Verstehen wir uns richtig?

Der Vorsatz der EEBus Initiative dürfte Balsam auf die Seele der Installateure und Endkunden sein: „EEBus will die kommunikativen Hürden zwischen den Marken und den Gewerken überwinden“, sagt Marc Eulen von der EEBus Initiative. Seit Ende Februar ist der EEBus-Standard in der Version 1.0 fertig. Nun sollen auch die ersten Produkte folgen, die damit funktionieren.
Zu den mittlerweile knapp 60 Mitgliedsunternehmen, die in der Initiative mitarbeiten und Geräte für den EEBus-Standard entwickeln wollen, gehören neben Größen wie ABB, Bosch, EnBW, Eon, Intel und Schneider Electric auch namhafte Solarunternehmen wie Kaco, Kostal, SMA und Solarworld. Aus der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnikbranche sind Unternehmen wie Danfoss, Vaillant oder Viessmann mit an Bord, aus dem Bereich der Haushaltsgeräte unter anderem die Firmen BSH, Miele und Liebherr. Auch der Verband der deutschen Automobilindustrie (VDA) gehört mittlerweile zu den Mitgliedern.
Die Erwartungen der Mitgliedsfirmen an EEBus sind groß. „Die Einführung des EEBus wird die dezentrale Energiewende befeuern“, meint zum Beispiel Sven Schreiber von SMA, der seit kurzem auch Vorstandsmitglied bei der EEBus Initiative ist. Jens Wichtermann von Vaillant hält den EEBus-Vernetzungsstandard für die beste Möglichkeit, in der Heimautomatisierung neue und innovative Systemlösungen für den Kunden zu schaffen. Bei Schneider Electric sieht man EEBus als die Schnittstelle zwischen Smart Grid und Prosumer Home. „Über die Vernetzungstechnologie EEBus werden Energieversorger und elektronische Geräte miteinander kommunizieren und auf diese Weise den Verbrauch optimal steuern“, sagt Udo Neumann von Schneider Electric.
Der Esperanto-Effekt
EEBus will die aktuell existierenden Kommunikationsstandards nicht ersetzen, sondern eine gemeinsame Sprachebene für verschiedene Geräte zur Verfügung stellen, ähnlich der menschlichen Plansprache Esperanto. „Es wäre weder möglich noch sinnvoll, alles, was aktuell am Markt ist, zu missachten“, meint Eulen. Ziel von EEBus sei es stattdessen, die verschiedenen Angebote über eine vermittelnde Ebene miteinander zu verbinden. Der Vorteil besteht in einem geringeren Übersetzungsaufwand. Die Übersetzung von einem Datenmodell zum anderen wird in der Computertechnik „mapping“ genannt und kann unter anderem in einem sogenannten Gateway vollzogen werden.
Die Datenströme digital vernetzter Geräte bestehen aus Nullen und Einsen. „Aber nur wenn Sender und Empfänger das gleiche Verständnis darüber haben, was diese Nullen und Einsen an der jeweiligen Stelle bedeuten, verstehen sie sich“, sagt Thomas Eichstädt-Engelen, Experte für Smart Home und Internet of Things beim Beratungsunternehmen Innoq Deutschland. Das Datenmodell eines Kommunikationsstandards legt daher genau fest, an welcher Stelle des Datenstroms welche Informationen mit welchen „Vokabeln“ übermittelt werden. „Das Merkmal eines Schaltbefehls steht in der vorgeschriebenen Struktur zum Beispiel immer an der gleichen Stelle, und dahinter kommt dann der Schaltbefehl.“ Diese Struktur ist von Standard zu Standard verschieden, auch weil für unterschiedliche Anwendungsfälle unterschiedliche Vokabeln und Strukturen gebraucht werden. Sollen sich Geräte mit unterschiedlichen Standards verstehen, braucht man also eine Übersetzung, sprich Mapping der Datenstruktur.
