Und alles kommuniziert miteinander - SWISS ENGINEERING STZ

Digitalstrom
Klein, aber oho: Der Digitalstrom-Chip.
Und alles kommuniziert miteinander
Digitalstrom vernetzt elektrische Geräte auf einfache Art und Weise miteinander. Der Stromverbrauch wird
sichtbar und messbar. Gleichzeitig steigen Sicherheit und Komfort. Ein ameisengrosser Chip macht es möglich:
Direkt in die Geräte verbaut oder in einem Zwischenstecker, lässt der Chip die Geräte miteinander kommunizieren.
Das funktioniert über das bestehende 230-V-Stromnetz. Die Installation erfolgt mit wenigen Handgriffen.
Digitalstrom-Geräte vermitteln zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch. Der Chip senkt den Standby-
Verbrauch elektrischer Geräte von herkömmlichen 3 bis 5 Watt auf unter 0,3 Watt.
Aktuelle Studien zur Zukunft
des Schweizer Gebäudeparks
zeigen, dass der Heizwärmebedarf
zwar perspektivisch sinkt,
dass aber gleichzeitig der Strombedarf
innerhalb von Dienstleistungs-
und Wohngebäuden
stark ansteigt. Die Art der
Strombereitstellung hat somit
einen zunehmenden Einfluss auf
die ökologische und ökonomische
Performance von Gebäuden.
Neben der Strombereitstellung
gewinnt aber auch die
Frage der Effizienz von sogenannten
Verbrauchern und
deren Steuerung an Bedeutung.
Neue Technologie des
Energiemanagements
Ein neuer Chip unterstützt
durch Transparenz und einfache
Regelbarkeit die effiziente
Nutzung von Strom in Gebäuden.
Vernetzte Geräte lassen sich
über einen beliebigen Schalter
steuern, auf Tastendruck lassen
sich Lichtstimmungen abrufen,
Jalousien werden gehoben oder
gesenkt, sogar die Stereoanlage
lässt sich über einen herkömmlichen
Lichtschalter steuern:
Direkt in die elektrischen
Ge räten eingebaut oder nachträglich
montiert, vernetzt dieser
Chip die Geräte über das
be stehende 230-V-Stromnetz
miteinander. Die so verbundenen
Geräte verbrauchen nur
dann Strom, wenn er auch wirklich
gebraucht wird. Auf diese
Weise wird der Standby-Verbrauch
etwa um den Faktor
10 reduziert. Über ein Display
wird der Stromverbrauch sichtbar
ge macht. Hoher Stromverbrauch
kann so erkannt und
ggf. vermieden werden.
Ein Chip mit Potenzial
Digitalstrom bezeichnet ein
fortschrittliches Bus-System
durch die Ausstattung der elektrischen
Geräte eines Haushaltes
mit einem Hochvolt-
Chip. Dieser Chip regelt nicht
nur die Kommunikation des
Ge rätes über das herkömm liche
230-V-Stromnetz des Gebäudes,
er ersetzt auch bestehende
Standby-Funktionen durch
einen eigenen, effizienteren, aber
im Effekt vergleichbaren Modus.
Die für die Informationsübertragung
notwendigen Daten
werden durch Spannungsschwan
kungen im Bereich des
Nulldurchgangs übermittelt. Die
Kommunikationsmöglichkeiten
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Digitalstrom
Datenschutz und
Zuverlässigkeit
Digitalstrom-Geräte kommunizieren
nur innerhalb eines
Strom kreises miteinander.
Ausserhalb dieses Stromkreises
sind die Signale nicht sichtbar.
Sie sind somit abhörsicher.
Andere Powerline-Systeme auf
der gleichen Leitung werden
durch Digitalstrom nicht beeinträchtigt,
da die Digitalstrom-
Technologie nicht mittels Freder
so ausgestatteten Geräte mit
den entsprechenden Regelungsschnittstellen
entsprechen denen
eines herkömmlichen Bus-Systems.
