KNX IoT y KNX Classic: cómo se integran los postes de carga y las baterías de almacenamiento

Joost Demarest, CTO de KNX, explicó en su discurso de apertura en el evento online "Gestión Inteligente de la Energía con KNX" cómo se hace esto. También entró en detalles sobre una novedad especialmente para Alemania: La llamada caja de control, que se encuentra detrás de la pasarela del contador inteligente, pronto será compatible con KNX; el Foro Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE FNN) ya está trabajando en el correspondiente apéndice a las especificaciones.

Pero, ¿qué es la gestión energética en primer lugar? Wikipedia define el término de la siguiente manera: La planificación y el funcionamiento de la producción y el consumo de energía con el objetivo de conservar los recursos y proteger el clima al menor coste posible.

Las viviendas y los edificios desempeñan un papel fundamental, especialmente lo que ocurre en el hogar, es decir, desde el distribuidor hasta los consumidores individuales de la vivienda. Por ello, el sistema de gestión de la energía se encuentra en el cuadro de distribución y controla los consumidores individuales. "Desde el principio, KNX se propuso implementar las funciones de control desde este centro y utilizarlo para dirigirse al resto de dispositivos con capacidad KNX de la casa, desde la calefacción a la ventilación, la tecnología de aire acondicionado y los contadores hasta las bombas de calor", dice Joost Demarest. "Por eso KNX ya es capaz de gestionar la energía hoy en día. He aquí un ejemplo: el control individual de habitaciones es una de las funciones más importantes de KNX, y es principalmente a través de esta función que KNX se dio a conocer al público en general: Una unidad de control central en la habitación controla las válvulas de las fuentes de calor y los dispositivos de refrigeración. Además, en los últimos años se han añadido contadores y subcontadores con capacidad KNX que pueden realizar varias mediciones de potencia por fase o de la potencia total y transmitir los datos a través de KNX. Los módulos de gestión de cargas también están disponibles desde la década de 1990. "Ya entonces se podían integrar 120 cargas diferentes, establecer prioridades o enviar datos estadísticos", explica Demarest. "La gestión de cargas se comprueba con KNX". Ahora también hay productos con medición propia del consumo de energía, que pueden utilizarse para medir diversas variables eléctricas a nivel de un circuito y limitar el consumo a un nivel establecido.

Por supuesto, también sería deseable que los datos de los contadores inteligentes (smart meters) pudieran transmitirse y monitorizarse a través de KNX. Esto también funciona ya: por ejemplo, se puede medir la propia generación fotovoltaica.

Si se quieren integrar cargas, se pueden considerar dispositivos con contactos libres de potencial. Por ejemplo, un poste de carga puede conmutarse de carga completa a carga limitada a través de un interruptor KNX, una bomba de calor o la producción de agua caliente pueden controlarse a través del contacto de red inteligente existente, en función de la energía disponible.

Desde que sonnen es miembro de la KNX Association, las unidades de almacenamiento de energía también pueden integrarse en el mundo KNX. en el mundo KNX. Además, con el e-charge II de ise, por ejemplo, ya está disponible un dispositivo para integrar las estaciones de carga de varios fabricantes (ABB, ABL, KEBA, Mennekes, Mobility Made by Stöhr) en KNX. Esto permite que toda la información esencial relativa al proceso de carga sea transmitida y procesada a través de KNX. Tanto si se trata de control de calefacción, refrigeración, medición inteligente y submedición, gestión de carga y reducción de picos, almacenamiento de energía, sistemas fotovoltaicos, coches eléctricos o bombas de calor - todos estos dispositivos y funciones pueden ser integrados en KNX. Demarest concluye: "Ya podemos cubrir una amplia gama de funciones de gestión energética a través de KNX Classic".

La pregunta es, ¿cómo puede realizarse en la práctica la gestión de la energía a través de KNX? Hay muchas posibilidades diferentes: La gestión energética puede integrarse en los dispositivos, de los que hay una gran variedad disponible de diferentes fabricantes. Sin embargo, también puede ejecutarse en el software de visualización, en la unidad central de visualización con funciones lógicas avanzadas, en el servidor central del edificio o en una combinación de todos ellos. También hay disponibles aplicaciones para que el control pueda realizarse a través de Internet. Esto se lleva a cabo a través de KNX Partners.

Pero ahora la innovación viene en forma de la nueva norma EN50491-12-2, que forma parte de una serie de normas. La primera parte EN50491-12-1 ya existe. Ahora se centra en el Gestor Energético Personalizado (CEM). Se le asignan varios gestores de recursos (RM). Un RM puede ser un producto, varios productos o todo un sistema electrónico para viviendas y edificios (HBES). Un HBES puede ser KNX, pero también pueden considerarse otros sistemas. El MR informa al CEM sobre la flexibilidad energética: qué recursos están disponibles, quién necesita energía en este momento o quién puede suministrar cuánta energía. Por ejemplo, un MR podría representar un sistema completo de climatización que informe al CEM de la demanda o suministro actual de energía. El intercambio de información entre el CEM y el MR está normalizado, pero es independiente del protocolo utilizado. El CEM es prácticamente el director de orquesta que hace que la orquesta de consumidores y productores de la casa toquen juntos armoniosamente y pone en consonancia las flexibilidades energéticas.

