EnOcean – Funkstandard mit autarker Energieversorgung

Haben Sie schon einmal etwas von Energy Harvesting gehört? Durch diese Art der „Energie-Ernte“ kann die EnOcean Funktechnologie notwendige Energie aus der Umgebung ziehen. Dadurch funktioniert die Funktechnologie weitestgehend batterieunabhängig. Sicher ein herausstechender Vorteil von EnOcean, wenngleich das als internationaler Standard definierte Funkprotokoll auch mit vielen anderen Merkmalen, wie Bidirektionalität, Herstellerunabhängigkeit und Kompatibilität zu kabelgebundenen Systemen punkten kann.

 

enocean @ enocean.com

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Grundlagen – so funktioniert die EnOcean Technologie für die Hausautomation

Die kurzen Funksignale, die für den Smart Home Betrieb notwendig sind, benötigen jeweils nur sehr wenig Energie. Diese Tatsache haben sich die Entwickler von EnOcean zunutze gemacht und ein Funksystem entwickelt, welches die in der Umgebung vorhandene Energie nutzen kann. Wie das funktioniert lesen Sie unter Kleiner Exkurs – Energy Harvesting.

Das Funkprotokoll EnOcean verwendet in Europa die Frequenz von 868 MHz. Seit März 2012 ist es durch die IEC als internationaler Standard festgelegt. Das System verwendet die Amplitudenumtastung zur Funkmodulation. Dieses System, welches zum Beispiel auch bei der Atomuhr Anwendung findet, verändert die Amplitude eines Trägersignals und ist sowohl energiesparend als auch elektronisch einfach umzusetzen.

EnOcean setzt in allen Bereichen auf Einfachheit und auf den Verzicht unnötiger Komponenten. Das gilt auch für die Vermeidung von Kollisionen, für die es keinen speziellen Mechanismus gibt. Durch die möglichst kurzen Datenpakete, die bei diesem Smart Home Standard gesendet werden, treten Kollisionen nämlich erst gar nicht auf.

Zur Erhöhung der Stabilität und Sicherheit der Funkbefehle verwendet EnOcean wie andere Systeme auch ein Bestätigungsignal für den Datenempfang (Bidirektionalität). So kann sichergestellt werden, dass der vorgesehene Austausch zwischen der Steuerungseinheit und Sensoren bzw. Aktoren korrekt stattgefunden hat.

Die Einfachheit dieses Funkprotokolls zur Hausautomation hat neben der deutlichen Energieeinsparung und den Kostenvorteilen auch noch weitere Vorteile zu bieten. So ist EnOcean weitestgehend wartungsfrei und bietet unter anderem dadurch Zeiteinsparungspotential. Die Flexibilität ist durch die Verbindung verschiedener Komponenten aus unterschiedlichen Bereichen der Hausautomation gegeben. Die Nutzung bereits in der Umgebung vorhandener Energie ist außerdem ein wesentlicher Beitrag zur ökologischen Verträglichkeit der Smart Home Ausstattung.

 

 

Kleiner Exkurs – Energy Harvesting bei EnOcean

Die für die Übermittlung von Funksignalen im Smart Home benötigte elektrische Energie ist so gering, dass diese sozusagen aus der Umgebung abgegriffen, „geerntet“ werden kann. Für diese Art der Energieumwandlung gibt es folgende Möglichkeiten, nämlich die Nutzung von:

  • Schaltungstechnik,
  • piezoelektrischen Effekten,
  • photoelektrischen Effekten und
  • thermoelektrischen Effekten

Der EnOcean Funkstandard macht sich im Smart Home verschiedene dieser Möglichkeiten zunutze. So kann zum Beispiel mit Hilfe von elektrodynamischen Energiewandlern Bewegungsenergie genutzt werden. Weiterhin zählen die Piezoelektrizität von Schaltern zu den möglichen Energiequellen, ebenso wie Peltierelemente und Solarzellen. Auf diese Weise gelingt es, die Hausautomation nicht nur kabellos, sondern auch fast völlig batterielos zu betreiben. Es gibt allerdings gelegentlich Bereiche, in denen für einzelne Geräte keine entsprechende Energiequelle zur Verfügung steht. In diesen Ausnahmefällen muss dann auch hier auf den Batteriebetrieb zurückgegriffen werden.