Im Gegensatz zu diesen
entfallen aber zusätzliche Datenkabel,
da die Informationen
über herkömmliche 230-V-Leitungen
ausgetauscht werden.
Diese Technologie ist grundsätzlich
für die Steuerung und Verknüpfung
aller elektrischen
Geräte geeignet. Einfache Funktionen
sind zum Beispiel das
Dimmen von Leuchtmitteln.
Ähnlich wie bei den ersten Ideen
zu diesem Thema ist aber auch
das Ausschalten und Steuern
ganzer Kreisläufe (zum Beispiel
aller Lampen und Steckdosen)
über einen Schalter möglich.
Ebenso können Bedingungen
für die Abschaltung einzelner
Komponenten definiert werden
(ähnlich einer Zeitschaltuhr).
War dies bei früheren Systemen
nur über entsprechende Gestaltung
von Schaltkreisen und
Kabelführung möglich, bietet
diese Technologie die Möglichkeit,
diesen Verbund auch
nachträglich zu ändern, ohne
die Hardware neu verlegen
zu müssen. Dadurch kann die
Installation flexibel den sich
ändernden Bedürfnissen angepasst
werden.
Weniger Tasten,
mehr Komfort
Digitalstrom ist vor allem ein
Komfortsystem: Weniger Tasten,
mehr Komfort, lautet das Credo
des Systems, welches das Lesen
einer Gebrauchsanweisung
überflüssig macht. Wem herkömmliche
Schalter nicht ausreichen,
kann Digitalstrom­
Tasten einbauen, die mit einer
Leuchtdiode ausgestattet sind.
Ein eingängiges Farbsystem
zeigt, was gerade gesteuert wird.
Mittels Klicks werden die Farben
gewechselt. Wem das noch
nicht reicht, kann mit einem
Standardbrowser komplexe
Strukturen realisieren.
Digitalstrom bedient sich offener
Protokolle und lässt sich ins
Internet einbinden. Dazu wird
im Sicherungskasten ein kleiner
Server installiert. Eine Steuerung
der Geräte über das Mobiltelefon
oder einen PDA im Haus
Aus der Praxis: Installationsplan.
quenzmodulation arbeitet.
Internetfunktionen sind im System
zwar angelegt, und jedes
Gerät erhält eine einmalige
Kenn zeichnung, eine Art Strichoder
von ausserhalb rückt damit
in greif- und bezahlbare Nähe.
Die Frage «Ist das Bügeleisen zu
Hause nun wirklich ausgeschaltet?»
wird man sich künftig
nicht mehr stellen müssen. Und
falls doch, ist es mit einem Klick
überprüft und ausgeschaltet.
code oder IP-Adresse. Über das
Internet nutzbar werden sie aber
erst nach der Installation eines
kleinen Digitalstrom-Servers.
Die Datenhoheit bleibt aber
Digitalstrom
digitalstrom.org ist eine Non-Profit-Organisation, die 2007 an der ETH Zürich
(Eidgenössisch Technische Hochschule) gegründet wurde. Sie hat zum
Ziel, die vom Chipdesigner Wilfried Beck und dem Architekten Ludger Hovestadt
erfundene Technologie zu einem weltweiten Standard zu entwickeln.
Der digitalstrom.org obliegt das Management der technologischen Weiterentwicklung,
die Zertifizierung von Produkten, die Definition der Standards
für Hard- und Software sowie Nutzerinteraktion. Darüber hinaus dient die
Organisation der Vernetzung ihrer Mitglieder auf virtueller und realer Basis.
Die Mitgliedschaft steht allen interessierten Firmen, Verbänden,
Forschungseinrichtungen und Privatpersonen offen.
www.digitalstrom.org
www.aizo.com
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3G
8:07 AM
Hier sehen Sie zum Verständnis eine beispielhafte
digitalstrom-Installation. Die traditionelle unveränderliche
Kopplung von einem bestimmten Schalter mit
einem bestimmten Gerät ist aufgehoben (die jeweilige
«Verdrahtung» wird virtuell festgelegt). Das heißt,
mit Digitalstrom lässt sich fast alles nach Wunsch
bestimmen, da Sie die bestehenden 230-V-Leitungen
nutzen – einfach mit Digitalstrom statt mit dem
alten Strom. Dieser Raum funktioniert nun so: Alle
mit 1 gekennzeichneten Taster schalten und dimmen
alle Lampen mit einer 1. Alle Taster mit 2 schalten
und dimmen die Lampe 2 und so weiter.
