Planung der Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Dieser Artikel beschreibt die Planung der Installation. Informationen zur Umsetzung vor Ort und zur Konfiguration der Hardware 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 in der Installation einer Grundinfrastruktur in einem Gebäude, das bereits mit der Climkit-Lösung für das Management von Elektrizität und Zählung im Rahmen eines ZEV mit einem einzigen Netzanschluss ausgestattet ist oder gleichzeitig damit ausgerüstet wird.

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

Dank dieser Kommunikation reguliert das Climkit Gateway die verfügbare Leistung, die den Stationen zugewiesen wird, basierend auf der verfügbaren Energie und verwaltet den Zugriff der Nutzer, die sich über RFID-Ausweise identifizieren.

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

Standard-Anschlussplan mit ZEV

Flachkabel

Es wird empfohlen, ein Flachkabel zu installieren, um den Strom zu jedem Parkplatz zu bringen. Diese Lösung erleichtert die schrittweise Installation von Ladestationen, sobald die Bewohner eine Ausrüstung wünschen. Dieser Ansatz entspricht der Stufe C1 der Norm SIA 2060.

Elektrischer Anschluss

Das Flachkabel wird von der Elektroverteilung über einen Leitungsschutzschalter (LS 3P+N) von maximal 63A gespeist.

Der Anschluss erfolgt wie folgt:

• Ein dedizierter Abgang in der Elektroverteilung mit einem 63A-Leitungsschutzschalter
• 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 der Allgemeinanlagen)

Jeder Abgang entspricht einer Verteilzone. Obwohl die Anzahl der Stationen pro Zone technisch unbegrenzt ist, wird empfohlen, 30 Stationen pro Zone nicht zu überschreiten und bei Bedarf einen weiteren Abgang vorzusehen.

Das Gateway liest die aktuelle Stromstärke des Eingabe-Zählers aus und reguliert die Ladeleistung der Stationen entsprechend, um das Auslösen der Hauptsicherung oder des Zonen-Leitungsschutzschalters zu verhindern.

Einrichtung des IP- und Wi-Fi-Netzwerks

Die Wi-Fi-Zugangspunkte werden 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 Stationen zu gewährleisten.

Climkit Angebot

Das Climkit Standardangebot umfasst alle 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 eine korrekte Kommunikation der Zähler sicherzustellen.

• Ausrüstung der Grundinfrastruktur:
  • LAN-Router oder 4G-Router
  • PoE-Switch
  • Climkit Gateway
  • Wi-Fi-Zugangspunkte (mindestens 2)
  • Controller für Wi-Fi-Zugangspunkte
  • I/O-Modul für den Lastabwurf der Stationen über den EW/VNB Zähler
• Individuelle Ladestation(en)
• Softwarefunktionen:
  • Verwaltung der Stationen und dynamisches Lastmanagement
• Einrichtungsdienstleistung:
  • 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 Bedarf steht während der Inbetriebnahme 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 Systemkomponenten (Gateway, Ladestationen und Wi-Fi-Zugangspunkte) 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.
• Sofort einsatzbereit: Vorkonfiguriert mit aktivierter SIM-Karte geliefert.
• Kostengünstiges 4G-Abonnement: Internetverbindung zu geringen Kosten.

  

  

  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.

Dieser ermöglicht es, das Gateway, den Controller und die Wi-Fi-Zugangspunkte direkt über das Ethernet-Kabel mit Strom zu versorgen, ohne dass eine zusätzliche Stromversorgung erforderlich ist.

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-Netzteil, 150 W.

Climkit Gateway

Das Climkit Gateway verwaltet die Stationen lokal und stellt die Kommunikation mit der Climkit Plattform sicher. Seine Ethernet-Schnittstelle ermöglicht die Verbindung zum IP-Netzwerk und die Interaktion mit den Stationen über das OCPP-Protokoll. Seine RS485-Schnittstelle ermöglicht das Auslesen der Zähler, insbesondere des Eingabe-Zählers, 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-Zugangspunkte

Die Wi-Fi-Zugangspunkte erstellen ein drahtloses Netzwerk, das den gesamten Parkplatz abdeckt und es ermöglicht, die Ladestationen ohne zusätzliche Verkabelung zu verbinden.

Der empfohlene Abdeckungsradius pro Zugangspunkt beträgt etwa 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 je nach Konfiguration und vorhandenen Hindernissen 4 bis 6 Zugangspunkte.

Controller für Wi-Fi-Zugangspunkte

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

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 Zugangspunkts oder bei 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 Stationen am EW/VNB Eingabe-Zähler angeschlossen: 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 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 ABB Terra AC Stationen, die seit 2021 von Climkit installiert und verwaltet werden, hat sich dieses Modell durch seine einfache Installation, Langlebigkeit und Vielseitigkeit (Gemeinschaftsparkplätze, Gebäude, Unternehmen, öffentliche Stationen, Wohnanlagen) bewährt.

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

Dank eines umfangreichen Lagerbestands ist Climkit in der Lage, die für jedes Projekt erforderliche Anzahl an Stationen innerhalb weniger Tage zu liefern.