Das Datenmodell sei aber nicht mit der Programmiersprache zu verwechseln, betont Eichstädt-Engelen. „Programmierer sprechen auf einer übergeordneten Ebene. Wenn dem Datenstrom der Geräte eine festgelegte Struktur zugeordnet ist, kann er theoretisch mit jeder Programmiersprache weiterverarbeitet werden.“ Welche Programmiersprache zum Einsatz kommt, zum Beispiel in einem Energiemanagementsystem, sei dem Entwickler überlassen.
Der Vorteil der EEBus-Spezifikation besteht also vor allem in einem geringeren Übersetzungsaufwand. Jeder Kommunikationsstandard braucht mit EEBus nur ein Mapping auf diese vermittelnde Ebene. „Man muss also nicht jede Technologie zu jeder anderen Technologie übersetzen, der EEBus funktioniert als gemeinsame Sprache“, erklärt Marc Eulen. Bei vier Komponenten mit unterschiedlichen Kommunikationsstandards wären nach klassischer Methode sechs Mappings nötig, mit dem vermittelnden EEBus nur vier. Bei acht Komponenten wären es klassisch 28 Mappings, mit EEBus nur acht. Je mehr unterschiedliche Standards also miteinander kommunizieren müssen, desto größer der Vorteil. Aus Sicht der EEBus Initiative sollen in Zukunft idealerweise alle Geräte im Smart Home und Internet of Things auch intern EEBus als Sprache verwenden. Um solche nativen EEBus-Geräte miteinander zu verbinden, wäre dann überhaupt kein Mapping mehr nötig.
Zeitgemäße Sprache für alle Geräte
Genau wie bei der Plansprache Esperanto stellt sich auch bei EEBus die Frage, warum sich die Hersteller und Anwender nicht auf eine bereits existierende Sprache einigen. Schließlich ist auch die Idee von Esperanto nicht zuletzt daran gescheitert, dass sich Englisch als Weltsprache durchsetzte. Im Fall der gewerke- und technologieübergreifenden „Weltsprache“ für Elektrogeräte ist die Situation allerdings anders. Menschliche Sprachen ähneln einander viel mehr, weil die Menschen dieser Welt am Ende doch die gleichen menschlichen Sorgen, Wünsche und Hoffnungen haben. Unterschiedliche Maschinentypen ähneln sich weit weniger als Menschen. Wie soll ein Lichtschalter die Sorgen einer Waschmaschine verstehen? Oder eine Solaranlage die Wünsche einer Wärmepumpe? Die für das eigene Funktionieren nötige Sprache ist darauf nicht ausgelegt und größtenteils völlig anders als andere Gerätesprachen.
Mit KNX gibt es zum Beispiel einen Kommunikationsstandard, der seit Mitte der 1990er Jahre in der Gebäudeautomation zum Einsatz kommt und in diesem Bereich viele Geräte miteinander verbinden kann. Damit lassen sich Sensoren und Aktoren betreiben, die je nach Situation bestimmte Aktionen durchführen. Seit der Entwicklung von KNX haben sich die Anforderungen im vernetzten Haus allerdings stark erweitert. Insbesondere seit sich Haushalte zu sogenannten Prosumern entwickeln, also zum Beispiel selbst Solarstrom erzeugen und verbrauchen, müssten im Heimnetzwerk auch unterschiedliche Energiemanagementaufgaben erledigt werden. Dafür sind weder der KNX-Standard noch die entsprechende Software ursprünglich ausgelegt.
Smart Home und Energie verbinden
Bei der Entwicklung des EEBus-Standards stand vor allem im Fokus, Energiemanagementaufgaben mit ihm leichter meistern zu können. Das betrifft aber nicht nur die regenerative Erzeugung, sondern insbesondere auch die effiziente Nutzung von Energie. „Daher wurde EEBus von Anfang an domänenübergreifend aufgebaut“, sagt Marc Eulen. „Jedes Gerät und jeder Sektor hat unterschiedliche Anforderungen.“ Bei der Entwicklung sind die Mitgliedsfirmen von bestimmten Anwendungsfällen ausgegangen, die zu ihren Produkten und Geschäftsmodellen passen. Die Datenmodelle, die für die verschiedenen Anwendungsfälle nötig waren, wurden dann in die EEBus-Spezifikation implementiert. So konnten die Mitgliedsfirmen dafür sorgen, dass die wichtigsten Anwendungsfälle in der Spezifikation bereits berücksichtigt sind, wenn EEBus in die Normung einfließt und veröffentlicht wird.