¿Qué se entiende por flexibilidad energética? Dependiendo de lo que se pretenda en la aplicación, de cómo se vaya a controlar todo, la norma EN50491-12-2 prevé cinco tipos de control:

Aquí, el CEM garantiza que los MR se mantienen dentro de los límites de rendimiento establecidos, que pueden variar con el tiempo. El CEM ajusta la envolvente de potencia a la predicción de potencia de los MR y controla los MR para que cumplan los límites de potencia especificados. Por ejemplo, ordena a la bomba de calor que suministre menos energía durante un determinado periodo de tiempo. El MR, a su vez, da las predicciones al CEM de lo que una unidad es capaz de hacer. El CEM alinea estas predicciones con la dotación de rendimiento dada, por lo que existe una interacción entre el CEM y el MR a lo largo del tiempo.

Este tipo de control está pensado para aparatos que deben ponerse en marcha a una hora determinada, como una lavadora. Comunica a través del MR cuándo puede arrancar, cuánto tiempo tiene que funcionar y cuándo puede interrumpirse en caso necesario (Contenedores de Secuencia de Potencia). A continuación, el CEM determina la secuencia temporal en la que se inician los Contenedores de Secuencia de Energía para que todo el proceso pueda completarse a la hora especificada.

Este tipo de control se aplica a unidades que pueden adoptar distintos estados de funcionamiento. Porque el CEM conoce las unidades y sabe qué modos de funcionamiento pueden adoptar. Las controla de forma que se respeten las especificaciones y funcionen de forma óptima dentro de este marco. Por ejemplo, puede ordenar a una estación de carga que cargue a plena potencia durante un determinado periodo de tiempo, pero luego cambiar el estado de funcionamiento.

Este tipo de control es adecuado para dispositivos que almacenan o amortiguan energía. Los MR informan de su corriente, así como de sus cantidades mínimas y máximas de llenado y de si pueden quedarse cortos o superarse. El aparato también puede comunicar cuándo desea ser recargado. Los MR también comunican su comportamiento de fuga al CEM. Un acumulador de agua caliente pierde calor con el tiempo, aunque no se extraiga agua caliente de él. Como también se sabe lo que se consume de media en un día laborable, es posible calcular cuánta energía se necesita para rellenar el acumulador. El llenado se modela a su vez: Esta es la tarea de uno o varios actuadores vinculados al MR. Se modelan de la misma manera que las unidades del tipo de control basado en el modo de funcionamiento. Sólo es necesario añadir el efecto que tienen sobre el nivel de llenado. Basándose en esta información, el CEM envía las órdenes e indica el modo de funcionamiento deseado del actuador y el tiempo para la transición.

Este tipo de control se creó para unidades flexibles en cuanto al tipo de energía utilizada, pero que no pueden almacenar o amortiguar energía. Una bomba de calor híbrida que puede generar energía mediante electricidad o gas es un ejemplo. Puede comunicar cuán altas son sus necesidades o en qué rango están o estarán pronto. Los modos de funcionamiento de los actuadores indican cuánto se puede producir en ese modo. El CEM combina los modos de funcionamiento de los actuadores para satisfacer la demanda.

Entonces, ¿qué significa esto para KNX, cómo pueden implementarse estos tipos de control en el mundo KNX?

Sobre todo, se trata de parámetros que cambian con el tiempo. Esto sería definitivamente posible a través de la comunicación de grupo en KNX. Pero en realidad, los telegramas de 14 bytes no serían suficientes para esto.

de 14 bytes no serían suficientes para ello. En una comunicación de grupo típica, sin embargo, el CEM siempre se dirige a una sola unidad, casi nunca a varias unidades al mismo tiempo. Por lo tanto, la comunicación Objeto/Propiedad sería más adecuada, o incluso Propiedades de Función. Sin embargo, esto requeriría que el instalador almacenara las direcciones individuales de los MR en el CEM, algo que ETS no admite actualmente.

Por lo tanto, sería mejor utilizar KNX IoT Point API con estructuras de datos JSON o CBOR para el intercambio entre CEM y RM. "Sin embargo, KNX Classic todavía se puede utilizar para la comunicación basada en eventos", explica Joost Demarest. "El intercambio de parámetros de dispositivos, sin embargo, podría hacerse entonces a través de KNX IoT Point API".

Y ahora otra novedad para Alemania. En este punto, la FNN se encarga de la especificación de la llamada caja de control, que se sitúa detrás de la pasarela del contador inteligente (SMGW). La caja de control permite conmutar cargas en el hogar inteligente o en edificios inteligentes. Anteriormente, las cajas de control estaban disponibles con cuatro contactos de relé. "Ahora se está preparando el Anexo B a las especificaciones de la caja de control FNN, que especificará cómo puede realizarse la caja de control también con KNX", se complace en decir Joost Demarest. La caja de control podría entonces realizarse como cliente KNXnet/IP tunnelling. Lo más importante: El instalador puede configurar la instalación KNX como antes, nada cambia para él. Sólo necesita integrar en el sistema KNX Secure Tunneling Servers disponibles comercialmente. Sin embargo, el fabricante de la caja de control con interfaz KNX debe proporcionar una app ETS. Esto asegura que los parámetros requeridos por la caja de control puedan ser intercambiados durante la instalación inicial o la sustitución de la caja de control. "El Anexo B se adoptará pronto, entonces los fabricantes podrán desarrollar cajas de control en consecuencia y ponerlas en el mercado", explica Joost Demarest.

De este modo, KNX y KNX IoT podrán trabajar juntos en el futuro.