Dossier - Ein Standard für das Smart Grid - Bulletin.ch
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dossier.
Ein Standard für
das Smart Grid
Damit sich Wärmepumpen, Ladestationen und
PV-Anlagen verstehen | Noch gibt es keinen gemein-
samen Kommunikationsstandard, um Geräte ins
Smart Grid einzubinden. Das Label SmartGridready
und der EEBus-Standard arbeiten darauf hin.
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Un standard pour
le smart grid
Pour que les stations de recharge et les systèmes PV
se comprennent enfin | Aucun standard de commu-
nication commun n’existe à ce jour pour l’intégration
de dispositifs dans le smart grid. Le label SmartGrid
ready et le standard EEBus devraient y remédier.
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1
Stufe Funktion Anforderungen
Niveau Fonctionnement Exigences
1 Diskret, on/off Aus- und Freischalten der Anlage oder Tarifumschaltung (z.B. Rundsteuerung)
Discret, on/off Coupure et déconnexion de l’installation ou commutation tarifaire (p. ex. télécommande centralisée)
2 Diskret, diverse Diskrete gerätespezifische Zustände/Sollwerte oder Tarifumschaltung (z.B. SG_Ready)
Discret, divers Valeurs de consigne/états discrets propres à l’appareil ou commutation tarifaire (p. ex. SG_Ready)
3 Kontinuierlich, statisch Fix definierte Kennlinien/Profile oder Tarifvereinbarungen (z.B. Kennlinien in PV Invertern)
Continu, statique Caractéristiques/profils fixes ou accords tarifaires (p. ex. caractéristiques des onduleurs PV)
4 Kontinuierlich, dynamisch Dynamische Tarife oder Sollwerte (Echtzeit)
Continu, dynamique Tarifs dynamiques ou valeurs de consigne (en temps réel)
5 Dynamisch Dynamische Kennlinien (Echtzeit)
Dynamique Caractéristiques dynamiques (en temps réel)
6 Prognose Digitaler Zwilling bezüglich des Energieverhaltens einer realen Anlage, in Echtzeit.
Prévisions Jumeau numérique en ce qui concerne le comportement énergétique d’une installation réelle, en temps réel
Bilder | Figures : eCarUp (Einstiegsbild | Figure de titre), Radomír Novotný
1 Die Beteiligten am Pilotprojekt der Energie Tabelle Das Stufenmodell von SmartGrid-
Thun (v.l.): Paul Hugentobler (Geschäftsführer ready. Stufen 1 und 2 können auch durch
Technik der Optimatik AG), Christoph Woodtli bestehende Rundsteueranlagen realisiert
(Innovationsmanager Energie Thun AG), Fabian werden.
Trinkler (CEO eCarUp AG), Christoph Brönnimann
(Vizepräsident des Vereins SmartGridready). Tableau Le modèle progressif de
SmartGridready. Les niveaux 1 et 2
Les participants au projet pilote d’Energ ie peuvent également être mis en œuvre
Thun (de g. à d.) : Paul Hugentobler (directeur par des systèmes de télécommande
du secteur Technologie chez Optimatik AG), centralisée existants.
Christoph Woodtli (responsable de l’inno
vat ion chez Energie Thun AG), Fabian
Trinkler (CEO d’eCarUp AG) et Christoph
Brönnimann (vice-président de l’association
SmartGridready).
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L
GUIDO SANTNER
es propriétaires d’installations photovol-
taïques optimisent leur consommation
B
propre grâce à leur pompe à chaleur : ils
esitzer von Photovoltaikanlagen optimieren chauffent leur maison ou leur eau lorsque le
ihren Eigenverbrauch mit der Wärme soleil brille. D’autres charges flexibles,
pumpe: Sie heizen das Haus oder das Warm telles que les voitures électriques ou les bat-
wasser dann, wenn die Sonne scheint. teries, peuvent être utilisées de la même manière. Un sys-
Genauso können flexible Lasten wie Elek tème de gestion de l’énergie commute alors ces flexibilités
troautos oder Batterien genutzt werden. Ein au sein de la maison en fonction de la situation. Certaines
Energiemanager schaltet die Flexibilitäten im Haus je nach charges particulièrement flexibles adaptent leur puis-
Situation. Besonders flexible Lasten passen ihre Leistung sance au courant injecté : les pompes à chaleur équipées
dem eingespeisten Strom an: Wärmepumpen mit Inverter d’onduleurs règlent leur puissance en continu, et les sta-
regeln die Leistung stufenlos, ebenso fein steuern Ladesäu tions de recharge contrôlent tout aussi finement le courant
len den Strom für Elektroautos. destiné aux voitures électriques.
Ein Standard fehlt Il manque un standard
Was es aber heute nicht gibt, ist ein gemeinsamer Kommu Mais ce qui n’existe pas encore, c’est un standard de com-
nikationsstandard, mit dem ein Energiemanager alle munication commun grâce auquel un système de gestion
Geräte ansteuern könnte. Wer ein Haus baut, kann die d’énergie pourrait contrôler tous les appareils. Qui
Geräte nicht beliebig kombinieren. Ein Systemintegrator construit une maison ne peut pas combiner les appareils à
muss die Listen der Hersteller durchgehen und kontrollie volonté. Un intégrateur de système doit parcourir les listes
ren, welcher Energiemanager mit welchem PV-Inverter, des fabricants et vérifier quel système de gestion est com-
welcher Wärmepumpe und welcher Ladesäule kompatibel patible avec quel onduleur PV, quelle pompe à chaleur et
ist. Wer Jahre später ein Gerät austauschen will, steht vor quelle borne de recharge. Et quiconque souhaite rempla-
demselben Problem: Welches Gerät kann ich in mein beste cer un dispositif des années plus tard est confronté au
hendes System einbinden ? même problème : quel équipement puis-je intégrer dans
mon système existant ?
