Mehrere Autos gleichzeitig laden

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Auch Bauherren und Architekten sollten sich mit der E-Mobilität befassen. Denn es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch Mieter eine Ladestation an ihrem Parkplatz erwarten. Die Elektroplaner und -installateure sind ebenfalls gefordert – bei der Konzeption, Planung und Installation von Ladeinfrastrukturen.

Sobald mehrere Ladestationen in Betrieb sind, stellen sich Fragen wie: Auf welche Weise sollen die Autorisierung und die anschliessende Freigabe der Ladestation stattfinden? Wird die Energie verrechnet und wenn ja, wie wird diese abgerechnet? Dazu kommt, dass sobald mehrere Fahrzeuge geladen werden sollen, die vorhandene Energie nach einem Ladelastmanagement aufgeteilt werden muss. Dabei sind viele Faktoren zu beachten:

Statisches Lastmanagement
Je nach Gegebenheit kann die zur Verfügung stehende Energie auf die vorhandenen Ladestationen fix aufgeteilt werden. Dies ist jedoch nur ratsam bei bis zu zwei Ladepunkten, wenn diese auf 22 Kilowatt (32 Ampere, 3-phasig) ausgelegt sind, was dem heutigen Standard für eine öffentliche Ladestation entspricht. Sobald jedoch mehr als zwei Ladepunkte infrage kommen, die auf mehr als 16 Ampere ausgelegt sind, ist ein dynamisches Lastmanagement vorzusehen.

Dynamisches Lastmanagement
Je nach Nutzer und Auslastung wird so die aktuell zur Verfügung stehende Energie zwischen den Ladepunkten dynamisch aufgeteilt. Einfachere Installationen lassen sich mit Ladesäulen ausstatten, welche bereits über solche Basisfunktionalitäten und Schnittstellen verfügen. Wenn jedoch mehr als zehn Ladepunkte im Verbund orchestriert werden sollen – dies in Abhängigkeit einer Photovoltaikanlage und einem Batteriespeicher –, kommen solche integrierten Lösungen schnell an ihre Grenzen. Dazu möchte wohl der Fahrzeugbesitzer wissen, wenn sein Auto plötzlich mit weniger Energie versorgt wird und damit länger braucht, bis es vollgeladen ist. Ein weiteres Thema, welches bei Nichtbeachtung sehr hohe Kosten generieren kann, sind die Spitzenlasten, denn diese verursachen in der Regel hohe Kosten.

Bei einem dynamischen Lastmanagement muss die aktuell und in Echtzeit zur Verfügung stehende Energie ermittelt werden. Dazu sind Energiemesspunkte bei der Stromeinspeisung notwendig. Und wenn eine Photovoltaikanlage zusätzliche Energie liefert, muss auch diese Kenngrösse, die nach Wetter und Tageszeit stark variiert, berücksichtigt werden. Dazu kommt, dass in naher Zukunft vermehrt Batteriespeicher zum Einsatz kommen werden; auch diese Energieflüsse gilt es zu erfassen.

Dieser total verfügbaren Energie stehen die unterschiedlichen Verbraucher wie zum Beispiel eine Wärmepumpe gegenüber. Es ist deshalb essenziell, alle grossen Energieverbraucher zu kennen, um Energiespitzenlasten aus Kostengründen zu ver.
meiden.

Eine übergeordnete Steuerung verarbeitet in Echtzeit alle relevanten Energiemesswerte. Je nach Energieverfügbarkeit, wenn zum Beispiel die Sonne scheint oder der Batteriespeicher voll ist, werden die Verbraucher entsprechend ihrer vorgängig definierten Priorisierung dazu- oder abgeschaltet beziehungsweise in der Leistung reduziert. Bei diesem dynamischen Lastmanagement sind die Ladestationen die wichtigste Manipuliermasse. Denn je nach Verfügbarkeit können die Fahrzeuge mit mehr oder weniger Energie versorgt werden.

Die Ladestation ihrerseits kommuniziert über zwei Pilotkontakte im Ladekabel mit dem Fahrzeug. Die eigentliche Steuerung in der Ladestation ist somit als essenzielle Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Gebäudeinfrastruktur zu betrachten. Eine kostengünstige Ladestation verfügt jedoch möglicherweise über keine Schnittstelle, sodass diese nicht in ein Lade- oder Lastmanagement eingebunden werden kann. Als Solitärlösung ist das eventuell nicht notwendig – aber diese kurzfristige Kosteneinsparung kann sich später rächen. Die Ladeprotokolle zwischen Fahrzeug und Lade-station werden stetig weiterentwickelt. Absehbar ist, dass das persönliche Nutzungsverhalten einen direkten Einfluss auf das Ladeverhalten haben wird. Ebenfalls möglich ist, dass die Batterien der Elektroautos Energie in die Installation zurückspeisen.

Im Zentrum steht eine ILC-Steuerung
Durch die Verwendung einer modular aufgebauten «ILC-Steuerung» lassen sich auch komplexe Aufgabenstellungen sehr einfach lösen. Denn die Resultate der dezentralen Werte, welche der Wechselrichter der Photovoltaikanlage oder der Batteriespeicher ausgeben, werden einfach in die Steuerung eingelesen. Die Verbraucher mit hohem Energieverbrauch werden ebenfalls von dieser koordiniert. Die Ladestationen und die in der ILC-Steuerung hinterlegten Parameter für das Lademanagement werden nun dynamisch mit Energie versorgt. Und die Modularität der Steuerung ermöglicht es auch, weitere Peripheriegeräte wie RFID-Leser, Touchscreen-Monitore oder Schnittstellen wie GSM oder WAN zu integrieren.

Systemintegratoren wie die Firma INVISIA AG aus Winterthur erstellen die nötigen Konzepte und programmieren auch die Software PC-Worx für die Steuerung, aufgabengebunden auf das jeweilige Objekt. www.invisia.ch

 

Text: Phoenix Contact AG, www.phoenixcontact.ch, eco2friendly-Magazin Ausgabe 16

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