauch zur Laufzeit an das Network Operations Center (NOC) gesendet. Dieses kann auf Basis dieser Daten im Rahmen des Supply Chain Managements die Routen der Tanklaster koordinieren und so die Verfügbarkeit der Anlage zu jedem Zeitpunkt sichern.

Einfaches Management

Ob im Smarthome, fernkontrolliert in der Industrie oder völlig abseits einer zentralen Stromversorgung, mit dem sysWORXX CTR-700 ermöglicht es SYS TEC electronic seinen Partnern, Energiemanagement nahezu so einfach zu machen, wie damals, als der Strom noch einfach aus der Steckdose kam.

Der Autor

Jan Schulze

hat Medienmanagement an der FH Mittweida studiert. Bei Mercedes-Benz war er zuständig für die Kommunikation eines großen IT-Umstrukturierungsprozesses. Weitere Erfahrung sammelte er als Marketingmanager des Software-Herstellers YUKKA Lab. Verschiedene technische Start-ups beriet er im Bereich Marketing und Kommunikation. Jetzt ist er Head of Communications bei SYS TEC electronic.