Im Verteilnetz weniger weit
Noch anspruchsvoller wird es, wenn ein Verteilnetzbetrei Du point de vue du réseau de distribution
ber die Flexibilitäten im Netz steuern will. Seit den Cela devient encore plus difficile lorsqu’un gestionnaire
1970er-Jahren gibt es in der Schweiz zwar die Rundsteuer de réseau de distribution (GRD) souhaite piloter les flexi-
signale, mit denen Wärmepumpen oder Waschmaschinen bilités au sein de son réseau. Depuis les années 1970, il
blockiert werden können. Aber flexible Lasten in einem existe bien en Suisse les signaux de télécommande centra-
Quartier gezielt zu regeln, um Energiespitzen zu verhin lisée qui peuvent être utilisés pour bloquer les pompes à
dern, ist kaum möglich. chaleur ou les machines à laver. Mais il n’est guère pos-
Genau dafür wären die flexiblen Lasten aber ideal: Wenn sible de contrôler de manière ciblée les charges flexibles
in einem schwachen Strang des Verteilnetzes eine grosse dans un quartier pour éviter les pics d’énergie.
PV-Anlage installiert oder in einer Tiefgarage mehrere Pourtant, les charges flexibles seraient justement
Parkplätze mit Ladestationen für Elektroautos ausgerüstet idéales pour cela : si une grande installation PV est instal-
werden, steigen die Spannungen oder Ströme rasch über die lée sur une ligne sous-dimensionnée du réseau de distri-
Werte, für die die Leitungen ausgelegt sind. Der Verteil bution ou si, dans un parking souterrain, plusieurs places
netzbetreiber steht nun vor der Frage, ob neue Leitungen sont équipées de bornes de recharge pour voitures élec-
eingezogen werden sollen. triques, les tensions ou les courants peuvent dépasser
rapidement les valeurs pour lesquelles les lignes ont été
Flexibilitäten nutzen conçues. Le GRD se trouve alors confronté à la question de
Er könnte die Wärmepumpen und Ladestationen im Ver savoir s’il faut installer de nouvelles lignes.
teilnetz gezielt als Flexibilitäten nutzen, um die wenigen
Situationen im Jahr zu entschärfen, in denen Überspannun Utiliser les flexibilités
gen oder zu grosse Ströme auftreten (siehe Artikel «Intelli Il pourrait utiliser les pompes à chaleur et les stations de
genz im Verteilnetz» im Bulletin 8/2020). Auch die Einspei recharge connectées au réseau de distribution de manière
sung aus PV-Anlagen könnte für kurze Zeit limitiert werden. ciblée en tant que flexibilités, afin de désamorcer les rares
Was fehlt: Ein gemeinsamer Kommunikationsstandard, situations au cours de l’année où des surtensions ou des
mit dem ein Netzbetreiber alle Flexibilitäten ansteuern courants excessifs sont observés (voir l’article « De l’intel-
könnte. ligence dans le réseau » paru dans le Bulletin 8/2020). L’in-
Paul Hugentobler, Geschäftsführer Technik bei Optima jection de la production des installations PV pourrait éga-
tik, sagt, dass die Systeme heute oft so ausgeliefert und lement être temporairement limitée. Mais il manque un
getestet würden, dass die Smart Meter über Relais Lasten standard de communication commun grâce auquel
oder PV-Anlagen ansteuern könnten, im Alltag werde das un GRD pourrait contrôler toutes ces flexibilités.
Potenzial aber bei Weitem nicht ausgenutzt. «Das wird
rapide zunehmen in den kommenden Jahren», sagt Hugen
tobler. «Heute drückt der Schuh noch nicht bei den PV-An
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Paul Hugentobler, directeur du secteur Technologie
chez Optimatik, explique qu’aujourd’hui, les systèmes
sont souvent livrés et testés de manière à ce que les comp-
lagen, aber für 2035 erwarten wir drei- bis siebenmal mehr teurs intelligents puissent commander des charges ou des
PV-Strom.» Noch schneller dürfte es bei der E-Mobilität systèmes photovoltaïques par l’intermédiaire de relais,
gehen, sagt er. mais qu’au quotidien, le potentiel est loin d’être exploité.
Gemäss Hugentobler gibt es viele Kommunikationsstan « Cela va augmenter rapidement dans les années à venir »,
dards, um die Flexibilitäten anzusteuern, aber keiner habe nuance-t-il. « Les systèmes PV n’exercent pas encore trop
sich durchgesetzt. Bei den PV-Anlagen, Wärmepumpen, de pression sur le réseau, mais d’ici 2035, nous nous atten-
Elektroautos und Batterien herrsche ein Wildwuchs – das dons à une production photovoltaïque trois à sept fois plus
grösste Hemmnis beim Smart Grid. Heute baue man eine élevée qu’aujourd’hui. » Et l’expansion de la mobilité élec-
Schnittstelle nach der anderen. trique risque d’être encore plus rapide, prévient-il.