Besonders gut soll der EEBus-Standard sein, wenn es um Lastmanagement-Aufgaben geht. Eine Waschmaschine zum Beispiel kann über EEBus das eigene Lastverhalten während des Waschgangs mitteilen. Dann kann ein Energiemanager mit EEBus den idealen Tarif für dieses Lastprofil finden. Das können verschiedene angenommene Bezugspreise zum Beispiel für direkt verbrauchten Solarstrom, gespeicherten Solarstrom und Graustrom aus der Steckdose sein. Sobald Energieversorger flexible Stromtarife anbieten, könnten auch diese berücksichtigt werden.
Transportprotokoll und Datenmodell
Die Kommunikationslösung von EEBus besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: dem Transportprotokoll Smart Home IP (SHIP) und dem EEBus-Datenmodell, das die zu übertragenden Inhalte definiert. SHIP basiert auf dem weit verbreiteten Internetprotokoll (IP). Der EEBus kann sowohl per WLAN und Ethernet als auch über andere Kabeltypen und Funksysteme übertragen werden. Welcher Übertragungsweg am Ende gewählt wird, entscheiden die Gerätehersteller. Im Gegensatz zur Standardvariante von KNX und vielen anderen kabelgebundenen Feldbussen ist Smart Home IP zudem verschlüsselt und entspricht laut Marc Eulen in der Verschlüsselung auch den Anforderungen des BSI-Schutzprofils für Smart Meter.
„Mit Smart Home IP auf die IP-Technologie zu setzen war ein Wunsch der Vereinsmitglieder“, sagt Eulen. Diese hätten einen zusätzlichen sicheren und auf verbreiteten Standards basierenden Transportweg gesucht, um das EEBus-Datenmodell zu übertragen. „Eine IP-Infrastruktur ist ohnehin schon in fast allen Häusern vorhanden.“ Rollos, Leuchten und andere Verbraucher können dann über ein Technologie-Gateway mit im EEBus eingebunden werden. „Das jeweilige Gateway kann das Funk- oder Bussystem, das die Verbraucher ansteuert, auf den EEBus mappen und im IP-Netz verfügbar machen.“ Das bedeutet, dass Nutzer mit dem Smartphone auf die Verbraucher zugreifen können. Wenn zusätzlich ein Webserver eingebunden wird, geht das auch aus der Ferne. SHIP als Transportprotokoll zu verwenden ist jedoch nur eine Option. Da der EEBus technologieneutral aufgebaut ist, können theoretisch auch andere Transportprotokolle verwendet werden.
Die konkrete Vernetzung im Haus kann dann auf verschiedenen Wegen erfolgen: Geräte, die selbst EEBus sprechen, können über die oben beschriebenen Wege direkt in das EEBus-Netzwerk integriert werden. Geräte, die intern einen anderen Kommunikationsstandard oder eine proprietäre Sprache verwenden, benötigen zum Beispiel ein zusätzliches Gateway, in dem das entsprechende Mapping implementiert ist. Das Gateway übersetzt dann die jeweilige Gerätesprache zu EEBus hin und zurück. Es ist zudem auch möglich, ganze Subnetze einzubinden, die intern andere Sprachen sprechen. Der Installateur kann dann gewisse Geräte zum Beispiel über KNX oder Modbus miteinander verbinden oder ein Sensornetzwerk mit ZigBee oder EnOcean aufbauen. Über ein entsprechendes Gateway ist es dann möglich, das gesamte Subnetz mit dem EEBus zu verbinden.
