Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
OGEMA 2.0 Energiemanagement System
© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
OGEMA – Sicheres Framework für Industrie 4.0, Gebäude- und Energiemanagement

Edge Computing für Gebäudemanagement

Edge Computing Plattformen für Smart Building und Smart Home für ein effektives Energiemanagement

© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Edge Computing für Gebäude- und Energiemanagement

Edge Computing für Smart Building

Das Steuern und Beobachten von Gebäudefunktionen mit Hilfe von Smartphones liegt aktuell im Trend. Heute benötigt der Anwender für jedes Nutzungsszenario noch seine eigenen Geräte und unterschiedliche Apps, die meist nicht kompatibel sind. Die Lösung von Fraunhofer lautet: OGEMA – ein Open Source Framework, auf dem verschiedenste Systeme, Komponenten und Applikationen für Energie- und Gebäudemanagement implementiert werden können.

OGEMA ermöglicht die Umsetzung individueller und bedarfsgerechter Lösungen vor allem für das lokale Energiemanagement. Typische Einsatzgebiete sind öffentliche Gebäude wie Schulen oder Krankenhäuser, Gewerbebetriebe und Privathaushalte. Photovoltaik-Anlagen oder Kraftwärmekopplungs-Anlagen können ebenso eingebunden werden wie Haushaltsgeräte oder die Beleuchtung. Da die Plattform modular aufgebaut ist, können beliebig Ergänzungen und Erweiterungen vorgenommen werden. Darüber hinaus führt sie unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen, zum Beispiel zum Smart Grid und zum Smart Meter, zusammen und öffnet den Weg für eine gezielte Beteiligung der Stromkunden am intelligenten Energiemanagement.

Edge Computing für Smart Home

OGEMA 2.0 Energiemanagement System
© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
OGEMA – Sicheres Framework für Industrie 4.0, Gebäude- und Energiemanagement

Für das Energiemanagement im Smart Home können u. a. die Zimmertemperatur, Luftfeuchtigkeit und der CO2-Gehalt gemessen und auf mobilen Endgeräten angezeigt werden. Eine Optimierung für ein gesundes Raumklima erfolgt automatisch oder manuell nach Handlungsempfehlungen, direkt vor Ort oder aber auch von unterwegs. Außerdem kann das System über Sensoren bei Gefahren wie Rauchentwicklung oder Überschwemmung warnen. Eigene Photovoltaik- oder Kraftwärmekopplungs-Anlagen können ebenso eingebunden werden wie Haushaltsgeräte oder die Beleuchtung. Das Zusammenspiel der Apps und Geräte hilft, Energiekosten einzusparen und den Wohnkomfort zu erhöhen. Neben Energiemanagementsystemen können auch Systeme für andere Einsatzbereiche wie beispielsweise Ambient Assisted Living auf diesem Framework implementiert werden.

Edge Computing für Energiemanagement

Mit OGEMA-basierten Energiemanagementsystemen lassen sich Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher gezielt steuern. So ist es möglich, eigenerzeugte Energie in Ein- oder Mehrfamilienhäusern sinnvoll zu nutzen, überschüssige Energie zu speichern und später wieder abzurufen. Neben grundlegenden Managementfunktionen erlaubt das System die Funktion als Gateway nach außen und kann so mit anderen Teilnehmern des künftig intelligenten Stromnetzes kommunizieren. Damit können OGEMA-Systeme durch Kommunikation mit dem Netzbetreiber einen Beitrag zur Versorgungsstabilität leisten oder in ein virtuelles Kraftwerk eingebunden werden.

 

Diese Anwendungen unterstützt OGEMA mit einer Vielzahl an vorhandenen Kommunikationsschnittstellen speziell für Energiemanagement und Smart Metering. Durch die einfache Schnittstellenerweiterung können auch Batteriemanagementsysteme und Wechselrichter angebunden werden. Der häusliche Energieverbrauch kann über verschiedene im Gebäude verbreitete Schnittstellen erfolgen.

 

Einbindung von Messstellen in Energiemanagementsysteme

 

Jeder Anbieter von Energiemanagementsystemen für die ISO 50.001 kennt das Problem. Sein System muss mit den beim Kunden verbauten Messstellen kommunizieren. Gerade die Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen und Kommunikationsschnittstellen erschweren die Anbindung an das Energiemanagementsystem in der Cloud.

 

Abhilfe schafft hier OGEMA. Sein modulares Konzept erleichtert die Planung, Installation, Betrieb und Instandhaltung einer Datenerfassung vor Ort einschließlich der Verbindung mit der Cloud. Die eingebauten Sicherheitsmechanismen erleichtern die sichere Kommunikation mit dem Energiemanagementsystem. Durch das App-Konzept können Messdaten bereits vor Ort aggregiert werden. So werden nur die relevanten Informationen aus dem Bereich der Kundenprivatsphäre gesendet. Wenn der Kunde es wünscht, kann er seine Messdaten auch ganz ohne eine Internetverbindung direkt vor dem jeweiligen Verbraucher abrufen und visualisieren. Damit ist die Einhaltung von Datenschutz- und Datensparsamkeitsanforderungen ein Kinderspiel.

 

Mit OGEMA läuft so ein System auf einer kommerziell verfügbaren Hardwareplattform. Die Konfiguration und auch das Update kann remote über das Netzwerk erfolgen. Wird ein Zähleraustausch notwendig, wird nach dem Hardwaretausch einfach das entsprechende Softwaremodul ersetzt.

 

Weitere individuelle Apps ermöglichen dem Kunden eine Vor-Ort-Auswertung der anfallenden Daten. Durch das Erkennen von spezifischen Verbrauchsmustern kann sogar eine Zustandsüberwachung von Anlagen erfolgen und der Kunde frühzeitig Hinweise für eventuell notwendige Wartungsarbeiten erhalten.

Mit Edge Computing kann man im Gebäude sicherstellen, dass nur Daten übertragen werden, die tatsächlich in der Cloud für die Optimierung von Energieflüssen benötigt werden.