Mit der Joker-Tastenklemme
können sogar Licht und Rollläden
mit einem einzigen Doppeltaster
bedient werden.
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digitalSTROM-Lüsterklemme, verbindet
Lampe und Leitung – die Lampe wird durch
alle Taster mit 1 schalt- und bedienbar.
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10
Hinter dem herkömmlichen
Taster wird eine gelbe
Tasterklemme montiert, die
nur noch an L und N angeschlossen
werden muss.
Die graue Rollladenklemme
wird mit dem Rollladenmotor
verbunden und an
die Stromleitung angeschlossen.
digitalSTRO M-Server
(dSS, optional). Verbindet
alle digitalSTROM-
Meter (dSMs) per
integriertem Webserver
mit Computern,
Smart Phones etc.
Alles Nötige ist schon
an Bord!
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5
Dank digitalSTROM-
Server (Webserver) ist
der Stromverbrauch
immer sichtbar
und der Raum kann
komfortabel gesteuert
werden.
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digitalSTRO M-Filter (dSF).
Er wird pro verwendeter
Phase einmal zwischen
L und N angeschlossen:
Er beseitigt Störungen.
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In das Kabel einer Lampe wird der Schnurdimmer
montiert. Er bedient die Lampe und ist außerdem
so programmiert, dass er den Raum steuern kann.
1
Leitungsschutzschalter 16 A
digitalSTROM-Meter (dSM).
Er wird als Digitalisierer
in Reihe geschaltet und
misst den Stromverbrauch
des Raums.
Hinter dem herkömmlichen
Taster wird eine gelbe
Tasterklemme montiert, die
nur noch an L und N angeschlossen
werden muss.
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immer beim Nutzer, er allein
bestimmt, was ausserhalb des
Stromkreises ggf. sichtbar sein
Für Haus- und Wohnungsbesitzer: Einfach in Einbau und
Bedienung und nützlich und komfortabel im täglichen Leben
Mit Digitalstrom lassen sich alle Geräte bedienen wie gewohnt: Licht an,
Licht aus – ein Tastendruck am vertrauten Schalter an der Wand. Wer will,
kann mit einem Tastendruck das Licht dimmen oder die Musik lauter oder
leiser stellen. Wer mehr möchte, kann ohne grosse Vorkenntnisse seine
eigenen Lichtstimmungen programmieren. Farben helfen dem Anwender,
sich schnell und intuitiv zurechtzufinden: Gelb für Licht, Grau für Beschattung,
Grün für Zugang, Blau für Klima… Ein «Alles-aus-Schalter» kann in
jede beliebige Steckdose eingesteckt werden und schaltet auf Knopfdruck
alle nicht notwendigen Geräte aus.
Ein Elektroinstallateur macht eine Wohnung oder ein Haus im Handumdrehen
Digitalstrom-fähig: Ein kleiner Einbau im Sicherungskasten und einige
farbige Klemmen in Wandschalter und elektrischen Geräten genügen.
Kein Aufreissen der Wände, kein Verlegen von neuen Kabeln ist notwendig.
Digitalstrom-fähige Geräte können einfach in die bestehenden Steckdosen
eingesteckt werden und sind sofort ansteuerbar. Die alten Geräte
funktionieren wie bisher. Die Komponenten und der Einbau sind preisgünstig
– vergleichbar mit einer herkömmlichen Elektroinstallation – aber viel
preiswerter als andere Hausautomationssysteme.
www.digitalstrom.org
soll. Die Nutzung der Internettechnologie
bietet zahlreiche
Vorteile: Sie ist preiswert, leistungsfähig,
zuverlässig und stellt
andere Technologien in den
Schatten. Digitalstrom hat sie
unter Berücksichtigung von
Datenschutz, Benutzerfreundlichkeit
und einfacher Installation
für die Bedürfnisse von
privaten Wohnungen massgeschneidert.