Internationale Kooperationen
Kritiker der EEBus Initiative befürchten, dass sich die nationale Lösung nicht im internationalen Kontext wird durchsetzen können. So auch Christoph Wittwer vom Fraunhofer ISE, der die EEBus-Idee zwar grundsätzlich befürwortet, es aber für wichtig hält, einen international standardisierten Weg zu verfolgen. „Es gibt auch international gute Ansätze, zum Beispiel mit dem OPC-UA-Protokoll, das zumindest auf der Maschinenkommunikationsebene einen internationalen Standard darstellt“, meint Wittwer. In den USA sind zum Beispiel AllJoin und OIC (Open Interconnect Consortium) große Initiativen. Mit OIC kooperiert EEBus bereits. „Wir treffen uns in gemeinsamen Arbeitsgruppen und arbeiten an einer Harmonisierung der Ansätze. Das OIC Connectivity Framework und das EEBus-Datenmodell ergänzen sich sehr gut“, sagt Eulen. Dass OIC-Geräte und EEBus-Geräte interoperabel sind, wurde auch auf dem Mobile World Congress im Februar in Barcelona demonstriert.
Auch auf europäischer Ebene kann die EEBus Initiative mit ihren Kooperationen bereits Erfolge vorweisen. „Die führende italienische Initiative Energy@home hat ihr Modell beispielsweise mit unserem harmonisiert und dieses gemeinsam mit uns in die Standardisierung für einen europäischen Standard für Weiße Ware gegeben“, sagt Eulen. Weitere internationale Kooperationen bestehen derzeit mit dem Smart-Home-Verband Agora aus Frankreich, Bacnet Interest Europe (BIG-EU), der Enocean Alliance, Lonmark International, KNX und der Zigbee Alliance. „Allen ist klar, dass internationale Zusammenarbeit das Internet of Things beflügelt. Wir sehen auch einen klaren Trend, dass die Akteure näher zusammenrücken“, meint Eulen.
Standard bislang nur teilweise öffentlich
Ein weiterer Kritikpunkt, den sich die EEBus Initiative bislang gefallen lassen muss, ist, dass der Standard noch nicht öffentlich verfügbar ist. Im Moment haben nur Mitgliedsfirmen Einsicht, der Jahresbeitrag kostet 10.000 Euro. EEBus sei daher als proprietäre Technologie anzusehen, heißt es zum Beispiel bei Wikipedia. „Es ist von Anfang an als klares Ziel definiert worden, den EEBus-Standard offenzulegen, so dass auch Nicht-Mitgliedsfirmen EEBus-kompatible Geräte bauen können“, sagt dazu Marc Eulen. Zum Konzept von EEBus gehöre es aber, den Mitgliedsfirmen die Chance zu geben, gemeinsam eine Lösung zu entwickeln, die dann „erwachsen“ veröffentlicht wird. Ein unfertiger Standard, den eine offene Community von Anfang an öffentlich entwickelt, hätte sich unter Umständen in verschiedene Richtungen entwickelt. „Wir wollen eine gesunde Basis vorgeben, die so erwachsen ist, dass der Standard auch die Anwendungsfälle abdecken kann, für die er vorgesehen ist“, sagt Eulen. Das sei sowohl im Interesse der Mitgliedsfirmen als auch im Interesse der Kunden.
Teilweise sei der EEBus-Standard auch schon in der Standardisierung. Die Veröffentlichung passiere vor allem in diesem Rahmen über Normungsgremien. „Das SHIP-Protokoll liegt zum Beispiel schon zum IEC PAS vor“, so Eulen. Das Datenmodell soll auch in den Normungsprozess einfließen und werde daher nach und nach veröffentlicht. Auch der Teil des Datenmodells für Weiße-Ware-Anwendungen wurde zum Beispiel bereits während der Harmonisierung mit Energy@home veröffentlicht und soll in eine europäische Norm für Weiße Ware, den Smart Appliances Standard prEN 50631, einfließen. „Wann der Standardisierungsprozess für alle Teile des EEBus-Datenmodells abgeschlossen ist, hängt auch von den entsprechenden Normungsgremien ab“, sagt Eulen.
Jetzt geht es los
Mit Erscheinen dieser Ausgabe soll die Version 1.0 von EEBus fertig sein. Die langjährige Entwicklungsarbeit soll dann erstmals sichtbare Früchte zeigen. Das heißt, die ersten Produkte, die mit EEBus kommunizieren können, kommen auf den Markt. Wir haben einige der Mitgliedsfirmen gefragt, welche Produkte bald zu erwarten sind. Die Antworten finden Sie im Kasten links. Die Entwicklung des EEBus-Standards soll aber weitergehen. „Wir werden das Datenmodell weiter ausbauen und gleichzeitig Abwärtskompatibilität gewährleisten“, sagt Eulen. Das sei wichtig, damit Investitionen auch über längere Zeiträume sicher bleiben.
