Planung der Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Für die Umsetzung vor Ort und die Konfiguration der Hardware auf der Climkit-Plattform beziehen Sie sich bitte auf die Links am Ende des Artikels.

1. Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge - Standardinstallation

Der in diesem Abschnitt illustrierte Standardfall besteht aus der Installation einer Grundinfrastruktur in einem Gebäude, das bereits mit der Climkit-Lösung für das Strommanagement und die Zählung im Rahmen eines ZEV mit einem einzigen Netzanschluss ausgestattet ist oder gleichzeitig damit ausgestattet wird.

Das System besteht aus der Installation von Ladestationen in der Tiefgarage des Gebäudes. Die Ladestationen kommunizieren mit dem Climkit Gateway über ein LAN-Netzwerk (kabelgebunden oder Wi-Fi) und verwenden das Standard-Kommunikationsprotokoll OCPP.

Dank dieser Kommunikation reguliert das Climkit Gateway die für die Ladestationen verfügbare Leistung basierend auf der verfügbaren Energie und verwaltet den Zugriff der Benutzer, die sich über RFID-Ausweise identifizieren.

Andere Installationsvarianten werden weiter unten unter "Andere Konfigurationen je nach Standorttyp" erläutert.

Standard-Anschlussplan mit ZEV

Flachkabel

Es wird empfohlen, ein Flachkabel zu installieren, um den Strom zu jedem Parkplatz zu führen. Diese Lösung erleichtert die schrittweise Installation von Ladestationen, sobald die Bewohner sich ausstatten möchten. Dieser Ansatz entspricht der Stufe C1 der Norm SIA 2060.

Elektrischer Anschluss

Das Flachkabel wird von der Elektroverteilung über einen Leitungsschutzschalter LS 3P+N mit maximal 63A gespeist.

Der Anschluss erfolgt wie folgt:

• Ein dedizierter Abgang in der Elektroverteilung mit einem 63A-Schalter
• Ein dedizierter Zähler, der auf der gleichen Ebene wie die Zähler der anderen Verbraucher installiert ist (hinter dem Eingabe-Zähler und niemals hinter dem Zähler der Allgemeinbereiche)

Jeder Abgang entspricht einer Verteilzone. Obwohl die Anzahl der Ladestationen pro Zone technisch unbegrenzt ist, wird empfohlen, 30 Ladestationen pro Zone nicht zu überschreiten und ab diesem Schwellenwert einen zusätzlichen Abgang vorzusehen.

Das Gateway liest die momentane Stromstärke des Eingabe-Zähler und reguliert die Ladeleistung der Ladestationen entsprechend, um das Auslösen der Hauptsicherung oder der Zonenabsicherung zu verhindern.

Einrichtung des IP- und Wi-Fi-Netzwerks

Die Wi-Fi-Zugangspunkte werden so positioniert, dass der gesamte Parkplatz mit einem ausreichenden Signal abgedeckt ist. Ihre Verteilung berücksichtigt die Signaldämpfung durch Leitungen, Deckeninstallationen und geparkte Fahrzeuge, um eine stabile Verbindung der Ladestationen zu gewährleisten.

Climkit Angebot

Das Climkit Standardangebot umfasst die notwendigen Elemente für den Betrieb des Systems: Hardware, Softwarefunktionen sowie die Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Einrichtung.

Das gesamte Material wird vorkonfiguriert geliefert, um die Installation zu vereinfachen und die korrekte Kommunikation der Zähler sicherzustellen.

• Elemente der Grundinfrastruktur:
  • LAN-Router oder 4G-Router (empfohlen, obligatorisch wenn kein LAN)
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • Wi-Fi-Zugangspunkte (mindestens 2)
  • Controller für Wi-Fi-Zugangspunkte
  • I/O-Modul für den Lastabwurf der Ladestationen über den EW/VNB Zähler
• Individuelle Ladestation(en)
• Softwarefunktionen:
  • Verwaltung der Ladestationen und dynamische Lastregelung
• Einrichtungsdienstleistung:
  • Konfiguration und Inbetriebnahme der Grundinfrastruktur
  • Konfiguration und Inbetriebnahme jeder Ladestation
  • Administrative Einrichtung

Alle Produkte werden direkt bei Climkit bestellt.

In den meisten Fällen kann die Installation durch den Installateur ohne Vor-Ort-Einsatz eines Climkit-Technikers durchgeführt werden.

Bei der Inbetriebnahme steht bei Bedarf telefonische Unterstützung zur Verfügung.

