OpenEMS

Neues von unserem OpenEMS-Mitglied Consolinno: Diesmal gibt’s einen Experten-Artikel zum Thema MQTT! Da der Artikel mit Fachwörtern gespickt ist, findet ihr bei Bedarf am Ende einige Begriffserklärungen (#).

Was heißt MQTT? 

Consolinno: Das „Message Queuing Telemetry Transport Protokoll“ (kurz MQTT) ist ein stark präsentes Protokoll im IoT-Bereich, das die Datenkommunikation zwischen verschiedenen Teilnehmern, z. B. den verbundenen Geräten, über einen #Broker ermöglicht. Daher war es uns wichtig, dieses Protokoll in OpenEMS umzusetzen.

Gibt es Unterschiede zum MQTT-Protokoll von Fenecon, das bereits in OpenEMS implementiert ist? 

Consolinno: Wie man in einem Update von Stefan Feilmeier nachlesen kann, unterstützt OpenEMS das MQTT-Protokoll 5. Es hat feste #Topics und eine fest implementierte Art und Weise, wann und wie es seine Daten pushed. Er erwähnte ebenfalls:  

„Be aware that this implementation only marks the start of MQTT support in OpenEMS. Therefor implementation details might change with future versions.“ 

Das bedeutet, MQTT mit der Version 5 kann genutzt werden. Dies stellt einen Vorteil gegenüber der Consolinno-Implementierung dar, welche lediglich die Version 3.1.1 (OASIS-Dokumentation) bzw. mit leichten Änderungen auch Version 3.1 des MQTT unterstützt. Die Nutzer*innen können aber mit Hilfe unserer Implementierung aussuchen, welche Daten an welche #Topics geschickt werden sollen. Das geschieht für jede Komponente individuell – also für die konfigurierbaren Module in OpenEMS (z.B. eine PV-Anlage oder auch virtuelle Komponenten). Pro Komponente können theoretisch mehrere #Payloads und #Topics konfiguriert werden.

Was ist mit eurer Implementierung noch möglich? 

Consolinno: Zusätzlich können Daten #subscribed werden. So könnten virtuelle Komponenten wie Temperatursensoren Daten erhalten, mit denen ein reales Energiesystem arbeitet. Außerdem können Commands #subscribed werden (das sind einfache Befehle, auf die eine Komponente reagieren kann). Die konkreten Befehle und die Reaktion darauf müssen jeweils implementiert werden. Weiter können Fahrpläne, die von einer KI erstellt werden und nach einem bestimmten Schema aufgebaut sind, abonniert werden. Fahrplancontroller können diese richtig zusammensetzen und auf die OpenEMS-Komponenten verteilen. Dadurch schaffen wir eine intelligente KI-Steuerung von Energiesystemen, was zukünftig im Klimaquartier Esslingen oder bei MAGGIE in Regensburg eingesetzt wird.  

Mit unserer Implementierung können Komponenten nicht nur über die ApacheFelix Web-Oberfläche für MQTT konfiguriert werden, sondern auch über ein JSON file oder sogar über REST. Diese Konfiguration kann im Nachhinein abgeändert werden. Der Nutzer wird dabei unterstützt, indem ihm angezeigt wird, welche Daten er von einer Komponente #publishen kann. Er kann auch angeben, in welchem Intervall eine Nachricht #gepublished und #subscribed werden soll.

Könnt ihr das wichtigste nochmal zusammenfassen? 

Consolinno: Unsere Implementierung unterstützt eine andere MQTT-Version (3.1.1 und mit leichter Abänderung 3.1). Alle Komponenten sind individuell konfigurierbar und in unterschiedlichen Zeitabständen können mehrere #Payloads an mehrere/ unterschiedliche Topics bei unterschiedlicher #Quality of Services verschickt werden.

Die Komponenten können auf bestimmte Kommandos individuell reagieren. Es werden also Nachrichten abonniert und Fahrpläne entgegen genommen, welche eine KI-optimierte Steuerung, etwa von Energieerzeugern, ermöglicht.  

Als Verbesserungen stehen das Speichern einer geupdateten Konfiguration und die Unterstützung von MQTT v.5 an. Die Implementierung von Fenecon ermöglicht es, über MQTT v.5 alle Daten des OpenEMS an festgeschriebene #Topics zu erhalten, was den Konfigurationsaufwand minimiert. Doch wie bereits Stefan Feilmeier sagte, ist die Implementierung von Fenecon noch am Anfang.

