Planung der Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Für die Umsetzung vor Ort und die Konfiguration der Geräte auf der Climkit-Plattform verweisen wir auf die Links am Ende des Artikels.

1. Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge - Standardinstallation

Der in diesem Abschnitt veranschaulichte Standardfall besteht in der Installation einer Grundinfrastruktur in einem Gebäude, das bereits oder gleichzeitig mit der Climkit-Lösung für die Strom- und Zählungsverwaltung im Rahmen eines ZEV mit einer einzigen Netzeinführung ausgestattet ist.

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

Dank dieser Kommunikation regelt das Climkit Gateway die verfügbare Leistung, die den Ladestationen in Abhängigkeit von der verfügbaren Energie zugewiesen wird, und verwaltet die Zugriffe der Benutzer, die sich über RFID-Ausweise identifizieren.

Weitere Installationsvarianten werden weiter unten unter „Weitere Konfigurationen je nach Standorttyp“ erläutert.

Standard-Anschlussschema mit ZEV

Flachbandkabel

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

Elektrischer Anschluss

Das Flachbandkabel wird von der Elektroverteilung über einen LS-Schalter 3P+N mit maximal 63A versorgt.

Der Anschluss erfolgt wie folgt:

• Ein dedizierter Abgang in der Elektroverteilung mit einem 63A-Leitungsschutzschalter
• Ein dedizierter Zähler, der auf derselben Ebene wie die Zähler der anderen Verbraucher installiert wird (hinter dem Einführungsmessgerät und niemals hinter dem Allgemeinzähler)

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 Einführungszählers aus und regelt die Ladeleistung der Ladestationen entsprechend, um ein Auslösen des Hauptschalters oder des Schutzschalters der Zone zu verhindern.

Einrichtung des IP- und WLAN-Netzwerks

Die WLAN-Access-Points werden so positioniert, dass sie den gesamten Parkplatz mit ausreichendem Signal abdecken. Ihre Verteilung berücksichtigt die Signaldämpfung durch Leitungen, Deckeninstallationen und geparkte Fahrzeuge, um eine stabile Verbindung der Ladestationen zu gewährleisten.

Climkit-Angebot

Das Standardangebot von Climkit umfasst alle für den Betrieb des Systems erforderlichen Elemente: Hardware-Ausrüstung, Softwarefunktionen sowie Dienstleistungen rund um die Inbetriebnahme.

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

• Ausrüstung der Grundinfrastruktur:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • WLAN-Access-Points (mindestens 2)
  • Controller für WLAN-Access-Points
  • I/O-Modul für den Lastabwurf der Ladestationen über den EW/VNB-Zähler
• Individuelle Ladestation(en)
• Softwarefunktionen:
  • Verwaltung der Ladestationen und dynamisches Lastmanagement
• Inbetriebnahmedienstleistung:
  • 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 Bedarf steht während der Inbetriebnahme telefonischer Support zur Verfügung.

Details der verwendeten Geräte

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 vorhanden ist, wird standardmässig ein Climkit-LAN-Router geliefert.

Der LAN- oder 4G-Router ermöglicht die Erstellung eines dedizierten IP-Netzwerks, mit dem alle Systemkomponenten (Gateway, Ladestationen und WLAN-Access-Points) verbunden werden, was eine unabhängige Verwaltung ermöglicht.

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

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich einfach im Inneren der Elektroverteilung direkt auf der DIN-Schiene installieren
• Komplette Lieferung: Lieferung inklusive DIN-Schienenhalterung und 24V-DC-Netzteil
• Einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Kostengünstige Internetverbindung

  

  

  Nützlicher Link: Datenblatt TRB140 Router

Im Falle eines LAN-Routers liefert Climkit den vorkonfigurierten Router Teltonika RUT301 mit 4 LAN-Ports + 1 WAN-Port. Er wird mit seiner DIN-Schienenhalterung und seinem 24V-DC-DIN-Schienennetzteil geliefert.

PoE-Switch

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

Er ermöglicht die direkte Speisung des Gateways, des Controllers und der WLAN-Access-Points über das Ethernet-Kabel ohne zusätzliche Stromversorgung.

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

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway verwaltet die Ladestationen lokal und sichert die Kommunikation mit der Climkit-Plattform. Seine Ethernet-Schnittstelle ermöglicht die Verbindung mit dem IP-Netzwerk und die Interaktion mit den Ladestationen über das OCPP-Protokoll. Seine RS485-Schnittstelle ermöglicht das Auslesen der Zähler, insbesondere des Einführungszählers, über das Modbus-Protokoll.