Selon lui, il existe de nombreux standards de communi-
Modbus-TCP im Haus cation pour contrôler les flexibilités, mais aucun ne s’est
Zurück zur Kommunikation im Haus: Hier ist es bereits imposé. On assiste à une prolifération des systèmes photo
üblich, dass die Geräte untereinander kommunizieren, um voltaïques, des pompes à chaleur, des voitures électriques
den Eigenverbrauch zu optimieren. Viele Hersteller unter et des batteries – le principal frein à l’essor du réseau intel-
stützen das einfache Modbus-TCP-Protokoll: «Die Informa ligent. Aujourd’hui, on construit une interface après l’autre.
tionen stehen in Registern, die man nur auslesen muss»,
erklärt Arne Meeuw, CTO bei Exnaton und verantwortlich Modbus TCP dans la maison
für die Technik im Quartierstrom-Projekt. Modbus ist ein Revenons à la communication à l’échelle de la maison : il y
älterer Standard aus der Industrieautomation, der in der est déjà courant que les appareils communiquent entre
Gebäudetechnik Einzug fand und 2018 mit einer Datenver eux afin d’optimiser l’autoconsommation. De nombreux
schlüsselung und Authentisierung erweitert wurde. fabricants prennent en charge le protocole Modbus TCP,
«Trotzdem fehlt eine Standardisierung», sagt Meeuw. «Es simple à exploiter : « Les informations se trouvent dans des
ist nicht einheitlich, welche Daten in welchen Registern ste registres qu’il suffit de lire », explique Arne Meeuw, CTO
hen. Ein Standard würde zudem weitere Dinge regeln, bei chez Exnaton et responsable de la technologie dans le pro-
spielsweise, dass sich eine Wärmepumpe vor zu vielen Starts jet Quartierstrom. Modbus est un ancien standard issu de
schützt. Heute machen das einige Hersteller, andere nicht.» l’automatisation industrielle qui a trouvé une application
dans la technique du bâtiment et a été étendu en 2018 avec
Jeder Hersteller anders une authentification et un cryptage des données.
Hans Fischer, Leiter Vertrieb und Geschäftsentwicklung bei « Il y a toujours un manque de normalisation », expli
Solar Manager, dem Hersteller eines Energiemanagers: que Arne Meeuw. « Il n’y a pas de cohérence systématique
«Heute hat jeder Gerätehersteller eigene Vorstellungen des entre les données et les registres. Une norme réglemente-
externen Eingriffs – in welche Tiefe eingegriffen werden kann rait également d’autres aspects, par exemple le fait qu’une
und wie es abläuft.» Der Solar Manager unterstützt rund 150 pompe à chaleur se protège contre un trop grand nombre
Geräte. Der Aufwand, neue Geräte einzubinden, sei unter de démarrages. Aujourd’hui, certains fabricants le font,
schiedlich: «Es gibt Hersteller, die auf standardisierte d’autres non. »
Schnittstellen setzen. Hier müssen wir nur noch über Regis
ter und Inhalte diskutieren. Andere stellen Programmier Chaque fabricant est différent
schnittstellen zur Verfügung (API) und wieder andere nutzen Hans Fischer, responsable des ventes et du développement
eigene, proprietäre Kommunikationslösungen. Letztere sind commercial chez Solar Manager, le fabricant d’un système
die aufwendigsten für uns», erklärt Fischer die Situation. de gestion d’énergie, déclare : « Aujourd’hui, chaque fabri-
cant d’équipements a sa propre idée des interventions
SmartGridready entsteht externes – jusqu’à quel point il est possible d’intervenir et
Aus einer Initiative der Konferenz der Gebäudetechnik-Ver comment cela doit se faire. » Le système Solar Manager
bände KGTV und des Vereins Smart Grid Schweiz VSGS, prend en charge environ 150 appareils. L’intégration de
einer Gruppe von Verteilnetzbetreibern, wurde bereits 2016 nouveaux dispositifs peut être plus ou moins aisée,
diskutiert, wie ein Standard definiert werden könnte. Mit explique-t-il : « Il y a des fabricants qui s’appuient sur des
Unterstützung des Bundesamts für Energie BFE wurde eine interfaces standardisées. Nous ne devons alors plus discu-
Schnittstelle ausgearbeitet, um das Smart Grid zu steuern: ter que de registres et de contenus. D’autres fournissent des
2019 wurde der Verein SmartGridready gegründet. interfaces de programmation (API) et d’autres encore uti-
SmartGridready stellt Informationen zur Verfügung: Wel lisent leurs propres solutions de communication proprié-
che Werte wo abgerufen oder geschrieben werden können. Es taires. Ces dernières sont les plus complexes pour nous. »
bewegt sich auf dem Information Layer und nutzt die beste
henden Kommunikationsprotokolle wie den Modbus-TCP SmartGridready est en train d’émerger
oder KNX im Gebäude. Christoph Brönnimann ist bei Smart Suite à une initiative de la Conférence des associations de
Gridready verantwortlich für die Technik: «Wir fokussieren technique du bâtiment KGTV et de l’Association Smart
auf Funktionsprofile. Unser Ziel ist ein offener, neutraler Grid Suisse (VSGS), un groupe de gestionnaires de
Standard, der alle Technologie-Generationen unterstützt.
Vom Schaltkontakt bis zu dynamischen Tarifmodellen.»
