Modularisierung von George Caves eInk Energie-Dashboard: Flexibilität und Anpassungsfähigkeit für das smarte Zuhause

Die steigende Bedeutung nachhaltiger Energienutzung im privaten Bereich bringt eine erhöhte Nachfrage nach intelligenten Tools zur Überwachung und Visualisierung des Energieverbrauchs mit sich. Eines der bemerkenswertesten Projekte in diesem Sektor ist das eInk Energie-Dashboard, das ursprünglich von George Cave entwickelt wurde und nun mithilfe von Slipway modularisiert und weiterentwickelt wurde. Dabei wird nicht nur das Design optimiert, sondern auch die Funktionalität der Komponenten so gestaltet, dass individuelle Datenquellen integriert und das Dashboard flexibel an verschiedene Bedürfnisse angepasst werden kann. Die Herausforderung bei der Umsetzung eines Energie-Dashboards liegt vor allem darin, vielfältige Datenquellen präzise und übersichtlich aufzubereiten und gleichzeitig die Möglichkeit zu bieten, die Darstellung je nach Endgerät und Nutzerpräferenz zu individualisieren. George Caves ursprüngliches Dashboard überzeugte durch seine ansprechende Visualisierung und die Einbindung relevanter Energiedaten aus Hausbatterien, Solarpanels und Stromtarifen.

Die Modularisierung mittels Slipway setzt an dieser Grundlage an und erweitert sie durch einen systematischen Aufbau, bei dem einzelne Komponenten flexibel kombiniert und nach Belieben ausgetauscht werden können. Slipway fungiert hierbei als Framework, das modulare Komponenten, sogenannte Components, miteinander verbindet und so das Dashboard in übersichtliche und wiederverwendbare Bausteine gliedert. Diese Bausteine sind dazu in der Lage, verschiedene Aufgaben zu übernehmen, angefangen von der Datenabfrage über externe APIs bis hin zur Visualisierung der Energieflüsse und Tarife. Die Komponenten können je nach Bedarf in beliebiger Reihenfolge zusammengesetzt und mit unterschiedlichen Datenquellen verknüpft werden, was eine hohe Individualisierung erlaubt. So sind Nutzer nicht zwingend an bestimmte Anbieter oder Messgeräte gebunden, sondern können eigene Datenquellen implementieren, solange diese in dem vereinbarten Datenformat vorliegen.

Einer der zentralen Vorteile dieses modularen Aufbaus ist die einfache Anpassung an verschiedene Hardware-Spezifikationen. Während das ursprüngliche Dashboard von George Cave für ein mehrfarbiges eInk-Display optimiert war, ist das modularisierte System so ausgelegt, dass es auch auf monofarbenen eInk-Bildschirmen und sogar auf Smartwatches genutzt werden kann. Damit wird eine maximale Flexibilität hinsichtlich Einsatzort und Display-Technologie sichergestellt. Dazu gehört auch ein grundlegendes Themensystem, über das Farben, Größen und andere Darstellungsparameter dynamisch angepasst werden können. Nutzer können somit das Erscheinungsbild des Dashboards auf ihre Vorlieben oder die Anzeigeeigenschaften ihres Gerätes abstimmen.

Die Infrastruktur des modularisierten Dashboards basiert auf einer durchdachten Dateiorganisation im Projektordner, die alle Komponenten und Konfigurationen übersichtlich zusammenführt. Komponenten sind getrennt in eigenen Ordnern abgelegt und besitzen jeweils eine Konfigurationsdatei, die neben Metadaten auch Eingabe- und Ausgabeformate festlegt. Besonders wichtig sind hier die sogenannten Rigs, welche das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten definieren und als Motor des gesamten Dashboards fungieren. Dadurch wird nicht nur die maximale Wiederverwendbarkeit gewährleistet, sondern auch ein klarer Sicherheitsrahmen geschaffen, indem nur explizit erlaubte Zugriffe auf Daten und Netzwerke erfolgen können. Die Verbindung zu externen Datenquellen stellt einen wichtigen Bestandteil der Funktionalität dar.