Begriffserklärungen: 

#Broker:  
Die Cloud/der Server, der die ankommenden Daten von #Publishern entgegennimmt und verwaltet bzw. dafür zuständig ist, Abonnenten/ #Subscribern die Topics, die sie abonniert haben, zukommen zu lassen. Der Broker ist also die Brücke der Kommunikation zwischen #Publishern und #Subscribern: Er ist das „Gebäude“, in dem sich „Sprecher“ und „Zuhörer“ bewegen; die Sprecher (#Publisher) sagen ihren Inhalt (#Payload) in einem Raum (#Topic), die Zuhörer (#Subscriber) bewegen sich in dem Gebäude und suchen sich Räume (#Topics) aus, in denen sie zuhören möchten.

#Payload:  
Nachrichteninhalt. 

#Publish/#Subscribe:  
Nachrichten veröffentlichen (publish)/abonnieren (subscribe) bzw. erhalten. 

#QoS/#Quality of Service:  
Art und Weise, mit welcher Garantie eine Nachricht beim Broker ankommt. 

#Topic:  
Eine Art URI oder URL (quasi etwas wie https://openems.io/), die innerhalb von MQTT eine eindeutige Adresse darstellt. 

The European Horizon 2020 Research Project EASY-RES uses OpenEMS for its local energy management.

Find out more on the details of how a smart ICT infrastructure, energy management and power converters can support a future with 100 % renewable energy sources in the European energy system at the EASY-RES Summer School 2021:

Deggendorf, 29. Juli 2021 – FENECON, ein führender Hersteller für Heim-, Gewerbe- und Industrie-Stromspeicherlösungen, erhält als eines von nur zwei deutschen Unternehmen eine Förderung aus dem EU Innovation Fund, der besonders klimafreundliche Projekte unterstützt. Die Gelder in Höhe von 4,5 Millionen Euro investiert das mittelständische Unternehmen in den Bau eines neuen Produktionsstandortes nach Automobilstandard im niederbayerischen Iggensbach bei Deggendorf, die „CarBatteryReFactory“. Ab 2023 werden dort aus Zero- und Second-Life-Elektroautobatterien – also Ersatzteilbatterien und solchen, die bereits in Fahrzeugen im Einsatz waren – Containerspeichersysteme gefertigt. Energieversorger, Ladeparkbetreiber und Industrieunternehmen nutzen solche Anlagen, um Strom zwischenzuspeichern und die Netzstabilität zu erhöhen. […]

Das dafür eingesetzte Energiemanagementsystem FEMS basiert auf OpenEMS, einer Open-Source-Plattform, die von Fenecon initiiert wurde und mittlerweile weltweit verwendet wird. Auf Basis des Industrial-Speichers entstehen im geplanten Werk günstige Großspeichersysteme sowie sogenannte lebende Ersatzteillager für Fahrzeugbatterien, die Stromnetze aktiv stabilisieren. Zudem können die Containerspeicher für einen zeitlich begrenzten Einsatz bei Veranstaltungen, Umweltkatastrophen, für Ladeparks oder in der Industrie gemietet werden. […]

Quelle:

Backlinks dazu:

• Pressemitteilung der Europäischen Kommision
• Electrive.net
• Bundesverband Solarwirtschaft e.V.
• SmarterWorld
• Elektroniknet.de
• Nachrichten.net
• Firmenpresse.de
• Windkraft-Journal

• Solarserver

• Electromobiliste

Zum Artikel: https://background.tagesspiegel.de/energie-klima/franz-josef-feilmeier

Deggendorf, 15. Juni 2021 – FENECON, führender Hersteller von Stromspeicherlösungen, feiert Jubiläum. Seit zehn Jahren entwickelt und produziert das Unternehmen innovative Heim-, Gewerbe- und Industrie-Speichersysteme, die dafür sorgen, dass Solarstrom optimal genutzt, das Stromnetz entlastet und die Energiewende gefördert wird. Mit diesen zukunftsfähigen Lösungen können sich Privatpersonen, Unternehmen und Netzbetreiber aktiv an der 100-Prozent-Energiewende beteiligen.

[…]

Hohe Leistung, einfache Installation, zukunftsfähige Software
Die Komponenten der FENECON-Komplettsysteme der Home-, Commercial- und Industrial-Serien sind jeweils optimal aufeinander abgestimmt. Neben langlebigen Batterien und leistungsfähigen Wechselrichtern sind besonders das Energiemanagement als Steuerzentrale für die Speichersysteme die Alleinstellungsmerkmale der Produkte. Die Systeme sind modular aufgebaut, besonders schnell und einfach zu installieren und lassen sich je nach benötigter Leistung und Kapazität jederzeit erweitern. Das FENECON-Energiemanagementsystem (FEMS) auf Basis von OpenEMS, dem „Betriebssystem für die Energiewende“, macht die Speicherlösungen explizit zukunftsfähig.