Details der verwendeten Hardware

LAN- oder 4G-Router

Eine Internetverbindung ist für den Betrieb des Systems unerlässlich. Wenn keine Verbindung verfügbar ist, kann Climkit diese über einen 4G-Router mit einer aktiven Multi-Operator-SIM-Karte bereitstellen.

Wenn bereits eine Internetverbindung besteht, wird systematisch ein Climkit LAN-Router geliefert.

Der LAN- oder 4G-Router ermöglicht die Erstellung eines dedizierten IP-Netzwerks, an das alle Systemkomponenten (Gateway, Ladestationen und Wi-Fi-Zugangspunkte) angeschlossen werden, was eine unabhängige Verwaltung ermöglicht.

Die Verwendung des 4G-Routers TRB140 von Climkit bietet mehrere Vorteile:

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich einfach in der Elektroverteilung direkt auf der DIN-Schiene installieren.
• Vollständige Lieferung: Geliefert mit DIN-Schienen-Halterung und 24V DC Netzteil.
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert.
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Preiswerte Internetverbindung.

  

  

  Nützlicher Link: Technisches Datenblatt Router TRB140

Im Falle eines LAN-Routers liefert Climkit den vorkonfigurierten Teltonika RUT301 mit 4 LAN-Ports + 1 WAN-Port. Er wird mit DIN-Schienen-Halterung und 24V DC DIN-Schienen-Netzteil geliefert.

PoE-Switch

Für Ethernet-Geräte, die eine PoE-Stromversorgung benötigen, ist ein PoE-Switch erforderlich.

Er ermöglicht es, das Gateway, den Controller und die Wi-Fi-Zugangspunkte direkt über das Ethernet-Kabel zu speisen, ohne zusätzliche Stromversorgung.

Von Climkit geliefertes Modell: Teltonika TSW200 (oder gleichwertig), mit 8 PoE-Ethernet-Ports und 2 SFP-Glasfaser-Ports. Geliefert mit DIN-Schienen-Halterung und 48V DC DIN-Netzteil, 150 W.

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway verwaltet die Ladestationen lokal und stellt die Kommunikation mit der Climkit-Plattform sicher. Seine Ethernet-Schnittstelle ermöglicht die Verbindung zum IP-Netzwerk und die Interaktion mit den Ladestationen über das OCPP-Protokoll. Seine RS485-Schnittstelle ermöglicht das Ablesen der Zähler, insbesondere des Eingabe-Zähler, über das Modbus-Protokoll.

Das Gateway wird direkt in der Elektroverteilung auf der DIN-Schiene installiert.

In einer Elektroverteilung installiertes Climkit Gateway mit dem 4G-Router TRB140, dem PoE-Switch TSW200 und dem I/O-Modul.

Wi-Fi-Zugangspunkte

Die Wi-Fi-Zugangspunkte erstellen ein drahtloses Netzwerk, das den gesamten Parkplatz abdeckt und es ermöglicht, die Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung zu verbinden.

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Zugangspunkt beträgt etwa 15 m, was ungefähr zwei Reihen von 10 gegenüberliegenden Parkplätzen entspricht. In der Praxis reduzieren Hindernisse (Wände, Materialien, Fahrzeuge) die Reichweite erheblich. Um eine stabile und redundante Verbindung zu gewährleisten, werden systematisch mindestens 2 Zugangspunkte geliefert. Als Richtwert benötigt ein Parkplatz mit 80 bis 100 Plätzen je nach Konfiguration und Hindernissen 4 bis 6 Zugangspunkte.

Controller für Wi-Fi-Zugangspunkte

Der TP-Link Omada OC200 Controller optimiert das Wi-Fi-Netzwerk und verwaltet die Verbindung der Geräte an den verschiedenen Zugangspunkten.

Er lässt sich einfach auf der DIN-Schiene in der Elektroverteilung installieren und wird ausschliesslich über PoE vom PoE-Ethernet-Switch gespeist.

Er generiert zudem Alarme bei Ausfall eines Zugangspunkts oder unzureichender Wi-Fi-Signalabdeckung.

I/O Relais-Modul

Das I/O-Modul WP8024 wird mit einem 24V DC DIN-Schienen-Netzteil geliefert und über RS485-Modbus mit dem Climkit Gateway verbunden.

Der digitale Eingang Nr. 1 wird an das Lastabwurfrelais für Ladestationen am EW/VNB Eingabe-Zähler angeschlossen: Wenn dieser das Relais öffnet, wird der Eingang deaktiviert und das Gateway unterbricht sofort den Ladevorgang der Elektrofahrzeuge.

Geliefert mit 24V DC DIN-Schienen-Netzteil.

