Planung des Managements 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 siehe die Links am Ende des Artikels.

1. Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge - Standardinstallation

Der in diesem Abschnitt dargestellte Standardfall beinhaltet die Installation einer Grundinfrastruktur in einem bereits ausgestatteten oder gleichzeitig mit der Climkit Lösung für Energiemanagement und Zählung im Rahmen eines RCP mit nur einem Netzeinspeisepunkt ausgestatteten Gebäude.

Das System besteht aus der Installation von Ladestationen auf dem Sammelparkplatz des Gebäudes. Die Ladestationen kommunizieren über ein LAN (Kabel oder WLAN) mit der Climkit Gateway und verwenden das Standardkommunikationsprotokoll OCPP.

Durch diese Kommunikation regelt die Climkit Gateway die den Ladestationen zugewiesene verfügbare Leistung in Abhängigkeit von der verfügbaren Energie und verwaltet die Zugänge der Benutzer, die sich mittels RFID-Karten identifizieren.

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

Standard-Anschlussplan mit RCP

Flachbandkabel

Es wird empfohlen, ein Flachbandkabel für die Stromversorgung jedes Parkplatzes zu installieren. 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 vom Elektroschrank über einen LS-Schutzschalter 3P+N von maximal 63A gespeist.

Der Anschluss erfolgt wie folgt:

• Ein dedizierter Abgang im Elektroschrank mit einem 63A Schutzschalter
• Ein dedizierter Zähler auf derselben Ebene wie die Zähler der anderen Verbraucher (hinter dem Eingangszähler und niemals hinter dem Gemeinschaftszähler)

Jeder Abgang entspricht einem Verteilungszone. Obwohl die Anzahl der Ladestationen pro Zone technisch unbegrenzt ist, wird empfohlen, 30 Ladestationen pro Zone nicht zu überschreiten und bei Überschreitung dieses Schwellenwerts einen zusätzlichen Abgang vorzusehen.

Die Gateway liest den momentanen Strom des Eingangszählers und regelt die Ladeleistung der Ladestationen entsprechend, um das Auslösen des Hauptschutzschalters oder des Zonenschutzkörpers zu vermeiden.

Einrichtung des IP- und WLAN-Netzwerks

Die WLAN-Zugangspunkte werden so positioniert, dass sie den gesamten Parkplatz mit ausreichendem Signal abdecken. Ihre Verteilung berücksichtigt die Signalabschwächung durch Leitungen, Geräte an der Decke und geparkte Fahrzeuge, um eine stabile Verbindung der Ladestationen zu gewährleisten.

Climkit Angebot

Das Standard-Climkit Angebot umfasst die für den Betrieb des Systems notwendigen Elemente: Hardware-Komponenten, Software-Funktionalitäten sowie die Leistungen im Zusammenhang mit der Implementierung.

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

• Komponenten der Grundinfrastruktur:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • WLAN-Zugangspunkte (mindestens 2)
  • WLAN-Zugangspunkt-Controller
  • E/A-Modul zur Entlastung der Ladestationen über den Netzversorgungszähler
• Individuelle(r) Ladestation(en)
• Software-Funktionalitäten:
  • Verwaltung der Ladestationen und dynamische Lastregelung
• Implementierungsleistung:
  • Konfiguration und Inbetriebnahme der Grundinfrastruktur
  • Konfiguration und Inbetriebnahme jeder Ladestation
  • Administrative Inbetriebnahme

Alle Produkte werden direkt bei Climkit bestellt.

In den meisten Fällen kann die Installation durch den Installateur ohne Eingriff eines Climkit Technikers vor Ort durchgeführt werden.

Bei Bedarf steht während der Inbetriebnahme telefonische Unterstützung zur Verfügung.

Details der verwendeten Geräte

LAN- oder 4G-Router

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

Falls 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 Systemkomponenten (Gateway, Ladestationen und WLAN-Zugangspunkte) verbunden werden, was eine unabhängige Verwaltung ermöglicht.

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

• Vereinfachte Installation: Der Router kann einfach im Elektroschrank direkt auf der DIN-Schiene installiert werden
• Vollständige Lieferung: Wird mit DIN-Schienenhalterung und 24V DC Stromversorgung geliefert
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Kostengünstige Internetverbindung

  

  

  Nützlicher Link: Datenblatt Router TRB140

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

PoE-Switch

Der PoE-Switch ermöglicht den Anschluss der Geräte an den Router, insbesondere der Gateway, des Controllers und der WLAN-Zugangspunkte. Dank PoE werden der Controller und die Zugangspunkte direkt über den Switch mit Strom versorgt, ohne dass zusätzliche Stromversorgungen erforderlich sind.