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Smart Metering + Network Infrastructure Flex Manager System environment
Level 1
Grouping
API
Char-
ging E-Mobility
Point Backend- Level 2
System Scheduling Flex Admin
CRM / Billing
Master Data
Master Data
Flexibilities
Billing
Level 3 Configurations
Control
Char- RSE / IEC 61968-9
ging Smart Smart Metering / Level 4
Point Meter Headend- Algorithms
System
B ig Data Databas e
Char- RSE / IEC 60870-5-104 File Importer Other Systems /
ging Smart SCADA / – Memory – File-based Imports Data-sources
Point Meter Control – Streaming EDM
systems – Data analytics REST API Weather
– Data visualizer – Access to data services
1
1 Der bei Energie Thun AG geplante Installation pilote prévue chez
Pilotaufbau mit den SmartGridready- E nergie Thun AG avec les membres de
Mitgliedern Optimatik und eCarUp. Der SmartGridready Optimatik et eCarUp. Le
FlexManager wird in die bestehende Sys- FlexManager est intégré dans l’envi
temlandschaft eingebunden und bewirt- ronnement système existant et gère la
schaftet die Flexibilität der Ladevorgänge flexibilité des processus de recharge en
bezüglich Zeit und Leistung. Dadurch termes de temps et de puissance. Il est
können Use Cases wie Peak Shaving, ainsi possible de réaliser des cas d’utili
Engpassmanagement oder Spannungs- sation tels que l’écrêtement des pics, la
haltung realisiert werden. gestion de la congestion ou le maintien
Durch die Anwendung des Stufenmodells de la tension.
von SmartGridready können Ladeinfra- En appliquant le modèle progressif de
strukturen mit unterschiedlichen Voraus- SmartGridready, il est possible d’inté
setzungen eingebunden werden. In der grer des infrastructures de recharge
Stufe 1 (gelbe Linie) wird die Ladestation ayant des exigences différentes. Dans
durch einen einfachen Kontakt gesperrt le niveau 1 (ligne jaune), la station de
oder freigegeben. Bei Stufe 2 (grüne recharge est bloquée ou débloquée
Linie) werden zwei Kontakte geschal- par un simple contact. Dans le niveau 2
tet, wodurch vier Zustände abgebildet (ligne verte), deux contacts sont com
werden können. Die blaue Linie stellt mutés, ce qui permet de reproduire
die direkte Anbindung der Ladestation quatre états. La ligne bleue représente
mittels API-Schnittstelle dar. Über diese la connexion directe de la station de
Schnittstelle können alle weiteren Stufen recharge via l’interface API. Cette
von SmartGridready abgebildet werden. dernière permet de reproduire tous les
autres niveaux de SmartGridready.
Bild | Figure : Energie Thun AG
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Demo-System
Modem (rechts) und Steuerung des
SmartGridready-Systems, das bei
Virtual Global Trading in Aarau einge-
setzt wird.
Système de démonstration
Modem (à droite) et commande du
système SmartGridready utilisé chez
Virtual Global Trading, à Aarau.
réseaux de distribution, il a déjà été question en 2016 de
la manière dont un standard pourrait être défini. Avec le
soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), une inter-
Funktionsprofile für den Datenaustausch face a été élaborée pour contrôler le réseau intelligent :
Die Funktionsprofile sind gegliedert in verschiedene Stu en 2019, l’association SmartGridready était fondée.
fen (Tabelle): 1 und 2 sind einfache, diskrete Signale wie Le standard SmartGridready met les informations sui-
Rundsteuersignale oder Schaltkontakte wie SG Ready, mit vantes à disposition : quelles valeurs peuvent être récupé-
denen Wärmepumpen zum Heizen aufgefordert werden. rées ou écrites à quel endroit. Il se déplace sur la couche
SmartGridready ist nicht zu verwechseln mit SG Ready. d’information et utilise les protocoles de communication
Letzteres ist die bereits verbreitete Schnittstelle über existants dans le bâtiment tels que Modbus TCP ou KNX.
Schaltkontakte. SmartGridready ist das neu lancierte Label, Christoph Brönnimann est responsable de la technologie
das eine bessere Transparenz in der Datenkommunikation chez SmartGridready : « Nous nous concentrons sur les
zwischen Gebäudetechnik und Smart Grid schaffen will. profils fonctionnels. Notre objectif est de créer un stan-
Brönnimann vermeidet das Wort «Standard», da Smart dard ouvert et neutre qui prend en charge toutes les géné-
Gridready kein formaler Standard unter IEC oder Cenelec rations de technologies, des contacts de commutation aux
sei, sondern eine «Brücke» zwischen bestehenden Stan modèles de tarifs dynamiques. »
dards.
Stufe 3 arbeitet mit festen Kennlinien, z. B. Blindleistungs Profils fonctionnels pour l’échange de données
kennlinien oder Einspeisereduktion bei PV-Anlagen, wie sie Les profils fonctionnels sont divisés en différents niveaux
zwischen Netz- und Anlagenbetreiber vereinbart werden. (tableau) : les niveaux 1 et 2 correspondent à de simples
Stufe 4 und 5 arbeiten mit dynamischen Anreizen (Tarifen) signaux discrets tels que des signaux de télécommande ou
oder Leistungsprofilen, die für eine bestimmte Zeit gelten des contacts de commutation SG Ready, par exemple, qui
respektive bei Stufe 5 dynamisch angepasst werden. Typi sont utilisés pour inciter les pompes à chaleur à chauffer.
sche Anwendungen sind Prosumer-Anlagen oder Zusam SmartGridready ne doit pas être confondu avec SG Ready.
menschlüsse zum Eigenverbrauch (ZEV). Cette dernière appellation correspond à l’interface déjà très
répandue utilisant des contacts de commutation.
Quellcode per Mausklick SmartGridready est le label récemment lancé qui vise à
Bild | Figure : Radomír Novotný
SmartGridready lehnt sich an IEC 61850 an, einen Standard créer une meilleure transparence dans la communication
für Unterwerke und Schaltanlagen. Für die physikalische des données entre la technique du bâtiment et le réseau
Kommunikation stehen Webtechnologien und das IP-Proto intelligent. Christoph Brönnimann évite le mot « norme »,
koll im Vordergrund. Brönnimann: «Unser Ziel ist, dass ein car SmartGridready n’est pas une norme formelle de la CEI
neues Gerät mit einem Mausklick integriert werden kann.» ou du Cenelec, mais un « pont » entre les normes existantes.