Das Gateway wird direkt auf der DIN-Schiene im Schaltschrank installiert.

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

WLAN-Access-Points

Die WLAN-Access-Points erstellen ein drahtloses Netzwerk, das den gesamten Parkplatz abdeckt, und ermöglichen die Verbindung der Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung.

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

Controller für WLAN-Access-Points

Der TP-Link Omada OC200 Controller optimiert das WLAN-Netzwerk und verwaltet die Verbindung der Geräte mit den verschiedenen Access-Points.

Er lässt sich einfach auf der DIN-Schiene im Schaltschrank installieren und wird ausschliesslich über PoE vom Ethernet-PoE-Switch mit Strom versorgt.

Er generiert auch Warnmeldungen bei Ausfall eines Access-Points oder bei Bereichen, die unzureichend durch das WLAN-Signal abgedeckt sind.

I/O-Relaismodul

Das I/O-Modul WP8024 wird mit einem 24V-DC-DIN-Schienennetzteil geliefert und verbindet sich über RS485-Modbus mit dem Climkit Gateway.

Der Digitaleingang Nr. 1 ist mit dem Lastabwurfrelais für Ladestationen am EW/VNB-Einführungszähler verbunden: Wenn der Zähler das Relais öffnet, wird der Eingang deaktiviert und das Gateway unterbricht sofort das Laden der Elektrofahrzeuge.

Geliefert mit 24V-DC-DIN-Schienennetzteil.

2. Ladestation

Climkit liefert eine 22-kW-Ladestation, je nach Verfügbarkeit die ABB Terra AC oder die Hager Witty Pro, die sowohl im Innen- als auch im Aussenbereich installiert werden kann. Sie integriert alle Funktionen einer intelligenten Ladestation für ein optimiertes und flexibles Laden.

Mit mehreren hundert seit 2021 von Climkit installierten und verwalteten Ladestationen hat sich dieses Modell durch seine einfache Installation, seine Langlebigkeit und seine Vielseitigkeit (Gemeinschaftsparkplätze, Gebäude, Unternehmen, öffentliche Ladestationen, Wohnanlagen) bewährt.

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

Dank seines umfangreichen Lagers ist Climkit in der Lage, die für jedes Projekt erforderliche Anzahl an Ladestationen innerhalb weniger Tage zu liefern.

In der Betriebsphase werden die Verwaltung und der Kundensupport mit einer von Climkit gelieferten Ladestation unabhängig vom Modell vereinfacht, da jedes Problem direkt von Climkit unter Garantie und ohne Rückgriff auf den Installateur übernommen werden kann.

Technische Eigenschaften der Ladestation

• Maximale Leistung von 22 kW
• WLAN-, Ethernet- oder 4G-Verbindung
• RFID-Leser
• Integrierter Energiezähler
• Kommunikation über Standardprotokoll OCPP
• Ethernet-Reihenschaltung (Daisy-Chain) möglich

Funktionen mit der Climkit-Lösung

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

• Dynamische Ladeleistungsregelung in Abhängigkeit von der verfügbaren Leistung
• Benutzerverwaltung über RFID-Ausweise und individuelle Rechnungsstellung der verbrauchten Energie
• Optimierung des Eigenverbrauchs durch ausschliessliches Laden mit erzeugter Solarenergie

Hager Witty Pro

ABB Terra

RFID badge access

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine für den Flachbandkabelhersteller spezifische Anschlussdose an das Flachbandkabel angeschlossen.

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

Für jede Ladestation wird ein FI/LS-Schalter 3P+N Typ A installiert, der entsprechend dem Kabelquerschnitt und der gewählten maximalen Stromstärke dimensioniert ist. Kostspielige Schalter vom Typ B oder EV sind nicht erforderlich. Für die Hager Witty Pro reicht ein Standard-Leitungsschutzschalter aus: Der 30-mA-Fehlerstromschutz ist in die Ladestation integriert (Artikelnummer XVL122SCH). Der Schutzschalter wird direkt in einem kleinen Gehäuse installiert, das neben der Ladestation angebracht wird.

