Smart Grid 02.11.2012, 19:55 Uhr

CiA 454 für dezentrale Energiesysteme nach dem Plug-and-Play-Prinzip

Die international anerkannte CANopen-Bus-Spezifikation 454 legt fest, wie Komponenten „hybrider Energieinseln“ beschaffen sein müssen, damit sie miteinander funktionieren. Ziel ist in dezentralen Energiesystemen, egal wie komplex diese aufgebaut sind, nach dem Plug-and-Play-Prinzip Netzkomponenten schnell und einfach anzuschließen oder abzuklemmen.

Solartechnik am Plug-and-Play Stromnetz

Solartechnik am Plug-and-Play Stromnetz

Foto: Werkfoto

Ob eine Batterie, ein Wechselrichter, ein Ladegerät für ein solarbetriebenes Funksystem oder ein Dieseldorfnetz im Taunus, in Tunesien oder in der Türkei gekauft wird: Das Teil soll einfach an das bestehende System angesteckt werden können. So die Idealvorstellung.

Jeder Hersteller von Komponenten für dezentrale Energiesysteme soll überall auf der Welt bei einer Open-Source-Plattform mitmachen können, also ohne Lizenzgebühr zu zahlen. Die Unternehmen müssen sich nur verpflichten, die festgelegten Standards einzuhalten.

Und alles soll nach dem Prinzip Plug and Play funktionieren. So, wie man es beispielsweise von den USB-Geräten für Computer kennt. Wenn dort Geräte wie Mobiltelefone oder USB-Speichersticks angesteckt werden, kann man einfach anfangen, mit ihnen zu arbeiten.

Diese hehren Ziele für ein „neues Betriebssystem für Inselnetze“ hatten das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Freiburg und einige Industriepartner formuliert. Und sie entwickelten dafür einen eigenen Kommunikationsstandard, das sogenannte „Universal Energy Supply Protocol“ (UESP). UESP sollte regenerative Inselnetze stabil halten und „verschiedene Verbraucher und Energiesysteme miteinander sprechen lassen“, sagt ISE-Forscher Jakob Wachtel. Forschungsgeld hatten das Fraunhofer-ISE und seine Partner dafür auch erhalten.

Doch irgendwann – mittendrin in ihren interessanten Forschungen – stellten die Väter und Mütter von UESP fest: Es gibt bereits ein Bus-Protokoll mit fast identischen Ansprüchen, das „Applikationsprofil CiA 454“, erstellt nach dem CANopen-Standard (EN 50325–4). Der ist weltweit schon vieltausendfach im Automatisierungsmarkt eingeführt.

UESP ist heute Teil von CiA 454

Heute ist UESP Teil von CiA 454. Und alle Beteiligten scheinen zufrieden. Das Fraunhofer ISE hat sogar schon ein Inselsolarkraftwerk in Ägypten gebaut, dessen Kommunikation über das CiA-454-Protokoll läuft. Wasserpumpen werden hier solar versorgt.

Doch das Bussystem könne noch viel mehr, nämlich „innovative Hybridsystemtechnik für die Dorfstromversorgung aufeinander abstimmen“, heißt es vom ISE und dem CANopen e. V. in Nürnberg übereinstimmend.

Aber zur Verzahnung braucht es „Systemintelligenz und Leistungselektronik“. Sprich: Man benötigt sowohl Regelsysteme als auch Verbrauchs- und Speichergeräte nach diesem Standard. Und Hersteller, die die Komponenten produzieren.

Der momentan wohl aktivste Partner aus der Solarindustrie ist die Kaco New Energy GmbH. „Im Werk 4 in Neckarsulm wollen wir Teile des Bürotrakts autark versorgen. Wechselrichter, Ladegerät und Batterie sind zum Jahresende fertig. Ab Mitte 2013 soll alles zusammen funktionieren“, verrät Volker Dietrich von Kaco über das Projekt mit dem Namen „InnoSystem“. Später sollen die Komponenten auch verkauft werden.

Bei Pedelecs ist CiA 454 bereits stärker verbeitet

Bei Pedelecs, bei elektrisch unterstützten Fahrrädern also, ist CiA 454 bereits stärker verbreitet. Zwar hatte ein Team um den früheren E-Mobil-Rennfahrer Hannes Neupert vor zehn Jahren versucht, einen eigenen Standard zu entwickeln. Konkret ging es dabei um ein Ladesystem für von der Deutschen Post geplante Pedelec-Flotten. So entstand eine Schnittstelle mit namens Energybus.

Der Unternehmer erkannte die Vorteile des CANopen-Standards. „Heute ist Energybus ein anderer Name für CiA 454, weil beide Protokolle inzwischen identisch sind“, erläutert Hannes Neupert. Demnächst soll CiA 454 deshalb den Zusatz „EnergyBus“ bekommen.

Inzwischen haben die Energybus- und UESP-Macher ebenfalls entschieden, zusammenzugehen. „Das, was es in UESP gab, ist in CANopen aufgegangen“, bestätigt Jakob Wachtel vom Fraunhofer ISE. So konnte der Name für das einst entwickelte Steuersystem erhalten bleiben: „EnergyBus Controller“ heißt es.

ISE-Forscher Wachtel wünscht sich viele CiA 454-Komponenten für regenerative Hybridenergieinseln auf der ganzen Welt

Das Institut dachte einst nur an stationäre Inselversorgungen. Heute freut sich Wachtel sichtlich, dass sich die mit mobilen Komponenten koppeln lassen.

Er denkt bereits an eine der Vorzeige-Solarinseln des ISE: „Es wäre schön, wenn man bald am Rappenecker Hof Pedelecs laden könnte.“ Der Einsiedlerhof im Dreisamtal bei Freiburg erhielt 1987 eine Solarstromanlage des ISE und war damit Europas erste solar betriebene Gaststätte.

Doch den einstigen UESP-Entwicklern geht es auch darum, dass es bald viele weitere CiA-454-Komponenten gibt. Damit überall auf der Welt regenerative Hybridenergieinseln mit Geräten dieses Standards CiA 454 errichtet werden können. 

Ein Beitrag von:

  • Heinz Wraneschitz

    Freier Fachjornalist in der Metropolregion Nürnberg. Der Ingenieur für Elektrische Energietechnik arbeitet viele Jahre in der Industrie, u.a. Zentrumsleiter für ein herstellerunabhängiges Solarberatungsunternehmen. Seit 2005 ist er mit dem Redaktionsbüro bildtext.de hauptberuflich journalistisch tätig. Seine Themen sind Umwelt, Energie und Wirtschaft.

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