In der Betriebsphase werden Management und Kundensupport mit der ABB Terra AC Station vereinfacht, da jedes Problem im Rahmen der Garantie direkt von Climkit bearbeitet werden kann, ohne dass der Installateur hinzugezogen werden muss.

Technische Merkmale der ABB Terra AC Station

• Maximale Leistung von 22 kW
• Wi-Fi, Ethernet oder 4G Verbindung
• RFID-Ausweise 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 Energiemanagement bietet die Ladestation:

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

Elektrischer Anschluss

Die Ladestation wird über eine herstellerspezifische Anschlussdose an das Flachkabel angeschlossen.

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

Für jede Station wird ein Fehlerstrom-Schutzschalter (FI) 3P+N Typ A installiert, dimensioniert entsprechend dem Kabelquerschnitt und der gewählten maximalen Stromstärke. Kostspielige FI-Schalter vom Typ B oder EV sind nicht erforderlich. Der Schutzschalter wird direkt in einem kleinen Gehäuse neben der Station installiert.

IP-Netzwerkverbindung

Die Station 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 Station nicht an einer Wand befestigt werden kann, kann sie auf einem Metallstandfuss installiert werden, einzeln oder doppelt für zwei Stationen Rücken an Rücken.

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

Öffentliche Ladestation

Jede Station kann optional auch als Öffentliche Ladestation aktiviert werden, um Gelegenheitsnutzern das Bezahlen via Twint zu ermöglichen, indem sie den auf der Station angebrachten QR-Code mit ihrem Smartphone scannen.

Andere an das Climkit Gateway anschliessbare Ladestationen

Alle OCPP-kompatiblen (1.6) Ladestationen können theoretisch an das Climkit Gateway angeschlossen werden, um vom dynamischen Lastmanagement und der Nutzerverwaltung zu profitieren. Zu den gängigsten Modellen gehören Schneider, Eaton, Keba und Fronius.

3. Andere Konfigurationen je nach Standorttyp

Anschlussplan – ohne ZEV

Der Anschluss unterscheidet sich vom Standard-Schema mit ZEV nur durch die Verwendung von EW/VNB Rechnungen für die Verbraucher des Standorts anstelle von privaten Zählern.

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

In beiden Fällen wird ein privater Zähler am Netzanschluss installiert, um ein dynamisches und kontinuierliches Lastmanagement (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 der Verbräuche der Stationen von denen der Allgemeinanlagen 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 Allgemeinanlagen angeschlossen ist.

Anschluss hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinanlagen

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

Da dieser Abgang ursprünglich nur für die Allgemeinanlagen dimensioniert wurde, erfordert das Hinzufügen von Stationen eine kontinuierliche Regulierung der Ladeleistung über das Gateway, um die maximale Kapazität nicht zu überschreiten, so wie es bereits für den Hauptanschluss erfolgt.

Zusätzlich wird ein Zähler an den Abgängen jeder Zone sowie an der PV-Anlage, falls vorhanden, installiert. Der Verbrauch der Allgemeinanlagen wird dann über einen Simulierter Regelzähler ermittelt.

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

Anschluss bei zwei oder mehr Netzanschlüssen und hinter dem EW/VNB Zähler der Allgemeinanlagen

Wenn für einen Parkplatz mehrere Netzanschlüsse verfügbar sind, kann jeder Flachkabel-Abgang (63A) an einem der Anschlüsse vorgenommen werden.

Es sind nur ein einziges Gateway und ein einziger 4G-Router erforderlich. Die Kontrollzähler für das Lastmanagement werden über einen RS485-Bus oder IP-Ethernet mittels RS485-Ethernet-Konvertern mit dem Gateway verbunden.

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

Anschluss bei zwei oder mehr Netzanschlüssen und dediziertem EW/VNB Zähler

Wenn die Flachkabel-Abgänge hinter einem für jeden Gebäudeteil dedizierten EW/VNB Zähler für die Ladestationen angeschlossen sind, müssen keine privaten Climkit-Zähler installiert werden.

Anschluss hinter den Wohnungszählern (nicht empfohlen)

Vom Anschluss einer Ladestation hinter dem individuellen Wohnungszähler wird dringend abgeraten, da dies ein dynamisches Lastmanagement basierend auf der verfügbaren Energie des Gebäudes verhindert und es unmöglich macht, den Verbrauch der Station von dem der Wohnung zu trennen.

Diese Konfiguration blockiert zudem das Teilen der Station oder die Vermietung des Platzes an andere Nutzer, was die langfristige Flexibilität 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 Stationen, selbst bei kleinen Standorten mit nur wenigen Plätzen.

Drittanbieter-Ladesysteme und OCPP Remote Server

Wenn ein Drittanbieter-Ladesystem installiert ist, das sowohl die Stationen als auch das dynamische Lastmanagement übernimmt, müssen keine Climkit-Geräte installiert werden, da die gesamte Netzwerkkommunikation und Leistungsregelung durch dieses System erfolgt.

In diesem Fall verwaltet Climkit lediglich den Nutzerzugriff über RFID-Ausweise und überträgt die Transaktionen zur Rechnungsstellung 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