Was Sie schon immer über das Smart Grid wissen wollten

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Die Beleuchtung ist eine der größten Energieverbrauchskategorien und belegt 35% des durchschnittlichen kommerziellen Energiebudgets (ca. 10% bei Haushalten). Beleuchtungstechnik entwickelt sich in rasantem Tempo weiter: LED-Technik hat die Serienreife fast erlangt. Der nächste Schritt bei Beleuchtungssteuerungen vereint Datenanbindung und fortschrittliche Sensorik für mehr Beleuchtungseffizienz, wobei die theoretischen Grenzen erreicht werden.

Diese Steuerungssysteme enthalten Umgebungslichtsensoren (ALS – Ambient Light Sensors), passive Infrarot-Anwesenheitserkennung (PIR) und Farbmischtechniken. Entwickler von Beleuchtungssystemen werden bald über Funk- oder PLC-fähige Lösungen verfügen, die einen echten geschlossenen Regelkreis bieten, um externes Licht, Anwesenheit und die Alterung von LEDs zu berücksichtigen. Dies wird durch die Steuerung von Beleuchtungssystemen über Smartphones oder ähnliche Technologie zuhause oder in Unternehmen ermöglicht. Damit ergibt sich ein Arbeits- und Lebensraum, der immer auf optimalem Niveau ausgeleuchtet ist – und das durch minimales Eingreifen durch den Anwender.

Die wichtigsten Modulationsverfahren für PLC

Es gibt verschiedene Modulationsverfahren, die mit PLC verwendet werden können. Zu den zwei wichtigsten zählen:

• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) – Daten werden über eine Reihe paralleler Sub-Träger übertragen (jeweils bei unterschiedlichen Frequenzen), sodass sich hohe Bandbreiten ergeben.

• Spread-Frequency Shift Keying (S-FSK) – Daten werden durch diskrete Änderungen des Trägersignals übertragen.

Trotz der Tatsache, dass OFDM höhere Datenraten unterstützt, ist es unwahrscheinlich, dass diese Technik umfangreich zum Einsatz kommt, da die höhere Bandbreite einen wesentlich höheren Stromverbrauch mit sich bringt. Hinzu kommen noch höhere Implementierungskosten als bei S-FSK. Darüber hinaus ist OFDM über weitere Strecken der S-FSK unterlegen. Die Mischung aus niedriger Stromaufnahme, Kosteneffizienz, einfacher Integration und längerer Reichweite, sowie die ausgereifte und bewährte Technik der S-FSK wird diese häufiger zum Einsatz bringen als OFDM, das mehr in Nischen-Anwendungen zum Einsatz kommt.

ON Semiconductor hat zu diesem Zweck eine Reihe von S-FSK-Modem-ICs entwickelt. Der AMIS-49587 zielt z.B. auf Schmalband-PLC-Anwendungen ab. Auf der Basis eines ARM7-CPU-Core enthält der Baustein ein Analog-Modem-Frontend und die erforderliche digitale Nachbearbeitung in einem Chip. Dank programmierbarer Träger im Bereich von 9 kHz bis 95 kHz bietet er eine wählbare Halbduplex-Kommunikation, sodass Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2,4 KBit/s in beide Richtungen übertragen werden können (aber nicht gleichzeitig).

Der NCN49597 ist anschlusskompatibel zum S-FSK-Modem-ICs AMIS-49587 und stellt einen Aufrüstpfad für bestehende PLC-Implementierungen dar. Dieser Modem-IC basiert auf einem hochleistungsfähigen ARM Cortex-M0 CPU-Core. Er bietet zwei parallel arbeitende S-FSK-Kanäle und unterstützt Datenraten bis zu 4,8 KBit/s Halbduplex auf jedem Kanal.

Das Smart Grid bietet dem Verbraucher zahlreiche Vorteile

Hocheffiziente Sensor-, Kommunikations- und Steuerungslösungen sind derzeit in der Entwicklung, die schließlich ganze Haushalte und Unternehmen zu vertretbaren Kosten automatisieren werden. Alle Komponenten existieren bereits heute: ALS, PIR, PLC, HF, kostengünstige Verbrauchserfassung und hochleistungsfähige LED-Beleuchtungssteuerungen. Lösungen der nächsten Generation werden mehrere Funktionen in einem einzigen kostenoptimierten Baustein enthalten.

Dieser Grad an Automatisierung versorgt den Anwender mit zahlreichen Informationen, damit dieser die Energieverbrauchskurve optimieren und somit seinen Gesamtenergieverbrauch senken kann. Haushalte und Unternehmen sind auf dem besten Weg, umfassendes Diagnose-Feedback zu liefern (wie unsere Autos heute). Damit wird sichergestellt, dass jeder Teil des Systems mit maximaler Effizienz und zur richtigen Tageszeit arbeitet. Das Smart Grid bietet die Kontrolle und Informationen, Geräte und Einrichtungen zu warten, die Lastaktivitätszeiten zu optimieren und dem Anwender einen Nettokosten-Vorteil zu ermöglichen.

* * Matthew Tyler ist Product Marketing Manager bei ON Semiconductor.

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