Ob damit aber der hehre Vorsatz, „alle kommunikativen Hürden zu beseitigen“, erfüllt wird, lässt sich heute noch nicht sagen. „Dass irgendwann alle Geräte nur noch mit einem Standard funktionieren oder mit diesem kompatibel sind, wird wahrscheinlich auch die EEBus Initiative nicht erreichen“, meint Eichstädt-Engelen, der aktuell viel mit dem offenen Kommunikationsstandard Eclipse Smart Home arbeitet, den eine offene Community weiterentwickelt. Damit lassen sich nach seiner Aussage ähnliche Dinge bewerkstelligen wie mit EEBus.
Aus seiner Sicht sind Hersteller gut beraten, wenn ihre Geräte die relevanten Protokolle beherrschen. „Dazu wird dann in Zukunft vielleicht EEBus zählen, aber vielleicht auch ein proprietärer Standard wie Homekit von Apple und ein von einer Community entwickelter Standard wie Eclipse Smart Home.“ Idealerweise beherrsche die Schnittstelle dann auch noch ein völlig offenes und semantikfreies Protokoll wie http. „Damit erreicht man dann wirklich jeden auf der Welt, der keines der anderen Protokolle spricht.“ Eine gewisse Sprachvielfalt unter elektrischen Geräten wird also wahrscheinlich vorerst erhalten bleiben. Bis die Weltsprache für die Gerätekommunikation gefunden und allgemein angenommen ist, gibt es also noch einiges zu tun. (Mirco Sieg)

Was die EEBus-Mitglieder planen

Umfrage: Wir haben beteiligten Firmen der EEBus Initiative gefragt, welche Produkte mit EEBus-Spezifikation sie auf den Markt bringen wollen.
Der Wechselrichterhersteller SMA will EEBus in einem ersten Schritt im Sunny Home Manager implementieren. Dieser sei bereits seit 2012 in mehreren Zehntausend Installationen weltweit im Einsatz. Der EEBus-Standard könne auch in diesen Bestandsanlagen nachgerüstet werden. Die neue Firmware-Version des Home Managers inklusive der EEBus-Unterstützung soll in einigen Monaten ausgerollt werden. Das Gerät kann dann mit allen Geräten kommunizieren, die EEBus implementiert haben. Die Qualität des Energiemanagements hänge dann allerdings auch davon ab, welche Informationen zum Verbrauchsverhalten (entweder direkte Messung oder Lastprofile) das jeweilige Hausgerät zur Verfügung stellt. Mittelfristig werde auch über die Implementierung in andere Geräten nachgedacht.
Der französische Elektronikkonzern Schneider Electric will EEBus in das Produkt HomeLYnk integrieren, das bereits am Markt erhältlich ist. Dabei handelt es sich um ein Gateway (unter anderem zwischen KNX, Modbus, BACnet und IP) mit Logikmodul und integriertem Web User Interface. Das User Interface ermöglicht einen Fernzugriff auf die angeschlossenen Geräte wie zum Beispiel Licht, Jalousien, Heizung, Klima, Lüftung, Energiemonitoring, IP-Kameras und Zeitsteuerungen. In Kombination mit Photovoltaik kann HomeLYnk auch die Verbindung zu einem Wechselrichter herstellen, also Daten auslesen und Schaltbefehle geben.
Das Bonner Photovoltaikunternehmen Solarworld plant, EEBus im Energiemanagementsystem Suntrol eManager zu implementieren, so dass das Gerät mit den Gateways anderer Anbieter kommunizieren kann. Der Suntrol eManager ist bereits am Markt erhältlich. Bestandsgeräte sollen per Softwareupdate mit dem EEBus-Standard nachgerüstet werden. Ein eigenes Gateway sei derzeit nicht in Planung. Solarworld will reagieren, sobald die ersten Produkte auf den Markt kommen, die über EEBus anzusteuern sind. Bis eine gewisse Auswahl verfügbar ist, setzt das Unternehmen auf einzelne Implementierungen für besonders interessante Geräte.