IP-Netzwerkverbindung

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

Standfußmontage und Aussenbereich

Wenn die Ladestation nicht an einer Wand befestigt werden kann, kann sie auf einer Metallsäule installiert werden, einfach oder doppelt für zwei Ladestationen Rücken an Rücken. Der Standfuss ist modellspezifisch.

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

Öffentliche Ladestation

Jede Ladestation kann optional auch im Modus Öffentliche Ladestation aktiviert werden, damit Durchreisende über TWINT bezahlen können, indem sie den auf der Ladestation angebrachten QR-Code mit ihrem Smartphone scannen.

Weitere an das Climkit Gateway anschliessbare Ladestationen

Alle OCPP-kompatiblen Ladestationen (1.6) 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. Weitere Konfigurationen je nach Standorttyp

Anschlussschema - ohne ZEV

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

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

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

Anschluss hinter einem dedizierten EW/VNB-Zähler für Ladestationen

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

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

Anschluss hinter dem EW/VNB-Zähler der Allgemeinflächen

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

Da dieser Abgang ursprünglich nur für die Allgemeinflächen dimensioniert wurde, erfordert das Hinzufügen von Ladestationen eine kontinuierliche Regelung der Ladeleistung über das Gateway, um die Maximalkapazität nicht zu überschreiten, wie dies bereits für die Haupteinführung der Fall ist.

Zusätzlich wird ein Zähler am Abgang jeder Zone sowie an der Photovoltaikanlage (sofern vorhanden) installiert. Der Verbrauch der Allgemeinflächen wird dann über einen simulierten Regelzähler ermittelt.

Bei der Rechnungsstellung ist es so möglich, den Verbrauch für das Laden der Fahrzeuge zu unterscheiden und gegebenenfalls den Strom aus dem Netz von dem aus der Solaranlage stammenden Strom zu differenzieren.

Anschluss mit zwei oder mehr Einführungen und EW/VNB-Zähler der Allgemeinflächen

Wenn für dieselbe Einstellhalle mehrere Netzeinführungen verfügbar sind, kann jeder Abgang des Flachbandkabels (63A) an einer der Einführungen angeschlossen werden.

Es sind nur ein einziges Gateway und ein einziger 4G-Router erforderlich. Die Kontrollzähler für die Leistungsregelung werden über einen RS485-Bus oder IP-Ethernet mittels RS485-Ethernet-Konvertern an das Gateway angeschlossen.

Falls die Ladestationen hinter dem EW/VNB-Zähler der Allgemeinflächen angeschlossen sind, muss aus denselben Gründen des dynamischen Lastmanagements wie zuvor erläutert ein Zähler am Abgang der Allgemeinflächen und ein weiterer am Abgang der Ladestationen installiert werden.

Anschluss mit zwei oder mehr Einführungen und dediziertem EW/VNB-Zähler

Wenn die Abgänge der Flachbandkabel für jedes Gebäude hinter einem dedizierten EW/VNB-Zähler für Ladestationen angeschlossen werden, ist die Installation privater Climkit-Zähler nicht erforderlich.

Anschluss hinter den Wohnungszählern (nicht empfohlen)

Der Anschluss einer Ladestation hinter dem individuellen Wohnungszähler wird dringend abgeraten, da er das dynamische Lastmanagement entsprechend der verfügbaren Gebäudeenergie verhindert und eine Trennung des Verbrauchs der Ladestation von dem der Wohnung unmöglich macht.

Diese Konfiguration blockiert zudem die gemeinsame Nutzung der Ladestation oder die Vermietung des Parkplatzes an einen anderen Nutzer, was die Flexibilität der Verwaltung langfristig einschränkt.

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

Drittanbieter-Ladestationssysteme und Remote-OCPP-Server

Wenn ein Drittanbieter-Ladestationssystem installiert ist und sowohl die Ladestationen als auch das dynamische Lastmanagement steuert, ist die Installation von Climkit-Geräten nicht erforderlich, da die gesamte Netzwerkkommunikation und Leistungsregelung durch dieses System erfolgt.

In diesem Fall verwaltet Climkit ausschliesslich die Zugriffe der Benutzer über deren RFID-Ausweise und überträgt die Transaktionen zur Rechnungsstellung 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 Remote-OCPP-Server von Climkit kommuniziert.

Zu den gängigen Systemen dieser Art gehören:

• Easee
• Zaptec
• Schneider EcoStruxure EV Charging Expert

4. Nächste Schritte