Schluss mit Sprachgewirr

Wer heutzutage einen Drucker kauft, kann sicher sein, dass er sich an Computer unterschiedlichster Hersteller anschließen lässt. Ähnliches soll, wenn es nach dem Willen des Vereins „CAN in Automation“ und seinem Geschäftsführer Holger Zeltwanger geht, auch in der Solarelektronik möglich werden. In der vergleichsweise jungen Branche sind insbesondere die Anschlüsse, über die die Geräte kommunizieren, noch nicht kompatibel. Der Wechselrichter eines Herstellers kann etwa dem Datenlogger oder dem Nachführsystem von einem anderen Unternehmen seine Informationen nicht immer übermitteln.

Wie man die Kommunikation elektronischer Bauteile auf eine Sprachebene bringen kann, hat schon vor zwei Jahrzehnten die Automobilindustrie vorgemacht. 1986 stellte Bosch so genannte CAN-Protokolle – die Abkürzung steht für Controller Area Network – als System zur Kommunikation elektrischer Bauteile im Auto vor. Die Schnittstelle basiert auf Elektronikchips, die in die fraglichen Geräte eingebaut, angesteuert und miteinander über Ein- und Ausgänge verbunden werden können. Um die Vereinheitlichung voran zu treiben, gründeten zahlreiche Unternehmen 1992 den Verein „CAN in Automation“, kurz CiA. Inzwischen kommen CAN-Systeme in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz. Im letzten Jahr wurden über 500 Millionen CAN-Controller-Chips verkauft.

Wörter und Grammatik

Dabei reicht es zur Kompatibilität der Geräte nicht aus, wenn sich die Hersteller darauf einigen, CAN-Chips zu verwenden. Sie müssen auch die Protokolle vereinheitlichen, nach denen über die CAN-Chips kommuniziert wird. CiA nennt seine Protokolle, in Anlehnung an die Open-Source-Software der IT-Gemeinde, CANopen. „Die CANopen ist die Grammatik zu der CAN-Ebene, wobei man die CAN- Ebene mit den Wörtern der Sprache vergleichen kann“, erklärt Zeltwanger. Die Funktionsweise von CANopen ist für jeden Produzenten im Prinzip einsichtig. Doch für verschiedene Branchen gibt es unterschiedliche Anwendungsprofile, die teilweise nur den CiA-Vereinsmitgliedern zur Verfügung stehen. Sie definieren – um im Bild zu bleiben – quasi Satzbauteile. Bisher gab es zum Beispiel Anwendungsprofile für Türsteuerungen, medizinische Geräte und Aufzugsanlagen.

Jetzt nimmt sich Zeltwanger also die Photovoltaikindustrie vor, um das dort herrschende elektronische babylonische Sprachgewirr zu entwirren. Zehn Hersteller und Forschungsinstitute der Photovoltaikbranche beteiligen sich dazu an der „Special Interest Group Photovoltaik Systems“, die der CiA 2005 ins Leben gerufen hat. „In Anbetracht der Internationalisierung der zum Massenprodukt werdenden Photovoltaik benötigt man eine Standardisierung der Kommunikation“, sagt auch Jan Hansen, Elektronikentwickler bei Voltwerk Electronics, die als 100-prozentige Tochter aus der Conergy hervorgegangen ist und an der Gruppe teilnimmt.

Das System scheint wie geschaffen, die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten einer Anlage zu vereinheitlichen. „Bei der Entwicklung des CAN-Systems kann man auf die 20-jährigen Erfahrungen des CiA im automotiven Umfeld zurückgreifen und analoge Entwicklungen für die PV-Industrie vorantreiben“, sagt Zeltwanger. Zurzeit verwenden Hersteller noch unterschiedliche Protokolle, selbst wenn schon etliche CAN-Chips nutzen.

Im April war es so weit und CiA veröffentlichte das CANopen-Anwendungsprofil CiA 437. Es legt nicht nur die zu übertragenden Prozessdaten wie Strom und Spannung fest, sondern definiert auch die Einstellungsparameter der Komponenten. Bei Problemen können standardisierte Diagnoseinformationen abgerufen werden. Der Installateur braucht nur die Strangnummer zu konfigurieren.

Installation wie gehabt

Ansonsten ändert sich nicht viel. Nur die CANopen-Konfigurationstools muss der Installateur noch bedienen, um die angeschlossenen Geräte über das CANopen-Netzwerk in Betrieb zu nehmen. Das hört sich komplizierter an, als es ist, weil mit einem CANopen-Diagnosetool im Prinzip ein komfortables Werkzeug zur Beseitigung von Problemen und Fehlern herstellerübergreifend zur Verfügung steht. „Die Installateure würden einerseits den Vorteil haben, sich mit nur einem Datenkommunikationssystem auseinandersetzen zu müssen“, sagt Thomas Mühlberger, Elektronikspezialist bei Fronius, einem der größten Wechselrichterhersteller. „Andererseits würde die Vielfalt an einsetzbaren Geräten jedoch steigen und damit wohl auch der Aufwand, um hier den Überblick zu bewahren.“

Der entscheidende Vorteil für den Kunden ist der hohe Grad an Standardisierung. Dieses erlaubt eine schnelle und einfache Kombination von unterschiedlichen Systemkomponenten unterschiedlicher Hersteller zur Optimierung. Der Anwender kann sich so auf einem breiteren Markt das jeweils optimale Produkt für seine Anwendung und seine Bedürfnisse auswählen, wie wir es bei der Auswahl unseres PC-Systems kennen.

Thomas Mühlberger ist jedoch skeptisch, denn außer bei Nachführsystemen „sind Anlagen grundsätzlich so ausgelegt, dass keine Kommunikation zwischen den Geräten notwendig ist, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen“. Außerdem habe eine Standardisierung auch Nachteile. Sie schränke die Freiheit eines Produzenten ein, Funktionen und Komponenten zu gestalten. Trotzdem ist Fronius an dem Vorhaben des CiA beteiligt, „um rechtzeitig reagieren zu können, wenn sich das CAN-System durchsetzt“, sagt er.

Überzeugungsarbeit nötig

Obwohl namhafte Firmen und Institute wie Conergy, Solarmax, Fraunhofer ISE, Fronius und Sputnik Engineering an der Special Interest Group beteiligt sind, scheint die Entwicklung zurzeit jedoch auf Eis zu liegen, weil für viele Hersteller der stark wachsenden Branche andere Probleme im Vordergrund stehen. CANopen wartet also noch auf seine Marktdurchdringung. Zeltwanger denkt trotzdem schon weiter. Als nächstes könne man eine Art Integrationsnetzwerk standardisieren, das Komponenten verschiedener Energiequellen im verteilten elektrischen Energie-Erzeugungssystem mit CANopen verbindet. Das Photovoltaiknetzwerk würde dann untergeordnet als Teil im großen Energienetzwerk aufgehen.