Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge planen

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 dargestellte Standardfall besteht aus der Installation einer Grundinfrastruktur in einem Gebäude, das bereits mit der Climkit-Lösung für das Strom- und Zählermanagement im Rahmen eines ZEV mit einer einzigen Netzeinspeisung ausgestattet ist oder gleichzeitig damit ausgerüstet wird.

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

Dank dieser Kommunikation regelt das Climkit Gateway die verfügbare Leistung, die den Ladestationen zugewiesen wird, abhängig von der verfügbaren Energie und verwaltet die Zugänge 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, 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-Leitungsschutzschalter 3P+N mit maximal 63A gespeist.

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

Einrichtung des IP- und Wi-Fi-Netzwerks

Die Wi-Fi-Access-Points werden so positioniert, dass sie die gesamte Parkgarage mit ausreichendem Signal abdecken. Bei ihrer Verteilung wird die Signaldämpfung 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: Hardwarekomponenten, 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.

• Komponenten der Grundinfrastruktur:
  • 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:
  • Ladestationsverwaltung 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 zu den verwendeten Geräten

LAN- oder 4G-Router

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

Besteht bereits eine Internetverbindung, wird standardmässig ein Climkit-LAN-Router geliefert.

Der LAN- oder 4G-Router ermöglicht den Aufbau eines dedizierten IP-Netzwerks, mit dem alle Geräte des Systems (Gateway, Ladestationen und Wi-Fi-Access-Points) verbunden werden, was eine unabhängige Administration 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-Hutschiene montieren
• Vollständige Lieferung: Geliefert mit DIN-Schienenhalterung und 24V DC Netzteil
• Einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Internetverbindung zu geringen Kosten

  

  

  Nützlicher Link: Datenblatt Router TRB140

Im Fall eines LAN-Routers liefert Climkit den vorkonfigurierten Router Teltonika RUT301 mit 4 LAN-Ports + 1 WAN-Port. Er wird mit DIN-Schienenhalterung 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 Stromversorgung 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-Schienenhalterung 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 mit dem IP-Netzwerk und die Interaktion mit den Ladestationen über das OCPP-Protokoll. Seine RS485-Schnittstelle ermöglicht das Auslesen der Zähler, insbesondere des Einspeisezählers, über das Modbus-Protokoll.

Das Gateway wird direkt im Schaltschrank auf der DIN-Hutschiene 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 bauen ein drahtloses Netzwerk auf, das die gesamte Parkgarage abdeckt und das Anschliessen der Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung ermöglicht.

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Access-Point beträgt etwa 15 m, was ungefähr zwei gegenüberliegenden Reihen von 10 Plätzen 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 Parkhaus mit 80 bis 100 Stellplätzen je nach Konfiguration und vorhandenen Hindernissen 4 bis 6 Access-Points.

Controller für Wi-Fi-Access-Points

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

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

Er generiert ausserdem Alarme bei Ausfall eines Access-Points oder bei Bereichen 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 an das Relais für den Lastabwurf der Ladestationen am EW/VNB-Einspeisezähler angeschlossen: Wenn der Zähler das Relais öffnet, wird der Eingang deaktiviert und das Gateway unterbricht sofort das Laden 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 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, Wohninstallationen) bewährt.

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

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

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

Technische Merkmale der Ladestation

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

Funktionen mit der Climkit-Lösung

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

• Dynamisches Management der Ladeleistung abhängig von der verfügbaren Leistung
• Benutzerverwaltung über RFID-Ausweise und individuelle Abrechnung der verbrauchten Energie
• Optimierung des Eigenverbrauchs durch ausschliessliches Laden mit erzeugtem Solarstrom

Hager Witty Pro

ABB Terra

RFID-Ausweis-Zugriff

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine herstellerspezifische Anschlussdose des Flachbandkabels 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-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. Für die Hager Witty Pro reicht ein Standard-Leitungsschutzschalter aus: Der 30-mA-Fehlerstromschutz ist in der Ladestation integriert (Referenz XVL122SCH). Der Schutzschalter wird direkt in einem kleinen Gehäuse neben der Ladestation montiert.

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.

Standfussmontage und Aussenbereich

Kann die Ladestation nicht an einer Wand montiert werden, kann sie auf einer Stele aus Metall installiert werden, einzeln oder als Doppelstele 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 Durchgangsnutzer via TWINT bezahlen können, indem sie den auf der Ladestation angebrachten QR-Code mit ihrem Smartphone scannen.

Andere 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 Nutzerzugangsverwaltung 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 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-Allgemeinzähler oder hinter einem dedizierten EW/VNB-Zähler für die Ladestationen angeschlossen.

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

Anschluss hinter dediziertem EW/VNB-Zähler für die Ladestationen

Dies ermöglicht eine klare Trennung des Verbrauchs der Ladestationen vom Allgemeinverbrauch bei der Rechnungsstellung, verursacht jedoch zusätzliche Kosten für die Installation und Verwaltung dieses Zählers durch das EW/VNB.

Zudem ist es nicht möglich, Photovoltaikstrom für das Laden der Fahrzeuge zu nutzen, wenn die PV-Anlage am Allgemeinzähler angeschlossen ist.

Anschluss hinter dem EW/VNB-Allgemeinzähler

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 Maximalkapazität nicht zu überschreiten, genau wie dies bereits für die Haupteinspeisung geschieht.

Ausserdem wird ein Zähler am Abgang jeder Zone sowie an der Photovoltaikanlage, falls vorhanden, hinzugefügt. Der Verbrauch der Allgemeinbereiche wird dann über einen Simulierter Regelzähler ermittelt.

Bei der Rechnungsstellung kann so der Verbrauch für das Laden der Fahrzeuge unterschieden werden und, falls zutreffend, zwischen Netzstrom und Solarstrom differenziert werden.

Anschluss mit zwei oder mehr Einspeisungen und EW/VNB-Allgemeinzähler

Wenn für dieselbe Parkgarage mehrere Netzeinspeisungen verfügbar sind, kann jeder Flachbandkabel-Abgang (63A) von einer der Einspeisungen abgegriffen 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-Allgemeinzähler angeschlossen sind, muss aus den zuvor erläuterten Gründen des dynamischen Lastmanagements ein Zähler am Allgemeinabgang und ein weiterer am Abgang der Ladestationen installiert werden.

Anschluss mit zwei oder mehr Einspeisungen 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 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 Energie des Gebäudes verhindert und eine Trennung des Ladestationsverbrauchs vom Wohnungsverbrauch unmöglich macht.

Diese Konfiguration blockiert auch 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 zentralisierten Anschluss der Ladestationen selbst bei kleinen Standorten mit nur wenigen Plätzen.

Drittanbieter-Ladestationssysteme und Remote-OCPP-Server

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

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

Zu den gängigen Systemen dieser Art gehören:

• Easee
• Zaptec
• Schneider EcoStruxure EV Charging Expert

4. Nächste Schritte