Der Hersteller eines Energiemanagers kann den Quellcode
zur Integration eines Geräts bei SmartGridready herunter
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Le niveau 3 fonctionne avec des caractéristiques fixes, par
exemple des caractéristiques en matière de puissance réac-
tive ou une réduction de l’injection dans le cas des installa-
laden. Die Hersteller der Geräte wiederum stellen Smart tions photovoltaïques, comme convenu entre l’exploitant du
Gridready das Device Profil als XML-Datei zur Verfügung. réseau et celui de l’installation. Les niveaux 4 et 5 fonc-
Aktuell sind die Funktionsprofile für die Stufe 1 definiert tionnent avec des incitations dynamiques (tarifs) ou des pro-
und werden in Testanlagen auf Herz und Nieren geprüft. fils de puissance qui s’appliquent pendant une certaine
Eine der Anlagen steht bei Energie Thun. Elf Firmen sind période, ou qui sont ajustés dynamiquement dans le cas du
an den Tests beteiligt, weitere kommen dazu. Auch Exnaton niveau 5. Les applications typiques sont les installations des
wird SmartGridready testen: «Wir interessieren uns sehr prosommateurs ou les communautés d’autoconsommation.
dafür», sagt Arne Meeuw. Der Standard sei noch im Show
Case Stadium, sehe aber gut aus. «Jeder Hersteller kann Le code source en un clic
sein Interface auf SmartGridready abstrahieren. Es ist ein SmartGridready est basé sur la norme CEI 61850, une norme
Mapping von Registern und Daten.» pour les sous-stations et les appareillages électriques. Pour
la communication physique, l’accent est mis sur les techno-
Aktiv in der Normierung logies Web et le protocole IP. « Notre objectif est qu’un nou-
Noch ist es eine Schweizer Initiative. Christoph Brönni vel équipement puisse être intégré en un clic de souris »,
mann ist aber aktiv im Cenelec TC 205, wo er sich in der explique Christoph Brönnimann. Le fabricant d’un système
Working Group WG 18 zu Customer Energy Manager & de gestion d’énergie peut télécharger le code source pour
Ressource Manager einbringt. Christoph Brunner von intégrer un dispositif sur le site de SmartGridready. Les
SmartGridready ist wiederum Mitglied im IEC TC 57 in der fabricants d’appareils fournissent quant à eux les profils des
Working Group 17 zu Distributed Energy Resources und dispositifs à SmartGridready sous forme de fichier XML.
Roland Ullmann in der Cenelec TC 205 WG 19 zur Ontolo Les profils fonctionnels sont actuellement définis pour le
gie, der formalen Darstellung von Informationen. Gemein niveau 1 et sont mis à l’épreuve dans des installations de test.
sam versuchen sie, SmartGridready als internationalen L’une des installations se trouve chez Energie Thun. Onze
Standard einzubringen. entreprises participent aux tests, et d’autres suivront.
Exnaton testera également le standard SmartGridready :
Hersteller legen Schnittstellen offen « Nous sommes très intéressés par cette solution », déclare
Ein Standard entwickelt sich dann, wenn er von vielen Her Arne Meeuw. Le standard en est encore au stade de la
stellern unterstützt wird. Was machen also die Geräteher démonstration, dit-il, mais il a l’air prometteur. « Tout fabri-
steller ? Stiebel Eltron ist einer der grösseren Hersteller von cant peut abstraire son interface sur SmartGridready. Il s’agit
Wärmepumpen in Europa. Fachverantwortlicher für die d’une mise en correspondance de registres et de données. »
Technik ist in der Schweiz Zdravko Djuric: «Unsere Wär
mepumpen können über SG Ready mit Relais angesteuert Actifs dans la normalisation
werden, über eine analoge 0-bis-10-V-Schnittstelle oder Il s’agit toujours d’une initiative suisse. Cependant, Christoph
über einen Bus. Hier unterstützen wir Modbus-TCP und Brönnimann est actif au sein du comité technique TC 205 du
KNX – wobei 90 % unserer Kunden Modbus einsetzen.» Cenelec, où il s’investit dans le groupe de travail WG 18 pour
Die analoge 0-bis-10-V-Schnittstelle sei etwas für Spezia les « Customer Energy Manager & Ressource Manager ».
listen, die ihre eigene SPS programmieren. Damit ist es Christoph Brunner de SmartGridready est quant à lui
möglich, die Temperatur der Wärmepumpe zu regulieren membre du TC 57 de la CEI dans le WG 17 pour les « Distri-
– im Sommer sogar um zu kühlen. buted Energy Resources », et Roland Ullmann est actif au
Bei den Busschnittstellen verfolgt Stiebel Eltron den sein du TC 205 WG 19 du Cenelec pour l’ontologie, la repré-
Ansatz, alle Informationen offenzulegen. Für den Modbus sentation formelle de l’information. Ensemble, ils tentent de
sind rund 230 Datenpunkte mit ihren Adressen definiert, faire de SmartGridready une norme internationale.