Das System kann Gruppen von
Geräten abbilden, aber auch
beliebige Geräte (sofern sie mit
dem entsprechenden Chip ausgestattet
sind) einzeln abbilden
und analysieren. Die einzelnen
Gerätegruppen werden mit
einem Farbcode kombiniert
(zum Beispiel Gelb für Licht),
um eine möglichst intuitive
Steuerung zu gewährleisten.
Nachhaltige Energiezukunft
Nach wie vor verbraucht der
Löwenanteil der weltweit
circa 300 Milliarden Elektrogeräte
unkontrolliert und zudem
unnütz Strom im Standby-
Modus. Im Standby-Betrieb
verbraucht ein mit einem Digitalstrom-Chip
versehenes Gerät
gerade noch 0,3 Watt. (Zum
Vergleich: Ein Netzteil selbst
ohne angeschlossenes Mobiltelefon
verbraucht ein Mehrfaches
davon.) Und nun die Rechnung:
Wenn 300 Milliarden
Elektro geräte statt 3 bis 5 Watt
im Standby-Betrieb nur noch
0,3 Watt verbrauchen, wäre das
eine Ersparnis um mindestens
den Faktor 10. Bei Einzel geräten
mag der Unterschied in absoluten
Zahlen noch vergleichsweise
gering sein, bei Zahlen
in Milliardenhöhe allerdings
ist das Potenzial, massiv Strom
sparen zu können, erheblich.
Reduktion der Lastspitzen
Bekanntlich wird zu bestimmten
Zeiten sehr viel Strom benötigt.
Um diesen Bedarf während der
Lastspitzen zu decken, ist viel
Kraftwerkleistung notwendig.
Zum Beispiel um die Mittagszeit,
wenn viele Kochplatten laufen.
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Digitalstrom
Warum muss der Kühlschrank
da auch kühlen? Eine Nachricht
vom Elektrizitätsversorger an
den Haushalt «Achtung, der
Strom wird in einer Stunde teurer»
kann einen mit Digitalstrom-Chip
ausgerüsteten Kühlschrank
dazu bringen, vorher zu
kühlen und keinen Strom zu
verbrauchen, wenn dieser knapp
und teuer ist. Dadurch werden
Lastspitzen geglättet. Im grossen
Stil angewandt, trägt Digitalstrom
zur Verhinderung oder
Verkleinerung der viel diskutierten
Versorgungslücke bei.
Digitalstrom ist ein sicheres und
zuverlässiges System. Zudem
liegt die Datenhoheit immer
beim Benutzer; er entscheidet,
ob und welche Daten an Dritte
abgegeben werden; er entscheidet,
ob und in welchem Umfang
seine Geräte auf Informationen
von aussen reagieren.
Auch ein Beitrag zum
Nachhaltigen Bauen
Der Energieverbrauch durch
elektrische Geräte in Gebäuden
ist von zunehmender Bedeutung.
Im Gegensatz zu den sinkenden
Transmissions- und Lüftungsverlusten
durch immer
hochwertigere Gebäudehüllen
nimmt die Anzahl der elektrischen
Geräte und Steuerungen
in Gebäuden immer weiter zu.
In vielen Fällen überkompensiert
die Zunahme an Geräten
ihre immer besser werdende
Effizienz. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn, in dem
beruhigenden Wissen, ein neues
energieeffizientes Gerät angeschafft
zu haben, das alte Gerät
auch weiterhin in Betrieb ist.
