EEBus

Das EEBus-Protokoll dient als Open-Source-Standard, der eine reibungslose sowie hersteller- und technologieunabhängige Kommunikation zwischen Energiegeräten ermöglicht. Das Protokoll kommt ohne Lizenzbeschränkungen aus und fördert den Geist der Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten. Das Hauptziel von EEBus ist es, effiziente und effektive Energiemanagementsysteme zu ermöglichen.

Was ist EEBus?

EEBus ist ein Kommunikationsprotokoll – eine standardisierte digitale Infrastruktur. Es ermöglicht eine nahtlose intelligente Kommunikation zwischen Haushaltsgeräten, Elektrofahrzeugen, Wärmepumpen, Energieerzeugern, Speichersystemen und Energiemanagementsystemen (EMS) und externen Steuersignalen (z. B. von Netzbetreibern). Insgesamt zielt es darauf ab, die Energieanwendung und -verwaltung effizienter und bequemer zu gestalten, was für die Digitalisierung der Energiewende notwendig ist.

Einfach ausgedrückt ist EEBus ein allgemein akzeptiertes Open-Source-Kommunikationsprotokoll in der Energiewirtschaft, das es energiebetriebenen Geräten verschiedener Hersteller und Technologien ermöglicht, miteinander zu interagieren und Informationen auszutauschen – theoretisch ganz und gar ohne Lizenzbeschränkungen.

Geschichte

EEBus wird von der EEBus Initiative e.V. entwickelt, einer gemeinnützigen Organisation, die sich für eine standardisierte, domänenübergreifende Schnittstelle einsetzt. gridX ist Teil der über 60 Mitglieder.  

Die EEBus Initiative wurde 2012 mit dem Ziel gegründet, eine gemeinsame, nicht-proprietäre Sprache für Energie zu schaffen. Die Gründer erkannten den Informationsaustausch als wichtigste Voraussetzung für ein ganzheitliches Energiemanagement. In enger Zusammenarbeit mit den EEBus-Arbeitsgruppen identifizierten sie Use Cases – konkrete Situationen, in denen ein Produkt oder eine Dienstleistung potenziell eingesetzt werden kann – und spezifizierten und standardisierten den Datenaustausch mit ihren Protokollen, genannt Smart Home Interface Protocol (SHIP) und Smart Premises Interoperable Neutral Message Exchange (SPINE). Mit diesen beiden Protokollen schaffen sie Use Cases, die Lösungen für das Energiemanagement bieten.

Die technische Seite

Die Architektur des EEBus-Systems besteht aus fünf Ebenen, wie im Smart Grid Application Model (SGAM) dargestellt: Komponente (component), Kommunikation (communication), Information (information), Funktion (function) und Organisation (organizational).

Die Kommunikationsebene verwendet das Transportprotokoll SHIP, das auf dem User Datagram Protocol (UDP) oder dem Transmission Control Protocol (TCP) aufsetzen kann, um Nachrichten auf der Kommunikationsebene zu transportieren.  

Über SHIP, aber unabhängig davon, liegt das SPINE-Protokoll. Es deckt die Informationsebene des SGAM ab, und über SPINE befindet sich die Funktionsebene, die für eine Reihe von Use Cases zuständig ist, welche für einen optimalen Nutzen für die Kunden spezifiziert sind.

Warum ist EEBus wichtig?

Die Herausforderungen bei der Integration von Energieanlagen, EMS, Stromnetzen und dem Energiemarkt liegen in ihren unterschiedlichen Interessen und Interaktionen am Netzanschlusspunkt. Die Hauptakteure benötigen unterschiedliche Informationen und Lösungen für verschiedene Anlagen; außerdem interagieren diese Geräte auf unterschiedliche Weise miteinander. Es kann eine entmutigende, zeitaufwändige und teure Aufgabe sein, wenn sie alle unterschiedliche Sprachen sprechen. EEBus vereinfacht dies für alle Beteiligten und dient als universelle Sprache für alle Anlagen.

