Fazit zu EnOcean – dem batterielosen Smart Home Funkstandard
EnOcean ist ein cleverer Funkstandard, mit dem sich Smart Home-Geräte und Sensoren ohne Kabel oder Batterie betreiben lassen. Der nötige Strom wird einfach aus der Umgebungsenergie gewonnen. Wer Wert auf ein nachhaltiges „grünes Smart Home“ legt, sollte sich unbedingt mit EnOcean beschäftigten. Auch wenn es auf den ersten Blick so scheint, als würde EnOcean nur für System-Integratoren und Unternehmen aus der Gebäude-Branche interessant sein, gibt es auch attraktive Lösungen für DIY Smart Home Fans wie homee.
| Vorteile des batterielosen Funkstandards EnOcean | Nachteile des batterielosen Funkstandards EnOcean |
| energieautarker Betrieb dank „Energy Harvesting“ | Sicherheitsrisiko durch Ein-Weg-Kommunikation bei älteren Komponenten |
| strahlungsarm | |
| weitgehend wartungsfrei | |
| einfache Installation | |
| keine Kabelverlegung nötig | |
| funktioniert ohne Batterie | |
| kombinierbar mit Bussystemen wie KNX oder BACnet | |
| keine Sensorenbegrenzung |
Was ist EnOcean fürs SmartHome? Das Wichtigste in Kürze
EnOcean ist ein Smart Home Funkstandard, der seinen Schwerpunkt auf Energieeffizienz legt. Genutzt wird die Frequenz von 868 MHz. Da das System ohne Kabel und Batterien auskommt, ist es vor allem für Bauherrn geeignet, die ein smartes Energiesparhaus bauen wollen. Aber auch für den nachträglichen Ausbau eines Hauses ist EnOcean bestens geeignet, da keine komplizierten Verkabelungen nötig sind. Folgende drei Eigenschaften zeichnen den EnOcean Smart Home Funkstandard aus:
- Energy Harvesting: EnOcean Smart Home Geräte beziehen ihren Strom aus der Umgebungsenergie und benötigen deshalb keine Batterie
- Keine Kabelverlegung nötig: Für EnOcean Smart Home Geräte müssen keine Kabel verlegt werden. Schalter werden zum Beispiel einfach nur auf die Wand geklebt
- Heimautomation: Soll EnOcean für automatische Abläufe im Smart Home genutzt werden, ist ein Cloud-Gateway nötig. Damit steigt der Energiebedarf gering und das System ist nicht mehr komplett autark
EnOcean Dolphin – die erweiterte Plattform für mehr Sicherheit und Stabilität
Ein Schwachpunkt von EnOcean ist in der Basisversion die Einweg-Kommunikation, bei dem keine Bestätigung für den Empfang von Daten gesendet wird. Für eine erhöhte Stabilität und Sicherheit der Funkbefehle hat EnOcean das System um die Dolphin-Technologie erweitert. Die Dolphin-Plattform ermöglicht den Einsatz bidirektionaler batterieloser Funksensoren und -aktoren. Das bedeutet, dass ein Aktor oder Sensor ein Bestätigungssignal für den Datenempfang an die Steuerungseinheit zurücksendet. So wird sichergestellt, dass der vorgesehene Austausch zwischen der Steuerungseinheit und Sensoren bzw. Aktoren korrekt stattgefunden hat.
Stilisiert wird EnOcean Dolphin durch einen Delfin. Dieser schwimmt symbolhaft in einem „Ozean aus Energie“.
EnOcean – Funkstandard und Plattform für jedermann?
Besonders im Hinblick auf die großen Herausforderungen unserer Zeit: Umweltverträglichkeit und grüne Energien, erscheint der Einsatz von EnOcean lukrativ. Die EnOcean Alliance spricht jedoch vor allem Unternehmen aus der Gebäude-Branche und System-Integratoren an. Trotzdem gibt es auch Lösungen für Endanwender. So bieten zum Beispiel die Smart Home-Experten von homee ein EnOcean Modul an, das sich zusammen mit der homee Smart Home Zentrale zu einem EnOcean Smart Home System verbinden lässt. Damit ist es möglich, auch ein Do-it-Yourself (DIY) Smart Home aufzubauen.
Ein prominentes Beispiel eines Smart Home Hauses, bei dem die EnOcean Technologie zum Einsatz kommt ist das smarte Weber Haus. Im Weber Haus Smart Home Expertenbeitrag für home&smart erklärte Marketingleiter Klaus-Dieter Schwendmann, dass das zentrale System für die Haussteuerung WeberLogic 2.0 auf dem offenen Funkstandard EnOcean basiert.
