Planung der Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Informationen zur Umsetzung vor Ort und zur Konfiguration der Geräte auf der Climkit-Plattform finden Sie unter den Links am Ende des Artikels.

1. Management 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 Management von Elektrizität und Messung im Rahmen eines ZEV mit einer einzigen Einführung ins Verteilnetz ausgestattet ist oder gleichzeitig damit ausgestattet wird.

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 Wi-Fi) und verwenden das Standard-Kommunikationsprotokoll OCPP.

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

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

Standardschema für den Anschluss 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, je nachdem, wann die Bewohner sich ausrüsten 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-Leistungsschutzschalter
• Ein dedizierter Zähler, der auf der gleichen Ebene wie die Zähler der anderen Verbraucher installiert ist (hinter dem Hauptzähler und niemals hinter dem Zähler für die 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 aktuelle Stromstärke des Hauptzählers und regelt die Ladeleistung der Ladestationen entsprechend, um das Auslösen der Hauptsicherung oder der Zonenabsicherung zu vermeiden.

Einrichtung des IP-Netzwerks und Wi-Fi

Die Wi-Fi-Zugriffspunkte werden so positioniert, dass sie den gesamten Parkplatz mit einem ausreichenden Signal abdecken. Bei ihrer Verteilung wird die Signalabschwächung durch Leitungen, Deckeninstallationen und geparkte Fahrzeuge berücksichtigt, um eine stabile Verbindung der Ladestationen zu gewährleisten.

Climkit Angebot

Das Climkit Standardangebot umfasst alle für den Betrieb des Systems erforderlichen Elemente: Hardware, Softwarefunktionen sowie die mit der Einrichtung verbundenen Dienstleistungen.

Die gesamte Hardware wird vorkonfiguriert geliefert, um die Installation zu vereinfachen und die ordnungsgemässe Kommunikation der Zähler sicherzustellen.

• Geräte der Grundinfrastruktur:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • Wi-Fi-Zugriffspunkte (mindestens 2)
  • Controller für Wi-Fi-Zugriffspunkte
  • I/O-Modul für das Lastabwurf der Ladestationen über den EW/VNB Zähler
• Individuelle Ladestation(en)
• Softwarefunktionen:
  • Management der Ladestationen und dynamische Lastregelung
• Dienstleistung zur Einrichtung:
  • 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 Einsatz eines Climkit-Technikers vor Ort durchgeführt werden.

Bei der Inbetriebnahme steht bei Bedarf eine 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, mit dem alle Systemgeräte (Gateway, Ladestationen und Wi-Fi-Zugriffspunkte) verbunden werden, was eine unabhängige Verwaltung ermöglicht.

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

• Vereinfachte Installation: Der Router lässt sich leicht im Schaltschrank direkt auf der DIN-Schiene installieren
• Komplette Lieferung: Geliefert mit DIN-Schienen-Halterung und 24V DC Netzteil
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit einer aktivierten SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Internetverbindung zu niedrigen Kosten

  

  

  Nützlicher Link: Datenblatt Router TRB140

Im Falle eines LAN-Routers liefert Climkit den vorkonfigurierten Router 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 die direkte Speisung des Gateways, des Controllers und der Wi-Fi-Zugriffspunkte über das Ethernet-Kabel, 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-Schienen-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 Auslesen der Zähler, insbesondere des Hauptzählers, über das Modbus-Protokoll.

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

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

Wi-Fi-Zugriffspunkte

Die Wi-Fi-Zugriffspunkte erstellen ein drahtloses Netzwerk, das den gesamten Parkplatz abdeckt und den Anschluss der Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung ermöglicht.

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Zugriffspunkt beträgt ca. 15 m, was in etwa 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 Zugriffspunkte geliefert. Als Richtwert benötigt ein Parkplatz mit 80 bis 100 Plätzen je nach Konfiguration und Hindernissen 4 bis 6 Zugriffspunkte.

Controller für Wi-Fi-Zugriffspunkte

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

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

Er generiert zudem Alarme bei Ausfall eines Zugriffspunkts oder bei Zonen mit unzureichender Wi-Fi-Signalabdeckung.