wo Vorlauftemperaturen, Drücke und Volumenströme aus
gelesen werden können. Djuric: «Solltemperaturen und Les fabricants déploient des interfaces ouvertes
Heizkurven können über den Modbus eingestellt werden. Un standard évolue lorsqu’il est soutenu par de nombreux
Für den Hausbesitzer können die Energiedaten ausgelesen fabricants. Alors que font donc ces derniers ? Stiebel Eltron
werden.» So nutzt der oben genannte Solar Manager die est l’un des plus grands fabricants de pompes à chaleur en
Schnittstelle von Stiebel Eltron, um den Eigenverbrauch im Europe. En Suisse, Zdravko Djuric y est responsable de la
Haus zu optimieren: Die Solltemperaturen werden ange technologie : « Nos pompes à chaleur peuvent être com-
passt und das Gebäude als Wärmespeicher verwendet. mandées par le biais d’une interface SG Ready avec des
relais, par une interface analogique de 0 à 10 V ou par un
Geräte aufeinander abstimmen bus. Nous prenons en charge Modbus-TCP, utilisé par
Es reiche aber nicht, nur die Daten zur Verfügung zu stellen, 90 % de nos clients, et KNX. » L’interface analogique de
sagt Djuric: «Wenn ein Hersteller eines Energiemanagers 0 à 10 V est destinée aux spécialistes qui programment
auf uns zukommt, helfen wir ihm, das Haus richtig zu leur propre automate, ajoute-t-il. Il est ainsi possible de
regeln.» Auch Falko Schmidt, Produktmanager Solartech régler la température de la pompe à chaleur, et même de
nik bei SMA sagt: «Man muss sich abstimmen mit anderen l’utiliser pour rafraîchir le bâtiment en été.
Herstellern.» SMA unterstützt die Modbus-Schnittstelle mit
einer offenen Dokumentation: Nach einer eigenen, proprie
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Pour les interfaces de bus, Stiebel Eltron suit l’approche
consistant à mettre toutes les informations à disposition.
Environ 230 points de données sont définis avec leurs
tären Modbus-Schnittstelle und nach dem genormten For adresses pour le Modbus, où les températures de départ,
mat der SunSpec Alliance – einem Standard aus den USA, les pressions et les débits volumiques peuvent être lus.
der sich im PV-Bereich durchgesetzt hat. Daneben entwi « Les températures de consigne et les courbes de chauffe
ckelte SMA für das Energiemanagement das eigene Kom peuvent être réglées via le Modbus. Le propriétaire du
munikationsprotokoll SEMP, das nun zunehmend vom bâtiment peut aussi lire les données énergétiques », pré-
EEBus ergänzt wird. EEBus wird von vielen deutschen Her cise Zdravko Djuric. Ainsi, le Solar Manager mentionné
stellern im Bereich Photovoltaik, Wärmepumpen, aber auch plus haut utilise l’interface de Stiebel Eltron pour optimi-
Waschmaschinen (weisse Ware) und Fahrzeugherstellern ser l’autoconsommation dans la maison : les températures
getragen. «Wir bauen stark auf EEBus», sagt Jochen Borne de consigne sont ajustées et le bâtiment est utilisé comme
mann, verantwortlich für den Digitalbereich bei SMA. un accumulateur de chaleur.
EEBus und SmartGridready Coordonner les dispositifs
Konkurrenzieren sich EEBus und SmartGridready ? Zdravko Mais, selon Zdravko Djuric, il ne suffit pas de fournir les
Djuric von Stiebel Eltron Schweiz sieht das nicht so: «EEBus données : « Lorsqu’un fabricant d’un système de gestion
und SmartGridready ergänzen sich. EEBus ist der Daten d’énergie nous contacte, nous l’aidons à régler correcte-
kanal, SmartGridready die gemeinsame Sprache.» EEBus ment la maison. » Falko Schmidt, responsable des pro-
definiert den Datenaustausch über mehrere Ebenen: Im duits en matière de technologie solaire chez SMA, déclare
Kommunikationslayer basiert er auf dem Standard-TCP/ également : « Il faut se coordonner avec les autres fabri-
IP-Protokoll, definiert aber bestimmte Werte genau und ver cants. » SMA prend en charge l’interface Modbus avec une
langt beispielsweise eine TLS-Verschlüsselung. Die Daten documentation ouverte : selon sa propre interface Modbus
werden im XML- oder JSON-Format übertragen. All dies ist propriétaire et selon le format normalisé de la SunSpec
im eigenen SHIP-Protokoll definiert. Im Information Layer Alliance – une norme américaine qui s’est imposée dans le
(Spine) sind die Datenmodelle für die Geräte definiert: Wel secteur PV. En outre, SMA a développé son propre proto-
che Werte in den XML-/JSON-Dateien stehen. cole de communication SEMP pour la gestion de l’énergie,
Im Vergleich zu SmartGridready ist EEBus also ein grös qui est désormais de plus en plus complété par EEBus.
seres Werk, das über mehrere Protokollschichten ausgear EEBus est soutenu par de nombreux fabricants allemands
beitet wurde und umfangreiche Werkzeuge für verschie dans le domaine du photovoltaïque, des pompes à chaleur,
dene Gerätegruppen zur Verfügung stellt: für weisse Ware, mais aussi des machines à laver (marque blanche) et des
für Wärmepumpen, PV, Smart Meter oder Elektromobilität. constructeurs automobiles. « Nous nous appuyons forte-
SmartGridready hingegen ist eine schlanke Schnittstelle ment sur EEBus », déclare Jochen Bornemann, respon-
auf dem Information Layer, die den Datenaustausch sable du secteur numérique chez SMA.