Wenn mehrere Geräte über Ethernet verbunden werden müssen, ist ein Switch erforderlich.

Geliefertes Modell: Teltonika TSW200 (oder Äquivalent) - 8 PoE-Ethernet-Ports + 2 SFP-Glasfaserports.

Der Switch wird mit einer DIN-Schienenhalterung und seiner 48V DC 150W DIN-Stromversorgung geliefert.

Climkit Gateway

Die Climkit Gateway verwaltet die Ladestationen lokal und sorgt für die Kommunikation mit der Climkit Plattform. Ihre Ethernet-Schnittstelle ermöglicht den Anschluss an das IP-Netzwerk und die Interaktion mit den Ladestationen über das OCPP-Protokoll. Ihre RS485-Schnittstelle ermöglicht das Auslesen von Zählern, insbesondere des Eingangszählers, über das Modbus-Protokoll.

Die Gateway wird direkt im Elektroschrank auf der DIN-Schiene installiert.

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

WLAN-Zugangspunkte

Die WLAN-Zugangspunkte erstellen ein drahtloses Netzwerk, das den gesamten Parkplatz abdeckt, und ermöglichen den Anschluss der Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung.

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Zugangspunkt beträgt ca. 15 m, was ungefähr zwei Reihen von 10 gegenüberliegenden Plätzen 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 Anhaltspunkt benötigt ein Parkplatz mit 80 bis 100 Plätzen 4 bis 6 Zugangspunkte, abhängig von der Konfiguration und den vorhandenen Hindernissen.

WLAN-Zugangspunkt-Controller

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

Er lässt sich einfach auf der DIN-Schiene im Elektroschrank installieren und wird ausschließlich über PoE vom PoE-Ethernet-Switch versorgt.

Er generiert auch Alarme bei einem Ausfall eines Zugangspunktes oder bei Bereichen mit unzureichender WLAN-Abdeckung.

I/O-Relaismodul

Das I/O-Modul WP8024 wird mit einer 24V DC DIN-Stromversorgung geliefert und wird über RS485-Modbus mit der Climkit Gateway verbunden.

Der digitale Eingang Nr. 1 wird mit dem Entlastungsrelais der Ladestationen am Netzversorgungszähler verbunden: Wenn dieser das Relais öffnet, wird der Eingang deaktiviert und die Gateway unterbricht sofort die Last der Elektrofahrzeuge.

Geliefert mit 24V DC DIN-Stromversorgung.

2. Ladestation

Climkit liefert die ABB Terra AC 22kW Ladestation, ein Modell, das mit allen Funktionen einer intelligenten Ladestation ausgestattet ist:

Technische Eigenschaften

• Maximale Leistung von 22 kW
• WLAN-, Ethernet- oder 4G-Verbindung
• RFID-Kartenleser
• Integrierter Energiezähler
• Kommunikation über Standardprotokoll OCPP

Funktionalitäten mit der Climkit Lösung

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

• Dynamische Steuerung der Ladeleistung basierend auf der verfügbaren Leistung
• Benutzerverwaltung über RFID-Karten und individuelle Abrechnung des verbrauchten Energiebetrags
• Optimierung des Eigenverbrauchs durch ausschließliches Laden mit erzeugter Solarenergie

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über ein spezifisches Anschlussgehäuse des Flachbandkabelherstellers 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 Fehlerstrom-Schutzschalter 3P+N Typ A installiert, der entsprechend dem Kabelquerschnitt und der gewählten maximalen Stromstärke dimensioniert ist. Teure Schutzschalter Typ B oder EV sind nicht erforderlich. Der Schutzschalter wird direkt in einem kleinen Kasten neben der Ladestation installiert.

IP-Netzwerkverbindung

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

Installation auf einem Ständer und im Freien

Wenn die Ladestation nicht an einer Wand montiert werden kann, kann sie auf einem Metallständer installiert werden, einfach 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 Durchreisenden die Bezahlung per Twint durch Scannen des auf der Ladestation angebrachten QR-Codes mit ihrem Smartphone zu ermöglichen.