Der Energieversorger EnBW implementiert EEBus unter anderem in bereits bestehende Produkte, zum Beispiel in der Energiemanagement-Plattform für Endkunden EnergyBASE, die seit Oktober 2015 am Markt ist. Später sollen auch neue Produkte mit EEBus interoperabel werden.
Diehl Controls bietet bereits ein eigenes Gateway an, das als „Ökosystem für viele Geräte“ genutzt werden kann. Dieses soll auf Kundenwunsch per Fernupdate um die EEBus-Spezifikation erweitert werden. In der zweiten Jahreshälfte 2016 soll eine neue Gateway-Generation erscheinen, die ebenfalls mit EEBus ausgestattet werden kann.
Der Weiße-Ware-Hersteller BSH Hausgeräte wird bei den ersten EEBus-Produkten den Fokus auf Energiemanagement legen. Im Laufe dieses Jahres werden Geräte der Home-Connect-Reihe um EEBus-Funktionalitäten erweitert.
Danfoss Deutschland ist erst seit Ende des Jahres 2015 Mitglied der EEBus Initiative. Einen ersten „Versuchsballon“ mit EEBus will das Unternehmen in der eigenen Kältesparte machen. Das Heizkörperthermostatventil gehört laut Danfoss zu den Bestsellern des Unternehmens und kommt als Komponente oft in Produkten anderer Hersteller zum Einsatz. Dieses soll als Erstes mit dem EEBus-Standard ausgerüstet werden. Damit könnten dann zum Beispiel Steuerungen für Kühltruhen in Supermärkten eingebunden werden. Je nachdem wie sich der Versuch entwickelt, soll EEBus dann mittelfristig auch im Wärmebereich und bei Industrieantrieben implementiert werden.
Das Unternehmen Beegy bietet mit dem Beegy Gateway einen auf EEBus basierenden Energiemanager an, der selbstlernende Algorithmen verwendet. Das Gateway verbindet unterschiedliche energierelevante Geräte wie Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher, Wärmepumpen, Speicherheizungen oder auch Ladestationen. Weitere mit dem Gateway interoperable Produkte sollen im Laufe des Jahres folgen.
Die Firma Vaillant ist vor allem aus der Heiz-, Lüftungs- und Klimatechnik bekannt. Das Unternehmen arbeitet nach eigenen Angaben an einer EEBus-Schnittstelle, mit der beliebige Vaillant-Systeme an das EEBus-Netzwerk des Kunden angeschlossen werden.
Bosch hat auf der IFA 2015 und CES 2016 bereits Lösungen präsentiert, die auf dem EEBus basieren. Beim Smart-Home-Angebot von Bosch steht die Interoperabilität durch offene Plattformen und Standards, insbesondere EEBus, im Fokus.
Der Wechselrichterhersteller Kostal hat ein Mapping-Tool entwickelt, mit dem es möglich sein soll, jeden PIKO Wechselrichter in die EEBus-Welt einzubinden. Das heißt, Gateways oder Energiemanager anderer Hersteller können dann auf die Wechselrichterdaten zugreifen. Umgekehrt nimmt der Wechselrichter je nach Anwendungsfall auch Befehle entgegen, zum Beispiel für die Leistungsregelung. Das Mapping-Tool kann auch auf älteren Geräten bis ungefähr aus dem Jahr 2008 eingespielt werden.
Der Wechselrichterhersteller Kaco New Energy wird die EEBus-Spezifikation in den eigenen Wechselrichtern sowie Energiemanagement- und Speicherlösungen implementieren.
Der Smart-Home-Anbieter Rockethome will EEBus sowohl in einem eigenen Gateway als auch in einer Cloud-Lösung integrieren. Die Software-Plattform HomeRUN von Rockethome kommt zum Beispiel in der Smart-Home-Lösung Eco-Home des österreichischen Energieversorgers Verbund zum Einsatz. Auch dieses Produkt soll um den EEBus-Standard erweitert werden.

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