I/O-Relaismodul

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 mit dem Lastabwurfrelais für Ladestationen am Hauptzähler des EW/VNB verbunden: Wenn der Zähler 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 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 von Climkit seit 2021 installierten und verwalteten Ladestationen hat sich dieses Modell durch seine einfache Installation, Langlebigkeit und Vielseitigkeit (Gemeinschaftsgaragen, Gebäude, Unternehmen, öffentliche Ladestationen, Wohninstallationen) bewährt.

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

Dank eines gut bestückten Lagers kann Climkit die für jedes Projekt benötigte Anzahl an Ladestationen innerhalb weniger Tage liefern.

In der Betriebsphase sind das Management und der Support vereinfacht, wenn die Ladestation von Climkit geliefert wurde, unabhängig vom Modell, da jedes Problem direkt von Climkit im Rahmen der Garantie übernommen werden kann, ohne Rückgriff auf den Installateur.

Technische Eigenschaften der Ladestation

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

Funktionen mit der Climkit-Lösung

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

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

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine für den Hersteller des Flachkabels spezifische Anschlussdose an das Flachkabel 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 Fehlerstrom-Schutzschalter 3P+N Typ A installiert, dimensioniert nach Kabelquerschnitt und gewählter maximaler Stromstärke. Teure Schutzschalter vom Typ B oder EV sind nicht erforderlich. Für die Hager Witty Pro genügt ein Standard-Leitungsschutzschalter: Der 30 mA Fehlerstromschutz ist in der Ladestation integriert (Referenz XVL122SCH). 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. Der Standfuss ist spezifisch für das Ladestationsmodell.

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

Öffentliche Ladestation

Jede Ladestation kann optional im Modus Öffentliche Ladestation aktiviert werden, um Gelegenheitsnutzern das Bezahlen via TWINT durch Scannen des auf der Ladestation angebrachten QR-Codes mit ihrem Smartphone zu ermöglichen.

Andere an das Climkit Gateway anschliessbare Ladestationen

Alle OCPP (1.6)-kompatiblen Ladestationen können theoretisch mit dem Climkit Gateway verbunden werden, um von der dynamischen Lastregelung und der Nutzerzugriffsverwaltung zu profitieren. Zu den gängigsten Modellen gehören Schneider, Eaton, Keba und Fronius.

3. Andere Konfigurationen je nach Standorttyp

Anschlussschema – ohne ZEV

Der Anschluss unterscheidet sich vom Standardschema mit ZEV lediglich dadurch, dass für die Verbraucher des Standorts EW/VNB Zähler anstelle von privaten Zählern verwendet werden.

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

In beiden Fällen wird am Hauptanschluss ein privater Zähler installiert, um eine dynamische und kontinuierliche Leistungsregelung (durch das Gateway) zu ermöglichen, damit die Anschlusskapazität nicht überschritten wird.

Anschluss hinter dediziertem EW/VNB Zähler für die Ladestationen

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

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

Anschluss hinter dem 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 sicherzustellen.

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 für den Hauptanschluss geschieht.

Es wird zudem ein Zähler am Abgang jeder Zone sowie an der Photovoltaikanlage (falls vorhanden) hinzugefügt. Der Verbrauch der Allgemeinbereiche wird dann über einen Simulierten Regelzähler ermittelt.

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

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

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

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

Falls die Ladestationen hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche angeschlossen sind, ist es erforderlich, einen Zähler am Abgang der Allgemeinbereiche und einen weiteren am Abgang der Ladestationen zu installieren, aus den zuvor erläuterten Gründen des dynamischen Lastmanagements.

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

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

Anschluss hinter den Zählern der Wohnungen (nicht empfohlen)

Der Anschluss einer Ladestation hinter dem Individualzähler der Wohnung wird dringend nicht empfohlen, 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 zudem das Teilen der Ladestation oder das Vermieten des Platzes an einen anderen 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 in kleinen Standorten mit nur wenigen Plätzen.

Systeme von Drittanbietern und OCPP Remote Server

Wenn ein System eines Drittanbieters 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 erfolgt.

In diesem Fall verwaltet Climkit lediglich die Nutzerzugriffe über deren RFID-Ausweise und überträgt die Transaktionen zur Abrechnung auf die Plattform.

Um die Kommunikation zwischen dem Drittsystem und Climkit zu ermöglichen, müssen die OCPP-Parameter des Drittsystems 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