2. Ladestation

Climkit liefert die ABB Terra AC 22kW, ein kompaktes und elegantes Modell für den Innen- und Ausseneinsatz. Sie integriert alle Funktionen einer intelligenten Ladestation für optimiertes und flexibles Laden.

Mit hunderten von ABB Terra AC Ladestationen, die seit 2021 von Climkit installiert und verwaltet werden, hat sich dieses Modell durch seine einfache Installation, Langlebigkeit und Vielseitigkeit bewährt (öffentliche Parkhäuser, Wohngebäude, Unternehmen, öffentliche Ladestationen, Wohninstallationen).

Vor der Auslieferung stellt Climkit die vollständige Vorbereitung jeder Ladestation sicher: Firmware-Update und Konfiguration nach den spezifischen Bedürfnissen jedes Standorts. Die Climkit-Techniker sind geschult und bereit, jegliche Unterstützung bei der Installation und Inbetriebnahme zu leisten.

Dank eines grossen Lagerbestands kann Climkit die für jedes Projekt erforderliche Anzahl an Ladestationen innerhalb weniger Tage liefern.

In der Betriebsphase werden die Verwaltung und der Kundensupport mit der ABB Terra AC Ladestation vereinfacht, da jedes Problem direkt von Climkit im Rahmen der Garantie und ohne Rückgriff auf den Installateur behoben werden kann.

Technische Eigenschaften der ABB Terra AC Ladestation

• Maximale Leistung von 22 kW
• Wi-Fi, Ethernet oder 4G Verbindung
• RFID-Kartenleser
• Integrierter Energiezähler
• Kommunikation über Standardprotokoll OCPP
• Daisy-Chain Ethernet-Verbindung möglich

Funktionen mit der Climkit-Lösung

In Kombination mit der Climkit-Lösung für das Strommanagement bietet die Ladestation:

• Dynamische Verwaltung der Ladeleistung basierend auf der verfügbaren Leistung
• Benutzerverwaltung über RFID-Ausweise und individuelle Abrechnung der verbrauchten Energie
• Optimierung des Eigenverbrauchs durch Laden ausschliesslich mit produziertem Solarstrom

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine herstellerspezifische Anschlussdose des Flachkabel-Herstellers an das Flachkabel angeschlossen.

Die Ladestation kann je nach Bedarf auf maximal 22 kW (32A) konfiguriert oder auf 25A, 16A oder 10A begrenzt werden.

Für jede Ladestation wird ein Fehlerstrom-Schutzschalter 3P+N Typ A installiert, dimensioniert nach Kabelquerschnitt und gewählter maximaler Stromstärke. Teure Schalter vom Typ B oder EV sind nicht erforderlich. Der Schutzschalter wird direkt in einem kleinen Gehäuse neben der Ladestation installiert.

IP-Netzwerkverbindung

Die Ladestation verbindet sich über Wi-Fi mit dem IP-Netzwerk. Sie wird vorkonfiguriert mit den Wi-Fi-Netzwerkparametern (SSID und Passwort) sowie der IP-Adresse des Gateways geliefert, mit dem sie sich verbinden soll.

Installation auf Standfuss und im Aussenbereich

Wenn die Ladestation nicht an einer Wand befestigt werden kann, kann sie auf einem Metallstandfuss installiert werden, einzeln oder doppelt für zwei Ladestationen Rücken an Rücken.

Die Ladestation ist IP55-zertifiziert und kann auch im Freien installiert werden.

Öffentliche Ladestation

Jede Ladestation kann optional auch im Modus Öffentliche Ladestation aktiviert werden, um Gelegenheitsnutzern das Bezahlen via Twint zu ermöglichen, indem sie den auf der Ladestation angebrachten QR-Code mit ihrem Smartphone scannen.

Andere an das Climkit Gateway anschliessbare Ladestationen

Alle OCPP (1.6) kompatiblen Ladestationen können theoretisch an das Climkit Gateway angeschlossen werden, um von der dynamischen Lastregelung und der Benutzerzugriffsverwaltung zu profitieren. Zu den gängigsten Modellen gehören Schneider, Eaton, Keba und Fronius.

3. Andere Konfigurationen je nach Standorttyp

Anschlussplan - ohne ZEV

Der Anschluss unterscheidet sich vom Standard-Schema mit ZEV nur durch die Verwendung von EW/VNB Zählern für die Verbraucher des Standorts anstelle von privaten Zählern.

In diesem Fall wird das Flachkabel entweder hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche oder hinter einem dedizierten EW/VNB Zähler für die Ladestationen angeschlossen.