Die Integration von erneuerbaren Energieanlagen in das Energiesystem und deren Steuerung hat im Laufe des Jahres 2023 in Deutschland eine komplett neue Dynamik erhalten. Mit dem Paragraph 14a des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG), der Ende 2023 verabschiedet wurde, hat die Bundesnetzagentur Regelungen dafür festgelegt, wie Energieanlagen von offizieller Seite als Ultima Ratio  gesteuert bzw. gedimmt werden können. So soll bei einer akuten Gefährdung der Netzinfrastruktur durch Netzengpässen das Netz entlastet werden. Betroffen sind hiervon Wärmepumpen, private Ladesäulen, Heimspeicher und Klimageräte mit einer Leistung von über 4,2 Kilowatt. Seit dem 1. Januar 2024 ist Paragraph 14a aktiv, daher müssen alle neu verbauten Anlagen steuerbar sein.

Die Vernetzung verschiedenster Anlagen stellt aufgrund der Vielzahl von Protokollen unter Anlagen und Herstellern eine große Herausforderung dar. Daher rücken bedingt durch Paragraph 14a zwei Wege in den Vordergrund, um damit umzugehen: Einerseits könnte ein einheitlicher Standard geschaffen werden, sodass alle Hersteller auf die selbe Gerätesprache setzen (dies ist allerdings aktuell nicht der Fall). Andererseits könnten Hersteller auch eine Sprache verwenden, die von smarten Komponenten, wie dem intelligenten Energiemanagementsystem von gridX, verarbeitet und in die jeweiligen Zielsprachen der Anlagen übersetzt werden. EEBus hat sich hier für gridX bei der Steuerung von Wärmepumpen, EV-Ladestationen, Speichern, intelligenten Zählern oder Photovoltaik(PV)-Anlagen mittels Energiemanagementsystem bereits umfassend bewährt.

Wie funktioniert EEBus?

Das Energiemanagementsystem kann über EEBus mit verschiedenen Energieanlagen wie PV-Anlagen, Haushaltsgeräten (Waschmaschine, Kühlschrank, Warmwasserbereiter usw.), Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EV), Wärmepumpen, Batteriesystemen und intelligenten Zähler-Gateways kommunizieren. Diese nicht-proprietäre Sprache für Energie verbindet auch das Smart-Meter-Gateway (SMGW) mit dem Netz. Stell dir vor, dass jede Energieanlage eine andere Sprache spricht. Das Zusammenspiel verschiedenster DERs wäre in diesem Zusammenhang äußerst zeitaufwändig und hinderlich. EEBus fungiert daher als universelle Sprache, die eine reibungslose Kommunikation zwischen dem EMS, allen DERs sowie dem Netz ermöglicht. EEBus ermöglicht sogar eine Cloud-to-Cloud-Kommunikation zwischen dem EMS-Backend und dem Backend des Originalgeräteherstellers (OEM).

Für wen ist EEBus gedacht?

Anlagenhersteller und Anbieter von Energiemanagementsystemen

EEBus gewährleistet die Einhaltung der Netzanschlussbedingungen der lokalen Netzbetreiber für die Netzkompatibilität. Der Schwerpunkt liegt auf der Optimierung des Anlagenbetriebs hinsichtlich Kosten, CO₂-Emissionen und Eigenverbrauch. EEBus ermöglicht die Steuerung mittels Grenzwerten, Hüllkurven oder Anreizen, ohne die Anlagen direkt zu steuern, wodurch die Datendemokratie gewahrt bleibt. Die regulatorischen Anforderungen sind klar und eindeutig definiert.

Netzbetreiber

EEBus schont die lokalen Ressourcen und optimiert die Auslastung lokaler Netze. Dabei sorgt es für Transparenz und Kontrolle am Netzanschlusspunkt und gewährleistet Datenschutz und IT-Sicherheit.  