Die Nutzung von Umgebungsenergie für den möglichst energieautarken Betrieb seiner Komponenten dürfte aktuell ein ziemliches Alleinstellungsmerkmal für EnOcean im Smart Home Bereich sein.

 

Entwicklung, Verbreitung und Produkte von EnOcean

Die batterielose Funksensorik, die von der EnOcean GmbH erfunden und entwickelt wurde, bildet die Grundlagentechnologie für den Funkstandard zur Hausautomation. Das im Jahr 2001 gegründete Unternehmen ist ein Spin-off der Siemens AG und hat seinen Sitz in der bayerischen Gemeinde Oberhaching in der Nähe von München. Finanziell beteiligten sich verschiedene Geldgeber durch Bereitstellung von Venture Capital (Risikokapital) an dem Unternehmen.

Im Jahr 2008 bildete sich eine Non-Profit-Organisation, die EnOcean-Alliance, zu deren Mitgliedern Unternehmen aus Europa und Nordamerika zählen. Dieser Zusammenschluss hat sich folgende wesentliche Ziele gesetzt:

  • Förderung der Interoperabilität, also der Kompatibilität verschiedener Systeme und Geräte im Smart Home, die mit dem EnOcean Funkstandard betrieben werden. Dazu zählt sowohl die Weiterentwicklung der Sensorenprofile, als auch der Abgleich mit dem definierten, internationalen Standard ISO/IEC 14543-3-10
  • Entwicklung vollständig kompatibler Produkte aus allen Bereichen der Gebäude- und Hausautomation, um ein vollständiges Smart Home System anbieten zu können

Heute bieten mehr als 50 Unternehmen Endprodukte für das Smart Home auf Basis dieses Funkstandards an. Dazu zählen bekannte Partner, wie zum Beispiel Siemens und Zumtobel oder AlphaEOS, ein Unternehmen, welches sich der Entwicklung der Heizungsautomation verschrieben hat. Auch kompatible Software für die Hausautomation wird von verschiedenen Herstellern angeboten. Am gebräuchlichsten sind BSC-Bose von der BSC Computer GmbH (Deutschland) und MyHomeControl von der BootUp GmbH (Schweiz).

 

 

Sicherheit des EnOcean Funkprotokolls für das Smart Home

Das unbemerkte Abgreifen von Datenpaketen wird bei diesem System zur Hausautomation durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes Sicherheitskonzept erreicht. Zu den Komponenten zählen etwa der Einsatz von Rolling Code, also ein sich stets ändernder Code, mit dem sich der Sender beim Empfänger zunächst verifizieren muss. Auch die Verschlüsselung von Funkdaten und die ausschließliche Verwendung festgelegter IDs gehören zur Absicherung des Smart Home Systems. Dies gilt zumindest für alle originären Komponenten von EnOcean, nicht alle Komponentenhersteller setzen diese Sicherungsmöglichkeiten jedoch auch bei ihren Geräten ein. So genial einfach der Funkstandard ist, so besteht in dieser Tatsache natürlich auch immer ein gewisses Sicherheitsrisiko, welches man im Hinterkopf behalten sollte. Schließlich ist eine eigene Implementierung durchaus möglich.

 

Genial einfach – Hausautomation mit EnOcean

Große Ideen müssen gar nicht kompliziert sein. Das stellt das EnOcean Funkprotokoll eindrücklich unter Beweis. Durch das Engery Harvesting gewinnen die Komponenten fast ausschließlich batterie- und steckerlos Strom. Die zugrundeliegende Technologie ist einfach und unkompliziert und dadurch wenig störanfällig. Auch bei Neubauten, die mit kabelgebundenen Smart Home Systemen ausgestattet sind, lässt sich der Funkstandard in die vorhandene Technologie integrieren.

Weitere Informationen erhalten Sie auf EnOcean

Tipp: Unser Artikel Funkstandards in der Hausautomation

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