In beiden Fällen wird am Eingang ein privater Zähler für eine dynamische und kontinuierliche Leistungsregelung (durch das Gateway) installiert, um die Anschlusskapazitätsgrenze nicht zu überschreiten.

Anschluss hinter dediziertem EW/VNB Zähler für Ladestationen

Dies ermöglicht eine klare Trennung der Verbräuche der Ladestationen von denen der Allgemeinbereiche bei der Abrechnung, verursacht jedoch zusätzliche Kosten für die Installation und Verwaltung dieses Zählers durch das EW/VNB.

Zudem ist es nicht möglich, von Photovoltaik für das Laden der Fahrzeuge zu profitieren, wenn diese am Zähler der Allgemeinbereiche angeschlossen ist.

Anschluss hinter EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche

Dies spart die Kosten für einen zusätzlichen EW/VNB Zähler, erfordert jedoch die Installation eines privaten Zählers am Abgang der Allgemeinbereiche, um das dynamische Lastmanagement zu gewährleisten.

Da dieser Abgang ursprünglich nur für die Allgemeinbereiche dimensioniert wurde, erfordert das Hinzufügen von Ladestationen eine kontinuierliche Regelung der Ladeleistung über das Gateway, um die maximale Kapazität nicht zu überschreiten, wie es bereits beim allgemeinen Netzanschluss geschieht.

Zusätzlich wird ein Zähler an den Abgängen jeder Zone sowie an der PV-Anlage, falls vorhanden, installiert. Der Verbrauch der Allgemeinbereiche wird dann über einen Simulierter Regelzähler ermittelt.

Bei der Abrechnung wird es so möglich sein, den Verbrauch für das Laden der Fahrzeuge zu unterscheiden und, falls zutreffend, zwischen Strom aus dem Netz und Solarstrom zu differenzieren.

Anschluss mit zwei oder mehr Netzanschlüssen und hinter EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche

Wenn für denselben Parkplatz mehrere Netzanschlüsse verfügbar sind, kann jeder Flachkabelabgang (63A) von einem der Netzanschlüsse bezogen werden.

Es sind nur ein Gateway und ein 4G-Router erforderlich. Die Kontrollzähler für die Leistungsregelung sind über einen RS485-Bus oder IP-Ethernet mittels RS485-Ethernet-Konvertern mit dem Gateway verbunden.

Falls die Ladestationen hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche angeschlossen sind, muss ein Zähler am Abgang der Allgemeinbereiche und ein weiterer am Abgang der Ladestationen installiert werden, aus den bereits erläuterten Gründen des dynamischen Lastmanagements.

Anschluss mit zwei oder mehr Netzanschlüssen und dediziertem EW/VNB Zähler

Wenn die Flachkabelabgänge hinter einem für jeden Gebäude dedizierten EW/VNB Zähler für Ladestationen angeschlossen sind, müssen keine privaten Climkit-Zähler installiert werden.

Anschluss hinter den Wohnungszählern (nicht empfohlen)

Der Anschluss einer Ladestation hinter dem individuellen Wohnungszähler wird dringend abgeraten, da er das dynamische Lastmanagement basierend auf der verfügbaren Energie des Gebäudes verhindert und die Trennung des Verbrauchs der Ladestation von dem der Wohnung unmöglich macht.

Diese Konfiguration blockiert auch die gemeinsame Nutzung der Ladestation oder die Vermietung des Platzes an andere Nutzer, was die langfristige Verwaltungsflexibilität einschränkt.

Aus diesen Gründen bietet Climkit keine Lösung für diese Art von Anschluss an und empfiehlt die Anwendung der Norm SIA 2060 sowie einen zentralisierten Anschluss der Ladestationen, selbst bei kleinen Standorten mit nur wenigen Plätzen.

Drittanbieter-Ladesysteme und OCPP Remote Server

Wenn ein Drittanbieter-Ladesystem installiert ist, das sowohl die Ladestationen als auch das dynamische Lastmanagement verwaltet, müssen keine Climkit-Geräte installiert werden, da die gesamte Netzwerkkommunikation und Leistungsregelung durch dieses System gewährleistet wird.

In diesem Fall verwaltet Climkit nur die Benutzerzugriffe über ihre RFID-Ausweise und überträgt die Transaktionen zur Abrechnung an die Plattform.

Um die Kommunikation zwischen dem Drittanbietersystem und Climkit zu ermöglichen, müssen die OCPP-Parameter des Drittanbietersystems so konfiguriert werden, dass es mit dem OCPP Remote Server von Climkit kommuniziert.

Zu den gängigen Systemen dieser Art gehören:

• Easee
• Zaptec
• Schneider EcoStruxure EV Charging Expert

4. Nächste Schritte