Der generellen Zunahme von
elektrischen Geräten entgegenzuwirken
(Suffizienz), gestaltet
sich schwierig, da der Nutzer im
Komfort auf diese Weise eingeschränkt
wird. Ein alternativer
Ansatz ist, den Nutzer für seinen
Verbrauch zu sensibilisieren und
Schwachstellen in der Anlagentechnik
aufzuzeigen. Gleichzeitig
wird der Stromverbrauch von
Geräten im Standby verringert
und ermöglicht so einen komfortablen
Modus bei geringem
Energieverbrauch.
Perspektiven
Die Digitalstrom-Technologie
hat über die Gebäudegrenzen
hinaus ein hohes Potenzial, eine
Optimierung des Stromnetzes
zu ermöglichen (Stichwort
Smart Grids). Insbesondere die
sehr heterogen auftretenden
Einträge durch Sonnen- und
Windenergie und die durch den
einheitlichen Tagesablauf auftretenden
Stromspitzen sind ein
Kernproblem bei der Auslegung
und dem Betrieb des Stromnetzes.
Mit den durch Digitalstrom
nun vorhandenen Daten wäre
eine Nutzung von Gebäuden als
Zwischenspeicher prinzipiell
oder die Anpassung des Bedarfs
Preis
Einsatz von Primärenergie
herkömmlicher
Strom
Funk
Zuverlässigkeit
Powerline
Positionierung des Chips von Digitalstrom
in den Dimensionen Preis und Zuverlässigkeit.
von Gebäuden auf die Netzsituation
möglich. Aus Datenschutzgründen
ist diese Verknüpfung
aktuell zwar nicht
geplant, das Potenzial dürfte aber
in Zukunft diesen Punkt wieder
zur Diskussion stellen. Um den
Bedenken in Bezug auf den
Datenschutz entgegenzuwirken,
legt Digitalstrom Wert darauf,
digitalSTROM
- True-Standby
- Energy Feedback
- Lastmanagement
Im Standby-Betrieb
verbraucht Digitalstrom
einen Bruchteil
des bisherigen Stroms.
EIB/LON
digitalSTROM
dass der Nutzer rechtlich die
Datenhoheit behält. Die für das
System benötigte Software ist
zudem als Open Source ausgelegt,
um volle Transparenz zu
gewährleisten.
Von Alexander Peter Weiss
opus-works.ch
«Alles aus.»
«Ich will lesen.»
«Hallo, ist da jemand?»
«Ich möchte nicht
gestört werden.»
«Ich höre
schlecht.»
«Heute hab ich
gute Laune.»
«Zu sonnig.»
«Ich bin dann mal
im Urlaub.»
«Ich spare Energie.»
«Ich bin müde.»
«Ich bin dann
mal weg.»
«Bin zu hause.»
Für Installateure und Planer: Einfach und übersichtlich in
der Planung, schnell und schmutzfrei bei der Installation
und intuitiv und flexibel in der Inbetriebnahme
Herzstück der Digitalstrom-Technologie ist der Digitalstrom-Chip (dSID).
Er ermöglicht es, dass jedes Gerät und jeder Schalter über das Stromnetz
kommunizieren können. Dank seinen kleinen Abmessungen kann er in
Klemmen oder Zwischenstecker vergossen werden. So wird jedes Gerät
mit wenigen Handgriffen Digitalstrom-fähig. In Zukunft soll der Chip von
Herstellern direkt in die elektrischen Geräte verbaut werden.
Der Digitalstrom-Chip kommuniziert innerhalb eines Stromkreises über
den Digitalstrom-Meter (dSM), welcher neben dem Sicherungsautomaten
in den Elektroverteiler eingebaut wird. Mehrere Digitalstrom-Meter können
über ein standardisiertes Protokoll miteinander kommunizieren, oder sie
ermöglichen über den in die Hutschiene montierten Digital strom-Server
(dSS) die Anbindung ans Internet. Das eingängige Farbsystem der Bedienung
findet auch bei der Installation Anwendung. Die Klemmen mit Digitalstrom-Chips
mit den entsprechenden Funktionen folgen dem gleichen
Farbcode. Digitalstrom ist deshalb sehr rasch installiert.
www.digitalstrom.org
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