zwischen Herstellern ermöglichen will – über die ein Ener
giemanager auf die Geräte zugreifen kann. Auf der Kom EEBus et SmartGridready
munikationsschicht nutzt SmartGridready bestehende EEBus et SmartGridready se font-ils concurrence ? Z dravko
Protokolle wie Modbus (inklusive Sunspec), JSON REST Djuric ne le voit pas ainsi : « EEBus et SmartGridready se
oder den erwähnten EEBus. Die Anwendungsschicht wird complètent.EEBusestlecanaldedonnées,SmartGridready
den Herstellern der Geräte und Energiemanagern überlas le langage commun. » EEBus définit l’échange de données
sen. Die Gestaltung der Anwendungsfälle überlässt Smart sur plusieurs niveaux : dans la couche de communication,
Gridready dem Markt – den Herstellern der Geräte und il repose sur le protocole TCP/IP standard, mais détermine
Energiemanagern. précisément certaines valeurs et exige, par exemple, un
cryptage TLS. Les données sont transmises au format
Anreize aus dem Netz XML ou JSON. Tout ceci est spécifié dans son propre proto-
Während die Geräte im Gebäude lernen, miteinander zu cole SHIP. Dans la couche d’information (Spine), les
kommunizieren, hat das Verteilnetz noch kaum Zugriff auf modèles de données sont définis pour les appareils : quelles
die Flexibilitäten im Haus. Das Netz und das Gebäude hät valeurs se trouvent dans les fichiers XML/JSON.
ten unterschiedliche Interessen, sagt Henning Fuhrmann, Plus poussé et plus complexe que SmartGridready,
Head of Pre-Development bei Siemens Building Products. EEBus a été élaboré sur plusieurs couches de protocole et
«Das Gebäude will den Eigenverbrauch optimieren, das fournit des outils étendus pour différents groupes d’équi-
Verteilnetz will Einspeisepeaks und hohe Ströme vermei pements : pour les marques blanches, pour les pompes à
den.» Ein System müsse den Betrieb des Gebäudes optimie chaleur, pour le photovoltaïque, pour les compteurs intel-
ren und dabei die Bedingungen des Netzes und des Ener ligents ou pour la mobilité électrique.
gielieferanten berücksichtigen. «Vom Netz aus geht das Le standard SmartGridready, quant à lui, correspond à
nicht. Der Netzbetreiber kennt mein Gebäude nicht gut une interface simplifiée au niveau de la couche d’informa-
genug: den Wärmebedarf, die Speichergrössen und die tion, qui vise à permettre l’échange de données entre les
Lastprognosen.» Fuhrmann sieht schliesslich ein Preis fabricants et grâce à laquelle un système de gestion d’éner-
signal für Netznutzung und Energie als «Kommunikations gie peut accéder aux appareils. SmartGridready utilise
protokoll» zwischen Netz und Gebäude – übertragen über
Standard IP-Kommunikation.
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des protocoles existants tels que Modbus (y compris
SunSpec), JSON REST ou l’EEBus mentionné plus haut. La
couche d’application – et donc la conception des cas d’uti-
lisation – est laissée aux fabricants d’équipements et de
systèmes de gestion d’énergie.
Incitations du réseau
Alors que les équipements domestiques apprennent à
communiquer entre eux, le réseau de distribution n’a
encore que peu accès aux flexibilités du bâtiment. Le
réseau et le bâtiment ont des intérêts différents, explique
Henning Fuhrmann, responsable du pré-développement
chez Siemens Building Products. « Le bâtiment veut opti-
miser l’autoconsommation, le réseau de distribution veut
éviter les pics d’injection et les courants élevés. » Un sys-
tème, ajoute-t-il, doit optimiser le fonctionnement du
bâtiment tout en tenant compte des conditions du réseau
et du fournisseur d’énergie. « Il n’est pas possible de le
faire depuis le réseau. Le gestionnaire de réseau ne
Echtzeit-Energiemarkt
Geeignete Schnittstellen wie die von SmartGridready er- connaît pas assez bien le bâtiment : la demande de cha-
möglichen auch Echtzeit-Energiemärkte. leur, les dimensions du stockage d’énergie et les prévi-
sions de consommation. » Finalement, Henning
Marché de l'énergie en temps réel
Fuhrmann voit l’utilisation d’un signal basé sur les prix
Des interfaces adaptées, telles que celles de SmartGridready,
ouvrent également la voie aux marchés de l’énergie en temps pour l’utilisation du réseau et de l’énergie en tant que
réel. « protocole de communication » entre le réseau et le bâti-
ment – transmis par une communication IP standard.