Das lernende Energiemanagementsystem für Sektorenkopplung bei Speichersystemen aller Größen
FEMS ermöglicht eine einfache und intelligente Sektorenkopplung – die Vernetzung von Strom, Wärme und Mobilität – sowie vorausschauendes, netzdienliches Laden und Entladen. Das bedeutet: Das Speichersystem lernt seinen Einsatzort kennen und prognostiziert selbstlernend, wie viel Strom produziert und wann wie viel davon verbraucht wird. Mithilfe solcher Daten verteilt die Lösung die verfügbare Energie intelligent auf Stromverbraucher wie zum Beispiel E-Autos oder die Heizung und erhält Speicherkapazität für die starken PV-Strom-Stunden, um Abregelungen zu vermeiden. So erhöht das System den Eigenverbrauch und die Produktionsmenge der PV-Anlagen. In der intelligenten Speichersteuerung können zudem anbieterneutral zeitvariable Börsenstromtarife eingebunden werden, die in den kommenden Jahren erheblich an Relevanz gewinnen werden. So werden auch die Reststromkosten über den Speicher und das Energiemanagement optimiert. Viele weitere auf die Zukunft ausgerichtete Funktionen sind in der Open Source basierten Plattform jetzt schon umsetzbar und darauf ausgelegt, künftige Innovationen ebenfalls einbinden zu können. Nachhaltigkeit ist einer der Grundsätze der Deggendorfer Energiewendepioniere.

[…]

Weiterlesen → pv-magazine.de

Mehr informationen → fenecon.de

(Foto: © Herbert Stolz)

OpenEMS-Mitglied Consolinno stellt ein weiteres Projekt vor. Diesmal: Das neu entwickelte Zählerkonzept zweier Industriehallen in Regensburg inklusive Abrechnung und Visualisierung.

Um was geht es in dem Projekt? 

Consolinno: 

In den zwei industriell genutzten Hallen im Logistikpark LAGO A3 wird der Kaltwasserverbrauch inzwischen genau analysiert. Dafür wurden Funkzähler gemäß einem neuen Zählerkonzept verbaut. Diese Zähler werden automatisiert abgerufen und die so gesammelten Daten vom Consolinno Leaflet mit Hilfe von OpenEMS verschlüsselt an ein Backend übertragen. Anschließend werden sie auf einer grafischen Oberfläche visualisiert. Dadurch kann der Betreiber den Verbrauch genau erfassen, auf Störungen schnell reagieren und die Abrechnung mit minimalem personellen Aufwand erstellen.

Was hat Consolinno in dem Projekt gemacht? 

Consolinno: 

Zusammen mit dem Kunden haben wir ein neues Zählerkonzept entwickelt, mit dem der Kaltwasserverbrauch in hoher Auflösung dargestellt und überwacht werden kann. Bei der Auswahl und dem Verbau der Zähler haben wir beraten, unterstützt und schließlich das Funknetzwerk inklusive unserem Leaflet als Datenlogger in Betrieb genommen. Die Zähler wurden in OpenEMS von unserem Team implementiert. Die Zählerdaten werden auch mit Hilfe des MQTT-Moduls, das von Consolinno für OpenEMS erstellt wurde, an das Server Backend geschickt. Am Ende haben wir noch eine grafische Oberfläche erstellt, auf der der Betreiber alle Zähler auf einen Blick hat, sich die Verbräuche in Form einer CSV-Tabelle herunterladen kann und individuelle grafische Auswertungen der Zählerdaten zusammengefasst sieht. Störmeldungen erschienen einerseits direkt in dieser Visualisierung, andererseits bekommt der Betreiber auch eine automatische Meldung per Mail.

Warum wurde Consolinno für das Projekt angefragt? 

Consolinno: 

Aufgrund unserer flexiblen Hardware und unserer OpenEMS-basierten Software konnten die Anforderungen des Projekts individuell umgesetzt werden. Durch die Digitalisierungsmaßnahme konnte der Kunde einen Teil der Kosten im Rahmen des Förderprogramms „Digitalbonus Bayern“ fördern lassen. Wir von Consolinno denken ein Projekt immer von Anfang bis Ende durch und begleiten und beraten den Kunden immer unter Einbezug unserer gesamten Kompetenzen. Das macht uns einzigartig!

Das Leaflet von Consolinno kommt sowohl im elektrischen Last- und Lademanagement als auch im komplexen Energiemanagement aller Sektoren, also auch Wärme, zum Einsatz. In Projekten zur Wärmesteuerung bildet es mit OpenEMS das Gehirn alias Steuerzentrum. Wir wollen von unserem Mitglied wissen: Was gibt es Neues aus den Projekten und was heißt moderne Heizungssteuerung? 