Im Fall von George Caves Dashboard kommen unterschiedliche APIs zum Einsatz. Die GivEnergy-API versorgt das System mit Echtzeitdaten zur Hausbatterie und Solarerzeugung, wohingegen die Octopus Energy-API Tarifinformationen bereitstellt. Die entsprechende Komponenten sind so entwickelt, dass sie mit den jeweiligen APIs kommunizieren und die Rohdaten in einem vereinheitlichten Format zurückgeben, das die Visualisierungskomponenten verwenden können. Für Nutzer mit anderen Anbietern sind die Schnittstellen modular austauschbar und können an die jeweiligen Datenformate angepasst werden. Die Visualisierung der gesammelten Energiedaten erfolgt ebenfalls in separaten Komponenten.

Hierzu zählen unter anderem das Energiefluss-Diagramm, das Verläufe der Stromerzeugung und -nutzung grafisch darstellt, sowie der Tarif-Verlauf, der anhand von Balkendiagrammen die zeitliche Entwicklung der Strompreise zeigt. Weitere Komponenten liefern Informationen über den Cashflow, also die finanziellen Aspekte des Energieverbrauchs und der Einspeisung, sowie eine kumulative Ansicht der erzeugten und exportierten Energie über die Nutzungsdauer. Technisch kommen unterschiedliche Render-Engines zum Einsatz, die zur Darstellung jeweils optimierte Formate liefern. So werden beispielsweise SVGs für klare Vektorgraphiken genutzt, während Diagramme mit Hilfe von ECharts umgesetzt werden, um interaktive und ansprechende Visualisierungen zu gewährleisten. Für speziellere Darstellungen kommen auch JSX-Renderer zum Einsatz, was allerdings aufgrund der Performance kostspieliger ist.

Durch die Trennung der Datenlogik von der Darstellung kann das Dashboard flexibel aktualisiert und erweitert werden, ohne das Gesamtsystem zu beeinflussen. Das Thema Sicherheit und Berechtigungen wurde bei der Entwicklung besonders berücksichtigt. Slipway arbeitet mit einem Zero-Trust-Ansatz, der dafür sorgt, dass jede Komponente nur die minimal erforderlichen Zugriffsrechte erhält. So werden beispielsweise Datenzugriffe strikt eingeschränkt und API-Key-Informationen über Umgebungsvariablen verwaltet, sodass sensible Daten nicht ungeschützt im Code vorliegen. Das flexible Berechtigungssystem verhindert ungewollte Datenlecks und fördert gleichzeitig sichere Integration unterschiedlicher Datenquellen.

Eine weitere Besonderheit liegt in der Darstellung der Dashboard-Komponenten auf verschiedenen Geräten. Während die Basisdarstellung auf eInk-Displays erfolgt, wurde das System so angepasst, dass es auch kleinere Bildschirme wie die von Smartwatches bedienen kann. Hierfür wurde ein spezielles kleinere, dunkleres Theme entwickelt, das auf die geringen Displaygrößen und Farbmonochromatik der Uhren zugeschnitten ist. Dies zeigt die Fähigkeit des modularisierten Dashboards, auf verschiedene Bedürfnisse und technische Rahmenbedingungen einzugehen und ist ein großer Schritt in Richtung Universalität. Die Veröffentlichung der einzelnen Komponenten erfolgt zentral auf GitHub und über den Slipway Component Registry, was einerseits die einfache Verteilung und Nutzung ermöglicht, andererseits auch die Pflege und Weiterentwicklung erleichtert.

Entwickler können die einzelnen Module unabhängig voneinander aktualisieren, neue Features ergänzen und Anpassungen vornehmen, ohne die Stabilität des Gesamtdashboards zu gefährden. Diese Offenheit fördert zudem den Community-Gedanken und lädt Nutzer ein, eigene Erweiterungen und Verbesserungsvorschläge einzubringen. Neben der hohen Modularität punktet das System auch durch die Möglichkeit der Anpassung an verschiedene Zeitzonen und regionale Gegebenheiten. Gerade im Zusammenspiel mit Tagesverläufen von Energiepreisen und Verbrauch ist es essenziell, dass die Daten korrekt auf dem lokalen Zeitkontext basieren, was in den Komponenten berücksichtigt wird. Das vermeidet Fehler und stärkt die Aussagekraft der Auswertungen.