Paul Hugentobler pense, quant à lui, que le gestionnaire
de réseau devrait pouvoir contrôler directement les flexi-
Paul Hugentobler findet, dass der Netzbetreiber die Fle bilités en fonction de l’application. « Bien sûr, le client doit
xibilitäten je nach Anwendung direkt steuern können sollte. par exemple pouvoir disposer comme bon lui semble de
«Natürlich muss der Kunde beispielsweise über seine Hei son propre chauffage et être à même de passer outre les
zung selbst verfügen und die Befehle des Energieversorgers commandes du fournisseur d’énergie. Mais si le gestion-
übersteuern können. Aber wenn der Netzbetreiber Einspei naire de réseau veut éviter des pics d’injection et des sur-
sespitzen und Überlasten vermeiden will oder die Flexibili charges, ou mettre en commun les flexibilités pour offrir
täten poolen möchte, um Regelenergie anzubieten, muss er de l’énergie de réglage, il doit pouvoir contrôler les flexibi-
die Flexibilitäten zuverlässig steuern können. Nicht zwin lités de manière fiable. Pas nécessairement chaque appa-
gend jedes einzelne Gerät, aber zumindest pro Gebäude.» reil individuellement, mais au moins à l’échelle du bâti-
Die Anwendungsfälle aus Sicht Verteilnetz und Gebäude ment. » Les cas d’utilisation des points de vue du réseau
würden sich nicht unbedingt widersprechen – die Situation de distribution et du bâtiment ne se contredisent pas
ändere sich je nach Zeitpunkt, sei dynamisch, sagt Hugen nécessairement – la situation change selon le moment,
tobler. «Die Flexibilitäten können so geregelt werden, dass elle est dynamique, explique-t-il. « Les flexibilités peuvent
der Kunde keine Nachteile hat.» être réglées de manière à ce que le client n’y voie aucun
inconvénient. »
TCP/IP und Webtechnologien
Hugentobler bestätigt, dass TCP/IP gesetzt ist in der Kom TCP/IP et technologies Web
munikation zwischen Energieversorger, Netz, Gebäude Paul Hugentobler confirme que le protocole TCP/IP est
und Kunden. Zur Integration von Backend-Systemen seien utilisé pour la communication entre le fournisseur d’éner-
es häufig Message-Queue-Dienste wie MQTT. Endkunden gie, le réseau, le bâtiment et le client. Pour l’intégration de
portale würden über Webservices wie REST kommunizie systèmes back-end, dit-il, il s’agit souvent de services de
ren, das auf JSON basiert – um strukturierte Daten zu spei type « Message Queuing » tels que MQTT. Les portails des
chern und zu übertragen. clients finaux communiquent via des services Web tels
Um Flexibilitäten zu poolen, sei noch oft IEC 60870-5- que REST, qui repose sur JSON, pour stocker et trans-
104 im Einsatz, das aber schon älter sei, sagt Hugentobler. mettre des données structurées.
Bild | Figure : VGT, Radomir Novotny
Arne Meeuw warnt, dass IEC 60870-5-104 keine Verschlüs La norme CEI 60870-5-104 est encore souvent utilisée
selung kenne: «Man kann die Daten natürlich kapseln mit pour regrouper les flexibilités, mais elle est déjà assez
TLS, aber dann ist es kein Standard mehr.» ancienne, souligne-t-il. Arne Meeuw prévient, quant à lui,
que la norme CEI 60870-5-104 ne connaît pas le cryptage :
Elektromobilität als Treiber des Smart Grid « Vous pouvez bien sûr encapsuler les données avec TLS,
Bei der E-Mobilität hat sich laut Hugentobler noch kein Best mais alors ce n’est plus une norme. »
Practice durchgesetzt. Klar sei, dass das Verteilnetz mit dem
Charge Point Operator (CPO) oder direkt mit der lokalen
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Stromerzeuger steuern
SmartGridready sieht nicht nur das
Steuern von Lasten, sondern auch von
Stromerzeugern wie PV-Anlagen vor.
Contrôler les systèmes de production
SmartGridready prévoit non seulement
le contrôle des charges, mais aussi celui
des systèmes de production d’électri
cité tels que les installations PV.
L’électromobilité en tant que moteur
du réseau intelligent
Selon Paul Hugentobler, aucune meilleure pratique ne
Ladestation kommuniziert und so über die Ladestation den s’est encore imposée pour la mobilité électrique. Ce qui est
Strom regelt. «Auch bei anderen Flexibilitäten geht der Trend clair, dit-il, c’est que le réseau de distribution commu-
dazu, diese direkt oder über einen Energiemanager zu steu nique avec l’opérateur du point de charge (CPO) ou direc-
ern und nicht nur über den Smart Meter», so Hugentobler. tement avec la station de recharge locale, et règle ainsi le
courant via la station de recharge. « D’autres flexibilités
Persönlicher Austausch ebenso wichtig tendent aussi à être contrôlées directement ou par le biais
In den nächsten Monaten wird sich zeigen, ob sich Smart d’un système de gestion d’énergie, et pas uniquement via
Gridready und EEBus etablieren können. Hans Fischer von le compteur intelligent », poursuit Paul Hugentobler.
Solar Manager, Paul Hugentobler von Optimatik und Arne
Meeuw von Exnaton sind sich einig: Ein Standard würde Les échanges personnels sont aussi importants
ihre Arbeit erleichtern und dem Smart Grid Antrieb geben. Les prochains mois montreront si SmartGridready et
Arne Meeuw relativiert aber auch: «Es ist gar nicht so viel EEBus peuvent s’établir. Hans Fischer, de Solar Manager,
Aufwand, die Geräte zu integrieren, wenn man von den Paul Hugentobler, d’Optimatik, et Arne Meeuw, d’Exna-
Herstellern die Daten bekommt.» Die Schweiz sei über ton, sont d’accord : un standard faciliterait leur travail et
schaubar, es gebe nicht viele verschiedene Hersteller. «Es donnerait une impulsion au réseau intelligent. Arne
schafft auch Raum für Firmen, die Schnittstellen program Meeuw relativise toutefois : « L’intégration des appareils
mieren», so Meeuw. Zdravko Djuric findet, dass es genauso ne demande pas tant d’efforts que cela si l’on obtient les
wichtig sei, dass sich die Leute in der Branche vernetzen données des fabricants. » La Suisse n’est pas si grande,
und Wissen austauschen. dit-il, il n’y a pas beaucoup de fabricants différents. « Cela
laisse également de la place aux entreprises qui program-
Autor | Auteur
ment des interfaces », poursuit-il. Zdravko Djuric estime,
Guido Santner ist freier Wissenschaftsjournalist. pour sa part, qu’il est tout aussi important que les acteurs
Guido Santner est journaliste scientifique indépendant.
JJ guido@santner.ch
du secteur se mettent en réseau et partagent leurs connais-
sances.
Bild | Figure : Robotron
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