Die Projekte: Trostberg – Forchheim – MAGGIE 

Consolinno:  

Aus den Appetizern zur letzten OpenEMS-Konferenz kennt ihr bereits das Nahwärmenetz-Projekt in Trostberg, die klassische wärmegeführte Regelung in Forchheim sowie das Forschungsprojekt MAGGIE in Regensburg. Die Problemstellungen sind ganz unterschiedlich. Wir haben daher versucht, mit OpenEMS eine einheitliche Basis zu erstellen, sodass möglichst viele ähnliche Projekte umgesetzt werden können. Viele Anlagen profitieren von Verbesserungen und Bugfixes, auch die Codewartung und das Deployment werden so vereinfacht. Das erhöht die Stabilität des Anlagenbetriebs. Last, but not least haben Open-Source-Projekte den Vorteil, dass andere Entwickler sich daran beteiligen und weitere Ideen einbringen können. 

Basierend auf diesen Erfahrungen werden wir neue Module bereitstellen, mit denen man selbst sehr komplexe Systeme zügig „zusammenbauen“ kann. Die Projekte dienen hierbei als Benchmark für neue Features und Optimierungen.  

Digitalisierung 4.0: Moderne Heizungssteuerung 

Consolinno:  

Eine Heizung ist nicht mehr einfach nur eine Heizung. Die Anforderungen an eine moderne Heizungssteuerung sind komplexer geworden, sie soll 

• … es immer so warm machen, dass man sich wohlfühlt. 
• … möglichst CO₂-sparend oder wirtschaftlich sein (oder beides?). 
• … zeigen, was passiert, man will sie verstehen oder zumindest anschauen können. 
• … Energie erzeugen, die man selbst verbrauchen kann, und energieoptimiert laufen. 
• … Heizung A vielleicht mit Heizung B kommunizieren lassen. 

Wenige Regelungen können das schon heute. Herstellerübergreifend wird es noch komplexer. Warum sollten wir Regelungen nicht nochmal „neu“ denken? Denn die Heizung ist Teil eines Energiemanagements und sollte nicht isoliert betrachtet werden!  

Unser Feedback aus der Praxis: Aktuell besteht ein Anlagensystem im Prinzip aus vielen unterschiedlichen Wenn-Dann-Bedingungen, zum Beispiel:   

• Wenn Außentemperatur 10 Grad, dann heize Fußbodenheizung auf 25 Grad.  
• Wenn Warmwasserfühler unter 50 Grad, dann gehe auf Warmwasserbereitung.  
• Wenn Wassertank/Boiler warm genug, dann gehe wieder auf Normalbetrieb.  

Das waren recht einfache Bedingungen. Aber was macht man, wenn die Anlagen dezentral verteilt sind, wie bei MAGGIE und Trostberg? Oder wenn man viele Erzeuger hat, etwa Heizstab, Wärmepumpe, BHKW, Gaskessel? Was, wenn man selbst erzeugten Strom oder Wärme (Solarthermie) „optimal“ nutzen möchte? Oder wenn die Anlagendimensionierung gering ist und man vorausschauend Energie bereitstellen muss?  

Bei der Umsetzung hilft OpenEMS. Aus der Industrie 4.0 hat man gelernt, dass viele kleinere, miteinander verknüpfbare Module viele Vorteile bringen. OpenEMS kommt schon mit einigen Schnittstellen zurecht, wir haben diese noch erweitert. So können jetzt einige Geräte zusätzlich angebunden werden, z. B. Zähler über MBus/wMBus und eine Cloud über MQTT. Außerdem bindet unser Leaflet zusätzlich „Standard“-Hardware an, seien es SmartGridReady-Geräte, Temperaturfühler, Anlagensteuerungen über 0-10V/0-20mA oder Sensoren (0-10V/0-20mA).  

Hier kommt die Modularität in der Software ins Spiel. Zuerst haben wir versucht, mit speziellen Wenn-Dann-Bedingungen komplexe Anlagen anzubinden. Diese Bedingungen konnten schon „modular“ miteinander kommunizieren. Aber ist es schon 4.0, wenn man diese Logik nicht so einfach auf eine andere Anlage übertragen kann? Ein Redesign musste her und das ganze Team arbeitet gerade fleißig daran, die nun wirklich modularen Bausteine auf Herz und Nieren zu testen. Parallel werden gerade alle Komponenten refactort, also insgesamt verbessert und in die Community gepusht.  

Die Heizungskomponenten werden übrigens noch genauso eingestellt wie früher. Die Regelung übernimmt jetzt aber OpenEMS. Die einzelnen Module zu aktivieren und miteinander zu verknüpfen ist nicht ganz trivial. Wir arbeiten aber daran, es verständlicher zu gestalten und werden in Zukunft „einfache“ Energiemanagementeinstellungen in How-Tos veröffentlichen.