IEA HPT Annex 56: Digitalization and IoT for Heat Pumps Task 1: State of the art (2023)

Dieser Taskbericht des IEA HPT Annex 56 (Digitalisierung und IoT für Wärmepumpen) bietet eine umfassende Einführung in den Stand der Technik des Internet of Things und Industrie 4.0. Er gibt ein Überblick über Kommunikationstechnologien in der Automatisierung, der die verschiedenen industriellen Kommunikationsprotokolle beschreibt und Fragen zur Interoperabilität diskutiert. 

Ein weiterer Schwerpunkt ist Knowledge Engineering, wie zum Beispiel Informationsmodellierung, Building Information Modelling BIM, Automation ML, etc. Das Spektrum des IoT und seiner Anwendung im industriellen Kontext (Industrial IoT) ist sehr breit und umfasst neben (semantische) Web-Technologien und IP-basierte Protokolle auch Technologien zur semantischen Darstellung und zum Austausch von Daten und Informationen in automatisierungsnahen Bereichen.

Entscheidend ist dabei die Fähigkeit, andere Technologien und bereits bestehende „Legacy"-Protokolle in eine nahtlose, kohärente und vernetzte Einheit zu integrieren. Es werden die Konzepte und Ziele des Industrial IoT und seiner Paradigmen und von cyber-physischen Produktionssystemen (Industrie 4.0) beschrieben.

Dazu wird ein kompakter Überblick über traditionelle Standards und zukünftige Entwicklungen im Bereich der Kommunikation und Informationsmodellierung im Automatisierungsumfeld gegeben. Der Fokus liegt dabei auf funktionalen Modellen und Daten, da diese den größten Einfluss auf die Qualität der implementierten Systeme haben werden. Sie können daher als gemeinsamer Nenner für alle zugehörigen domänenspezifischen Darstellungen angesehen werden.

Außerdem wurde eine Vielzahl von Literaturquellen in einer öffentlichen Zotero-Gruppe gesammelt, die unter diesem Link verfügbar ist. Diese Sammlung gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu IoT-Technologien für Wärmepumpensysteme. Datenschutz und Datensicherheit werden ausführlich diskutiert. Außerdem gibt es eine Sammlung von wärmepumpenspezifischen Fragen und Antworten für Hersteller von IoT-fähigen Wärmepumpen.

Der Bericht enthält eine Sammlung spezifischer IoT-Anwendungsfälle, die das Design, Entwicklung und Implementierung von IoT-Lösungen für Wärmepumpensysteme betreffen. Diese Anwendungsfälle wurden im Rahmen der nationalen Projekte erfasst. Sie umfassen sowohl auf dem Markt verfügbare IoT-Produkte und -Services im Zusammenhang mit Wärmepumpen als auch laufende, geplante oder kürzlich abgeschlossene Forschungsprojekte in diesem Bereich.

Insgesamt wurden 44 Anwendungsfälle gesammelt, davon 19 Produkte und Services und 25 Forschungsprojekte. Die meisten Anwendungsfälle wurden vom dänischen Team geliefert (23 Beispiele), gefolgt von Österreich (10 Beispiele).

Außerdem gibt es einen ausführlichen Überblick über den Status der Digitalisierung von Wärmepumpen in Dänemark, eine Herstellerbefragung in Österreich, eine Markstudie aus Frankreich, sowie Experteninterviews aus Schweden.