Insgesamt wird die EnOcean-Technologie von über 50 Systemintegratoren verwendet – Tendenz steigend. Bei den Lösungen handelt es sich um Endprodukte für die Gebäudeautomation, wie Licht, Beschattung oder Raumklima. Dazu zählen Hersteller wie beispielweise Zumtobel, WAGO und Somfy. Jung und Siemens nutzen das Protokoll für Wandschalter, Eltako für Rauch-, Bewegungs-, und Temperaturmelder oder Fenster-/Türkontakte.
EnOcean-Technologie auch für andere Smart Home Lösungen im Einsatz
Verwendung findet die EnOcean Technologie auch in anderen Smart Home Lösungen. So hat das Berliner Start-up Senic gemeinsam mit Gira einen „Friends of Hue“-Schalter entwickelt, der die Energy Harvesting Technology von EnOcean einsetzt. Besitzer des Philips Hue Lichtsystems können den kabel- und batterielosen Schalter an die Wand kleben und so ein Philips Hue Leuchtmittel ein- oder ausschalten. Bei jedem Druck auf den Lichtschalter wird dabei genügend Energie erzeugt, um ein Steuersignal an die Philips Hue Bridge zu senden. Für Nutzer eines EnOcean Smart Homes keine Neuheit, für viele Philips Hue Anwender ein willkommener Lichtschalter.
Das Beispiel zeigt: Die hohe Flexibilität und Kompatibilität mit kabelgebundenen Hausautomationen und unterschiedlichen Bussystemen wie KNX oder BACnet machen den Funkstandard auch für andere Systemanbieter interessant. Diese nutzen die EnOcean-Technologie oftmals, um ihre eigenen Systeme dort zu ergänzen, wo sie selbst nicht flexibel genug sind.
EnOcean Funkstandard fürs Smart Home – Entstehung und Geschichte
Die Grundlage für die EnOcean Technologie bildete die 2001 in Oberhaching gegründete EnOcean GmbH. Zusammen mit anderen Unternehmen aus der Baubranche hat EnOcean 2008 die EnOcean Alliance mit Sitz im US-amerikanischen San Ramon gegründet, die seither die Weiterentwicklung und Verbreitung vorantreibt.
Die integrationsfertige EnOcean Dolphin-Plattform wurde erstmals im Januar 2011 vorgestellt und ermöglichte damit die Bi-Direktionale Kommunikation zwischen EnOcean Komponenten, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems enorm erhöhte. Grundlage für die EnOcean Lösungen bilden miniaturisierte Energiewandler sowie stromsparende Elektronik.
EnOcean Smart Home Funkstandards – das Prinzip von Energy-Harvesting erklärt
Die Nutzung von bereits in der Umgebung vorhandener Energie trägt wesentlich zur ökologischen Verträglichkeit bei und macht es zu einem äußerst energieeffizienten Smart-Home-System. Zudem ist EnOcean weitestgehend wartungsfrei und bietet dadurch Zeiteinsparungspotenzial.
Die zur Übermittlung der relativ kurzen Funksignale benötigte elektrische Energie ist so gering, dass sie sozusagen aus der Umgebung abgegriffen werden kann. Das sogenannte Energy-Harvesting bzw. die Energieumwandlung basiert auf drei Arten:
- Bewegung (piezoelektrische Effekte, kybernetische Energie): Durch das Drücken eines EnOcean Schalters wird genügend Energie erzeugt, um ein Funksignal zu senden. Im Prinzip funktioniert das, wie bei einem klassischen Fahrrad-Dynamo.
- Licht (Solarmodule): Hier kommen EnOcean Miniatur-Solarmodule zum Einsatz die bereits mit geringstem Lichteinfall eine dauerhafte Versorgung von Komponenten oder 2-Wege-Kommunikation ermöglichen. Zum Einsatz kommen die EnOcean Solarmodule zum Beispiel in Thermostaten.
- Temperatur (Thermodynamik): Hier werden Unterschiede in der Raumtemperatur für die Energieumwandlung genutzt. Zum Einsatz kommt das Verfahren zum Beispiel in EnOcean Fensterkontakten.
In Wasserzählern nutzen EnOcean-Komponenten Rotationswandler und in gleichmäßig laufenden Industriemaschinen können Vibrationswandler zur Energiegewinnung und -versorgung genutzt werden.
EnOcean Smart Home – welche Produkte & Lösungen gibt es?
Wer auf der Suche nach einem energiesparenden und „grünen Smart Home“ ist, liegt mit einem EnOcean Smart Home richtig. Damit sich Wenn-Dann-Szenen einrichten lassen, ist allerdings eine Smart Home Zentrale nötig. Für das DIY EnOcean Smart Home raten wir zu folgenden Komponenten:
homee Smart Home Starter-Set mit Brain Cube und EnOcean Cube - bildet die Intelligenz des zukünftigen homee Smart Homes mit EnOcean Funkstandard. Die Steuerung der eingebundenen Smart Home-Geräte kann entweder per App oder Sprachsteuerung mit Alexa und Google erfolgen. Der EnOcean Cube erweitert die homee Smart Home Zentrale um den EnOcean Funkstandard, damit dann u. a. EnOcean Smart Home Geräte von Hoppe, Eltako oder NodOn vernetzt und gesteuert werden.