Energieversorger

Mit EEBus setzen Energieversorger auf marktgerechte Flexibilität. Sie optimieren die Auslastung lokaler Netze effizient und passen ihren Energieabsatz an die dynamischen Strommarktpreise an.

Die Vorteile durch EEBus

1. Branchenübergreifendes Netzwerk für großflächige Unterstützung

EEBus wird von verschiedenen Branchen unterstützt, macht mehrere Protokolle überflüssig und vereinfacht die Kundenbetreuung. Daher können Energieversorger ihre Haushaltslasten nahtlos über verschiedene Bereiche hinweg verwalten.

2. Technische Standardisierung  

EEBus priorisiert die technische Standardisierung, unter Berücksichtigung der Interessen der Mitglieder. Ihr detaillierter Prozess, einschließlich öffentlicher Beschwerdeverfahren, gleicht Spezifikationen mit Normen ab und fördert Interoperabilität und Harmonisierung.  

3. Reibungslose Plug-and-Play-Erfahrung

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EEBus vereinfacht die Integration durch Plug-and-Play und macht den Einsatz von Fachleuten oder komplexen Einstellungen überflüssig. Sein benutzerfreundlicher Ansatz fördert energieoptimierte Konfigurationen für eine breitere Akzeptanz.

4. Integrierte Anwendung

SPINE, das generische Datenmodell, integriert verschiedene Use Cases, die über Anlagen und Stakeholder-Rollen hinausgehen. Abgestimmte Anwendungsfälle priorisieren die Kontrollanforderungen und ermöglichen vielseitige Geschäftsmodelle für Kundengeräte und -anlagen.

5. Einzigartige Agilität und Flexibilität

Das Kernstück des EEBus-Datenmodells, SPINE, verkörpert eine außergewöhnliche Flexibilität. Sein modularer und flexibler Aufbau schafft die Voraussetzungen für einen Konsens der Beteiligten. Entscheidend ist, dass es schrittweise weiterentwickelt werden kann, ohne die Abwärtskompatibilität zu beeinträchtigen, und dass es für eine reibungslose Übertragung an jede Transporttechnologie angepasst werden kann.

6. Ununterbrochene Funktionalität

In Use Cases kann ein Fail-Safe-/Watchdog-Mechanismus implementiert werden, um eine ununterbrochene Funktionalität zu gewährleisten. Die Anlagen gehen bei Kommunikationsausfällen nahtlos in den ausfallsicheren Modus über und nehmen den normalen Betrieb wieder auf, sobald die Kommunikation wiederhergestellt ist.

7. Strenge Sicherheitskonformität für kritische Infrastrukturen

Der SHIP-Protokollstapel basiert auf IP-Technologien nach Industriestandard und erfüllt strenge Sicherheitsstandards. Er umfasst Sicherheitsfunktionen wie Syndikation, Vertrauensbildung und Cybersicherheitsmaßnahmen, um kritische Infrastrukturen vor aktuellen und zukünftigen Bedrohungen zu schützen.

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Use Cases

Kapazitätsmanagement auf Gebäudeebene

Durch die EEBus-Kommunikation erhält der Verteilernetzbetreiber (VNB) die Möglichkeit, Stromverbrauch, Frequenz und Spannung auf Gebäude- oder Geräteebene zu überwachen, zum Beispiel EVs. Wenn eine drohende Netzüberlastung erkannt wird, signalisiert der VNB dem SMGW des Gebäudes, den Stromverbrauch oder die Einspeisung am Netzanschluss zu begrenzen. Diese Leistungsbegrenzung stellt sicher, dass das Gebäude für eine bestimmte Dauer innerhalb eines bestimmten maximalen Stromverbrauchs oder Einspeisungsniveaus betrieben wird. Das beugt effektiv kritischen Netzzuständen vor. Dieser proaktive Ansatz minimiert die Notwendigkeit des Eingreifens des VNB und macht drastische Maßnahmen wie erzwungene Abschaltzeiten und Lastabwürfe überflüssig.

