Alternative Elektroinstallation: Schalten ohne Batterie und Kabel

In den vergangenen Wochen haben wir uns immer wieder um die Vernetzung in Häusern aber auch den Anschluss neuer Häuser an die Telefonnetze berichtet. Dabei gilt es aber, ein Haus nicht nur aus TK-technischer Sicht geschickt zu vernetzen, sondern auch für andere Anwendungen, wie etwa dem SmartHome.

Denn seit es elektrischen Strom in Haushalten gibt, hat sich eins nicht geändert: Zwischen dem Zählerkasten und der Leuchte an der Decke werden ein oder mehrere Schalter installiert, sprich neben den Türen an der Wand befestigt. Das Kabel läuft von der Abzweigdose zum Schalter und zur Leuchte; natürlich alles unter Putz. Möchte man einen Schalter verlegen, weil er beispielsweise durch einen Schrank verdeckt wird, deuten sich Arbeit, Lärm und Schutz an. Eine beliebte Abhilfe bieten Funkschalter aus dem Baumarkt. Bei Wandeinbau dieser Teile ist die Installation oftmals recht kniffelig. Und laut Murphys Gesetz sind die bei Funkschaltern bisher notwendigen Batterien immer dann leer, wenn man sie braucht.

Was steht hinter EnOcean?

Vor ein paar Jahren hat sich eine Gruppe von Entwicklern aufgemacht, den "Ozean der Energie in der Welt um uns" zu nutzen, um die Elektronik von Funkschaltern mit Spannung zu versorgen. Entstanden ist die EnOcean Technologie. Bei der EnOcean Alliance, der Dachorganisation der Anbieter von Produkten, die auf der batterielosen EnOcean-Technologie basieren, spricht man von Energy Harvesting, Energie-Ernte.

Aus der am Anfang wie Science-Fiction anmutenden Idee sind inzwischen weltweit verfügbare, zuverlässige Produkte geworden, die nicht nur das oben beschriebenes Problem der Schalterverlegung lösen, sondern zu ganz neuen Wegen in der Hausinstallation führen.

Die Grundidee für diese innovative Technologie beruht auf einer einfachen Beobachtung: Dort, wo Sensoren Messwerte erfassen, ändert sich auch immer der Energiezustand. Ein Schalter wird gedrückt, die Temperatur ändert sich oder die Beleuchtungsstärke variiert. In diesen Vorgängen steckt tatsächlich genug Energie, um Funksignale über eine Entfernung von bis zu 300 Metern zu übertragen.

Eindeutige Schaltbefehle verhindern Störungen

Design-Schalter mit EnOcean EnOcean arbeitet im lizenzfreien 868 MHz Frequenzband. Die Schaltbefehle (Telegramme) werden mehrfach gesendet und sind mit Prüfsummen versehen. Die Telegramme sind nur 1 ms lang, werden mit einer Datenübertragungsrate von 125 kBit/s gesendet und haben deshalb eine geringe Kollisionswahrscheinlichkeit. Mit einer Reichweite von 30 Meter im Gebäude und 300 Meter im Freifeld sollten sich eigentlich die allermeisten Häuser und Wohnungen versorgen lassen. Sollte es unterversorgte Zonen geben, so sind Funk-Repeater verfügbar.

Die Technologie ist für eine Zweiwege-Kommunikation geeignet, allerdings nutzen bisher alle dem Autor bekannten Produkte die unidirektionale Kommunikation. Jedes EnOcean-Modul verfügt über eine einmalige und eindeutige 32 Bit Sende-ID. Überschneidungen mit Funkschaltern des Nachbarn sind damit ausgeschlossen. EnOcean koexistiert mit anderen Funksystemen. Es gibt keine Interferenz mit DECT und WLAN.

Geräte und Topologie

Die klassische Anwendung ist ein Pärchen aus einem Funkschalter und einem Schaltempfänger (Aktor), um eine Leuchte, einen Lüfter oder ein Rollo zu schalten. Sender und Empfänger lernen die Adressen ihrer Gegenstücke. Dabei können mehrere Sender einen Empfänger bedienen, aber auch ein Sender mehrere Empfänger. Anspruchsvoller wird es, wenn man eine EnOcean-PC-Kopplung verwendet. Dies ist eine Sende- und Empfangsantenne mit Ethernet bzw. USB-Schnittstelle. So kann ein PC die Schaltbefehle aufnehmen, verarbeiten und selbst senden. Das bedeutet, die PC-Antenne empfängt alle Schaltbefehle, nicht mehr der Aktor/Schaltempfänger, wie bei der typischen Funkschalter-Installation. Der Schaltbefehl selbst kommt dann aus dem PC. Mobiler Sender erzeugt Energie aus Tastendruck

In dieser Konstellation kann beispielsweise eine Software kontrolliert Schaltvorgänge auslösen. Auslöser wäre z.B. die Uhrzeit, ein gemessener Temperaturwert, ein sich öffnendes Fenster, eine E-Mail oder Kombinationen aus diesen und anderen Sensoren. Anbieter eines entsprechenden Software- und Hardware-Paketes ist die BSC Computer aus Stadtallendorf in Hessen. Mit Hilfe dieser Technologie lässt sich quasi jede Home-Automation-Aufgabe selbst in einem Altbau ohne Lärm und Schmutz lösen.

Fernsteuerungen generieren Energie aus Tastendruck

Beim Funktaster wird die elektrodynamische Energiewandlung angewandt. Die elektrische Energie wird aus der Tastenbewegung erzeugt. Der Hersteller garantiert 50 000 wartungsfreie Schaltzyklen. Das Schaltmodul selbst ist sehr klein und flach und ermöglicht ansprechende Schalterdesigns. Viele gekannte Schalterhersteller, wie beispielsweise Berker, Gira, Jung und Merten setzen inzwischen auf EnOcean und bieten Einbausätze passend zu ihrem kabelgebundenen Programm an. EnOcean-Taster benötigen keine Wandeinbaudose, sie lassen sich einfach auf die Wand kleben, sogar auf eine Glasscheibe oder auf Möbel.