Eltako EnOcean Funktaster – Der Funktaster erzeugt durch den Piezo Effekt Spannung und kann so z. B. eine im homee Smart Home eingebundene Lampe ein- oder ausschalten. Da der homee Brain Cube WLAN unterstützt, kann es sich dabei um eine günstige WLAN-LED-Lampe handeln oder auch um eine WLAN-Steckdose, in die eine Stehlampe eingesteckt ist.
NodOn PIR EnOcean Bewegunssensor – Der EnOcean PIR Bewegungsmelder kommt mit einer Wandbefestigung, lässt sich aber dank EnOcean Technologie kabellos auf beliebigen Flächen platzieren. Vier Schaltzeiten sind programmierbar: 30 Sekunden oder 5, 10 und 30 Minuten.
Wie sicher ist der EnOcean Funkstandard für den Smart Home Einsatz?
Ein großer Kritikpunkt in Sachen Sicherheit ist bei EnOcean die Ein-Wege-Kommunikation. Erst mit Einführung der Dolphin-Architektur 2010 und der damit einhergehenden bidirektionalen Kommunikation und verbesserten Sicherheits-Algorithmen änderte sich dies.
Das missbräuchliche Abgreifen von Datenpaketen wird bei EnOcean Dolphin durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes Sicherheitskonzept verhindert:
- Rolling Code: Der Mechanismus Rolling Code erzeugt einen sich fortlaufend ändernden Code, mit dem ein CMAC Authentifizierungscode berechnet wird (Cypher-based Message Authentication Code). Dieser dient zur Identifizierung des Senders beim Empfänger.
- Funkdaten-Verschlüsselung: Neben dem Authentifizierungscode werden auch die Funkdaten verschlüsselt.
- Eindeutige Geräte-IDs: Für die eindeutige Identifizierung eines EnOcean Geräts vergeben Hersteller eine nicht veränderbare, fest hinterlegte 32-Bit-Identifikationsnummer. Allerdings ist dies nicht verpflichtend, so dass nicht alle EnOcean Gerätehersteller diese Sicherungsmöglichkeit einsetzen.
Die Netzwerk-Architektur von EnOcean – schlank und Mesh-ähnlich
Die Netzwerk-Architektur von EnOcean ähnelt dem eines Mesh-Netzwerks. Das Bedeutet ein EnOcean Smart Home-Gerät kann sowohl senden als auch empfangen. Ein Funksignal kann so von einem Gerät zum anderen durchgereicht werden. Allerdings gilt das nur eingeschränkt, da nicht alle EnOcean Geräte in alle Richtungen kommunizieren können. Dies trifft vor allem auf ältere unidirektionale Funkmodule zu, aber auch auf bidirektional arbeitende Aktoren oder Sensoren. Oftmals sind diese nämlich nur als Sender oder Empfänger ausgelegt. Der Grund liegt im erhöhten Energieverbrauch für eine bidirektionale Kommunikation. Nicht alle Geräte können die dafür benötigte Energie erwirtschaften.
EnOcean setzt in allen Bereichen auf Einfachheit und den Verzicht unnötiger Komponenten. Das gilt auch für die Vermeidung von Kollisionen im Funkverkehr, für die es keinen speziellen Mechanismus gibt: Durch die möglichst kurzen Datenpakete, die bei diesem Funkprotokoll gesendet werden, treten Kollisionen jedoch erst gar nicht auf. Die Reichweite des Protokolls beschränkt sich dadurch innerhalb von Gebäuden leider auf 30 Meter.
EnOcean – Kritikpunkte und Vorteile des Smart Home Funkstandards
EnOcean kann nicht alle Einsatzzwecke eines Smart Homes abdecken. Kritiker unterstellen dem Funkprotokoll mangelnde Zuverlässigkeit, was es für kritische Anwendungen ungeeignet macht. Bei Neubauten, die mit kabelgebundenen Smart-Home-Systemen ausgestattet sind, lässt sich der Funkstandard hingegen unproblematisch in die vorhandene Technologie integrieren. EnOcean bietet also eine gute Ergänzung zu bereits existierenden drahtgebundenen Systemen und wird von vielen Herstellern aufgrund des Energie-Harvesting und der energiesparenden Kommunikationslösung des Standards als Erweiterung des eigenen Systems eingesetzt.
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