Nutzungszeittarife (Time-of-Use-Tarife)

Time-of-Use(ToU)-Tarife, oder auch Nutzungszeittarife, bieten Verbraucher:innen einen finanziellen Anreiz, ihr Energieverbrauchsverhalten anzupassen und fördern die Verlagerung von Lasten in Schwachlastzeiten. Diese bewusste Maßnahme verringert die Belastung der Netze und erleichtert eine höhere Einbindung erneuerbarer Energien, was zu einer verbesserten Netzeffizienz führt.

Durch die Übermittlung des Verbrauchsplans an das EMS ermöglicht das EEBus-System den Anlagen, ihren Stromverbrauch zu optimieren oder ihre Einnahmen durch PV-Einspeisung zu maximieren und dabei Marktmechanismen wie dynamische Tarife zu nutzen, selbst bei vom VNB auferlegten Beschränkungen.

Eigenverbrauch erhöhen

Durch die EEBus-Integration erhalten die Geräte die Möglichkeit, ihren aktuellen und prognostizierten Stromverbrauch bzw. ihre Produktion mitzuteilen. Das Energiemanagementsystem beeinflusst dann den Betrieb der steuerbaren Geräte und die PV-Einspeisung, um sicherzustellen, dass sie mit der PV-Produktionskurve übereinstimmen. Durch die Einbeziehung von Energiespeicherlösungen wie stationären Batteriesystemen oder bidirektionalen Elektrofahrzeugen kann überschüssige PV-Energie gespeichert und bei Bedarf genutzt werden, was die Abhängigkeit von externen Energiequellen verringert. Dieser Ansatz führt nicht nur zu einer erheblichen Senkung der Energiekosten für die Endverbraucher, sondern trägt auch zu einer nachhaltigeren Energiebilanz bei.

Monitoring und Komfort

EEBus erleichtert die Kommunikation zwischen den Anlagen und ermöglicht ihnen den Austausch von Informationen über ihren aktuellen Energieverbrauch, ihre Erzeugung und zukünftige Energiemuster. Diese Daten können vom Energiemanagementsystem erfasst oder für die Interaktion mit Nutzer:innen angezeigt werden. Darüber hinaus können diese Informationen von Smart-Home- oder Home-Automation-Systemen genutzt werden, um den Komfort für die Nutzer:innen zu optimieren und so persönlichere und angenehmere Wohnumgebungen zu schaffen.

In der Praxis

Durch die Integration von EEBus in XENON kann gridX: sich mit dem deutschen SMGW verbinden, ohne dass eine Zertifizierung erforderlich ist; sich mit vielen Anlagen verbinden, ohne dass eine zusätzliche gerätespezifische Integration erforderlich ist; Wärmepumpen integrieren; und zusätzliche Steuerungsoptionen neben Smart Grid Ready (SG Ready) ermöglichen.  

Herausforderungen und Grenzen

Es ist von entscheidender Bedeutung, die mit der EEBus-Standardisierung verbundene Komplexität anzuerkennen. Die laufende Entwicklung stellt manchmal eine Herausforderung bei der Aufrechterhaltung der Rückwärtskompatibilität dar. So sind beispielsweise im Falle einer Aktualisierung eines bestimmten Use Cases durch EEBus sorgfältige Aufmerksamkeit und Fehlersuche erforderlich, um den nahtlosen Betrieb der alten und neuen Versionen durch das Integrationsteam zu gewährleisten.

Im Bereich der Geschäftsentwicklung ist EEBus in der Branche, insbesondere in Deutschland und den umliegenden Märkten, anerkannt, und viele Unternehmen, darunter auch OEMs, haben ihr Engagement für die EEBus-Einführung bekundet. Allerdings sind die Fortschritte relativ langsam und eine flächendeckende Implementierung steht noch aus, sagt Till Sonnen, Business Development Manager bei gridX. Dennoch sei das Potenzial für EEBus, insbesondere in der Heizungsindustrie, angesichts der Komplexität alternativer Methoden zur Steuerung von Wärmepumpen, nach wie vor groß.