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. Management von Ladestationen für Elektrofahrzeuge - Standardinstallation

Der in diesem Abschnitt illustrierte Standardfall besteht aus der Installation einer Infrastruktur de base in einem Gebäude, das bereits mit der Climkit-Lösung für das Management von Elektrizität und Zählung im Rahmen eines ZEV mit einer einzigen Einführung am Verteilnetz ausgestattet ist oder gleichzeitig damit ausgestattet wird.

Das System besteht aus der Installation von Ladestationen in der Sammelgarage 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 verfügbare Leistung, die den Ladestationen zugewiesen wird, 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.

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, je nachdem, wann sich die Bewohner ausrüsten möchten. Dieser Ansatz entspricht der Stufe C1 der Norm SIA 2060.

Elektrischer Anschluss

Das Flachbandkabel wird vom Schaltschrank aus über einen Leitungsschutzschalter LS 3P+N mit maximal 63A gespeist.

Der Anschluss erfolgt folgendermassen:

• Ein dedizierter Abgang im Schaltschrank mit einem 63A-Schutzschalter
• 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 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 momentane Stromstärke des Eingabe-Zähler und reguliert die Ladeleistung der Stationen entsprechend, um das Auslösen der Hauptsicherung oder der Zonenabsicherung zu verhindern.

Einrichtung des IP- und Wi-Fi-Netzwerks

Die Wi-Fi-Access-Points sind 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 Standardangebot von Climkit umfasst die für den Betrieb des Systems erforderlichen Elemente: Hardware, Softwarefunktionen sowie Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Einrichtung.

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

• Ausrüstung der Infrastruktur de base:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • Wi-Fi-Access-Points (mindestens 2)
  • Controller für Wi-Fi-Access-Points
  • I/O-Modul für den Lastabwurf der Ladestationen über den EW/VNB Zähler
• Individuelle Ladestation(en)
• Softwarefunktionen:
  • Verwaltung der Ladestationen und dynamische Lastregulierung
• Einrichtungsdienstleistung:
  • Konfiguration und Inbetriebnahme der Infrastruktur de base
  • 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 Ausrüstung

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 Geräte des Systems (Gateway, Ladestationen und Wi-Fi-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 Schaltschrank direkt auf der DIN-Schiene installieren
• Vollständige Lieferung: Geliefert mit DIN-Schienen-Halterung und 24V DC Netzteil
• 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 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-Access-Points 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 DIN-Netzteil 48 V DC, 150 W.

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway verwaltet die Ladestationen lokal und gewährleistet die Kommunikation mit der Climkit-Plattform. 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 Eingabe-Zähler, über das Modbus-Protokoll.

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

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

Wi-Fi-Access-Points

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

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Access-Point beträgt etwa 15 m, was ungefähr zwei gegenüberliegenden Reihen von je 10 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 Access-Points geliefert. Als Richtwert benötigt ein Parkplatz mit 80 bis 100 Plätzen je nach Konfiguration und Hindernissen 4 bis 6 Access-Points.

Controller für Wi-Fi-Access-Points

Der TP-Link Omada OC200 Controller optimiert das Wi-Fi-Netzwerk und verwaltet die Verbindung der Geräte über die verschiedenen Access-Points.

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 Access-Points oder bei unzureichend durch das Wi-Fi-Signal abgedeckten Zonen.

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 ist mit dem Lastabwurfrelais des EW/VNB am Eingabe-Zähler verbunden: 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 Ladestation ABB Terra AC 22kW, ein kompaktes und elegantes Modell, das sowohl im Innen- als auch im Aussenbereich installiert werden kann. Sie integriert alle Funktionen einer intelligenten Ladestation für ein optimiertes und flexibles Laden.

Mit hunderten von Climkit installierten und verwalteten ABB Terra AC Ladestationen seit 2021 hat sich dieses Modell durch seine einfache Installation, Langlebigkeit und Vielseitigkeit (Sammelgaragen, Mehrfamilienhäuser, Unternehmen, öffentliche Stationen, private Installationen) bewährt.

Vor der Auslieferung übernimmt Climkit die komplette Vorbereitung jeder Ladestation: Firmware-Update und Konfiguration gemäss den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Standorts. Die Climkit-Techniker sind geschult und bereit, jede notwendige Unterstützung bei der Installation und Inbetriebnahme zu leisten.

Dank seines umfangreichen Lagerbestands 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 der ABB Terra AC Ladestation vereinfacht, da jedes Problem direkt von Climkit im Rahmen der Garantie und ohne Rückgriff auf den Installateur bearbeitet werden kann.

Technische Merkmale der ABB Terra AC Ladestation

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

Funktionen mit der Climkit-Lösung

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

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

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine herstellerspezifische Abzweigdose für Flachbandkabel an das Flachbandkabel 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, der entsprechend dem Kabelquerschnitt und der gewählten maximalen Stromstärke dimensioniert ist. Teure Schutzschalter 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, mit dem sie sich verbinden soll, geliefert.

Installation auf Standfuss und im Aussenbereich

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

Die Ladestation ist IP55-zertifiziert und kann somit auch im Aussenbereich 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 Lastregulierung 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 Standard-ZEV-Schema lediglich durch die Verwendung von EW/VNB Zähler für die Verbraucher des Standorts anstelle von privaten Zählern.

In diesem Fall wird das Flachbandkabel 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 Leistungsregulierung (durch das Gateway) installiert, um die Anschlusskapazitätsgrenze nicht zu überschreiten.

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 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 Regulierung der Ladeleistung über das Gateway, um die maximale Kapazität nicht zu überschreiten, wie es bereits bei der Haupteinführung geschieht.

Es wird zudem ein Zähler an den Abgängen jeder Zone sowie an der Photovoltaikanlage, falls vorhanden, hinzugefügt. Der Verbrauch der Allgemeinbereiche wird dann über einen Simulierter Regelzähler ermittelt.

Bei der Abrechnung ist es so möglich, den Verbrauch für das Laden der Fahrzeuge zu unterscheiden und gegebenenfalls zwischen Netzstrom und Solarstrom zu differenzieren.

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

Wenn für einen Parkplatz mehrere Netz-Einführungen verfügbar sind, kann jeder Flachbandkabel-Abgang (63A) von jeder der Einführungen abgenommen werden.

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

Falls die Ladestationen hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinbereiche angeschlossen sind, muss aus den bereits erläuterten Gründen des dynamischen Lastmanagements ein Zähler am Abgang der Allgemeinbereiche 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 hinter einem dedizierten EW/VNB Zähler für die Ladestationen für jedes Gebäude angeschlossen sind, ist es nicht erforderlich, private Climkit-Zähler zu installieren.

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-Ladestationssysteme und OCPP Remote Server

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

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