Andere Ladestationen, die an die Climkit Gateway angeschlossen werden können

Alle OCPP-kompatiblen Ladestationen mit den gleichen Funktionen wie die ABB Terra AC Ladestation können an die Climkit Gateway angeschlossen werden, wodurch die dynamische Lastregelung und die Benutzerzugangsverwaltung ermöglicht werden. Die gängigsten Modelle sind:

• Schneider EV Link
• Eaton Green Motion Home
• Keba Serie X
• Fronius

3. Andere Konfigurationen je nach Standorttyp

Anschlussplan - ohne RCP

Der Anschluss unterscheidet sich vom Standardanschlussplan mit RCP nur durch die Verwendung von Netzversorgungszählern für die Standortverbraucher anstelle von privaten Zählern.

In diesem Fall wird das Flachbandkabel entweder hinter dem Netzversorgungszähler für die Allgemeinflächen oder hinter einem dedizierten Netzversorgungszähler für die Ladestationen angeschlossen.

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

Anschluss hinter einem dedizierten Netzversorgungszähler für Ladestationen

Dies ermöglicht eine deutliche Trennung des Verbrauchs der Ladestationen von dem der Allgemeinflächen bei der Abrechnung, führt jedoch zu zusätzlichen Kosten im Zusammenhang mit der Installation und Verwaltung dieses Zählers durch den Netzversorger (GRD).

Darüber hinaus ist es nicht möglich, die Photovoltaik für das Laden von Fahrzeugen zu nutzen, wenn diese an den Allgemeinflächenzähler angeschlossen ist.

Anschluss hinter dem Netzversorgungszähler für Allgemeinflächen

Dies spart die Kosten für einen zusätzlichen Netzversorgungszähler, erfordert jedoch die Installation eines privaten Zählers am Abgang der Allgemeinflächen, um die dynamische Lastverwaltung zu gewährleisten.

Dieser Abgang wurde ursprünglich nur für die Allgemeinflächen dimensioniert; die Hinzufügung von Ladestationen erfordert daher eine kontinuierliche Regelung der Ladeleistung über die Gateway, um die maximale Kapazität nicht zu überschreiten, so wie es bereits für die Haupteinspeisung der Fall ist.

Zusätzlich wird ein Zähler an den Abgängen jeder Zone sowie an der Photovoltaikanlage (falls vorhanden) angebracht. Der Verbrauch der Allgemeinflächen wird dann über einen Compteur de règle abgezogen.

Bei der Abrechnung ist es somit möglich, den Verbrauch im Zusammenhang mit dem Laden der Fahrzeuge und gegebenenfalls die Unterscheidung zwischen Strom aus dem Netz und aus der Solarenergie zu treffen.

Anschluss mit zwei oder mehr Einspeisungen und Netzversorgungszähler für Allgemeinflächen

Wenn für denselben Parkplatz mehrere Netzeinspeisungen verfügbar sind, kann jeder Flachbandkabelabgang (63A) von einer der Einspeisungen abgenommen werden.

Es wird nur eine Gateway und ein 4G-Router benötigt. Die Kontrollzähler für die Leistungsregelung werden über einen RS485-Bus oder IP-Ethernet (mittels RS485-Ethernet-Wandlern) mit der Gateway verbunden.

Wenn die Ladestationen hinter dem Netzversorgungszähler für die Allgemeinflächen angeschlossen sind, ist es notwendig, einen Zähler am Abgang der Allgemeinflächen und einen weiteren am Abgang der Ladestationen zu installieren, aus denselben Gründen der dynamischen Lastverwaltung, die zuvor erläutert wurden.

Anschluss mit zwei oder mehr Einspeisungen und dediziertem Netzversorgungszähler

Wenn die Abgänge der Flachbandkabel hinter einem dedizierten Netzversorgungszähler für Ladestationen für jedes Gebäude angeschlossen werden, ist die Installation von privaten Climkit Zählern nicht erforderlich.

Drittanbieter-Ladestationssysteme und OCPP Remote Server

Wenn ein Drittanbieter-Ladestationssystem installiert ist und sowohl die Ladestationen als auch die dynamische Lastverwaltung steuert, müssen die Climkit-Komponenten nicht installiert werden, da die gesamte Netzwerkkommunikation und Leistungsregelung von diesem System übernommen wird.

In diesem Fall verwaltet Climkit nur die Benutzerzugänge über deren RFID-Karten und leitet die Transaktionen für die Abrechnung an die Plattform weiter.

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 dieses Typs gehören:

• Easee
• Zaptec
• Schneider EcoStruxure EV Charging Expert

4. Nächste Schritte