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ParkHere Wissen

E-Fahrzeug-Aufladung mit Lastmanagement: Das müssen Unternehmen wissen

Wenn in einem Betrieb Elektromobilität eingeführt werden soll, sind einige grundlegende Dinge zu beachten. Wichtig ist insbesondere die Stromversorgungssituation – denn das Aufladen von E-Fahrzeugen kann schnell den Gebäudestromanschluss überlasten. Durch intelligentes Lastmanagement lassen sich Lastspitzen verhindern, außerdem wird das Laden dadurch effizienter. Aber welches System ist das beste?

„Statisches Lastmanagement“, „dynamisches Lastmanagement“, „fahrplanbasiertes Lastmanagement“: Im Kontext mit kontrollierter Stromabgabe kursieren verschiedene Begriffe. Sie bezeichnen die unterschiedlichen Arten der Ladestromsteuerung, die an einem Standort realisiert werden können. Für Unternehmen mit E-Mobility-Plänen stellt sich die Frage: Welche Art Lastmanagement ist für unsere Bedürfnisse am geeignetsten? Die Antwort hängt von den betrieblichen Gegebenheiten ab.

Ist ein Lastmanagement überhaupt immer erforderlich?

Grundsätzlich kann eine betriebliche Ladeinfrastruktur auch ganz ohne Lademanagement funktionieren – nämlich dann, wenn der Wallbox Verbund zu jeder Zeit in Summe nicht die dem Verbund zugeordnete Leistung überschreiten kann und somit keine Drosselung von Ladepunkten notwendig ist. Dies ist jedoch selten gegeben.

Normalladepunkte stellen je nach Auslegung meist 11 kW oder 22 kW bereit, das entspricht drei bzw. sechs voll aufgedrehten Elektro-Backöfen. Schon allein zwei E-Autos, die mit je 22 kW geladen werden, belasten den Stromanschluss im Gebäude also so stark wie zwölf gleichzeitig betriebene Backöfen. Schnellladestationen wie die von Tesla entwickelten Supercharger stellen sogar eine Leistung von bis zu 250 kW bereit, was mehr als 70 Backöfen entspricht. Zwar erlauben die Energieversorger das kurzfristige Beziehen von großen Strommengen, aber solche Belastungsspitzen, die deutlich über der veranschlagten Normal Bezugsmenge liegen, schlagen je nach Tarif mit hohen Gebühren zu Buche. Übersteigt der Strombedarf dann irgendwann auch noch die Belastungsgrenze des jeweiligen Netzabschnitts, schaltet sich der Netzabschnitt vorsorglich ab – mit der Folge, dass im gesamten Straßenzug der Strom ausfällt.

Statisches Lastmanagement vs. dynamisches Lastmanagement

Ein Lastmanagementsystem sorgt dafür, dass der Stromanschluss eines Gebäude durch die Ladeinfrastruktur nicht übermäßig stark beansprucht wird. Wenn ein Gewerbegebäude mit einem durchschnittlichen Strombedarf von 100 kW also beispielsweise einen 150-kW-Stromanschluss hat, dann stellt das Lastmanagementsystem 50 kW (= die Differenz zwischen 150 kW und 100 kW) für das Laden von E-Fahrzeugen zur Verfügung. Diese 50 kW werden gleichmäßig auf alle besetzten Ladepunkte verteilt, sofern keine Sonderform des Lastmanagements (wie fahrplanbasiertes Lastmanagement oder sequenzielles Lastmanagement – s. u.) gewählt wurde. Vier Autos können dann gleichzeitig mit je 12,5 kW geladen werden, bei zehn angeschlossenen Autos entfallen auf jedes Auto nur 5 kW.

Handelt es sich bei dem Lastmanagementsystem um ein statisches Lastmanagementsystem, dann sind diese 50 kW unveränderlich. Das bedeutet: Auch dann, wenn der Gebäudestrombedarf zeitweilig zurückgeht, sodass theoretisch mehr Strom zum Fahrzeugladen abgezweigt werden könnte, bleibt der Ladestrom auf 50 kW begrenzt. Vorteil dieses Systems: Da es vergleichsweise simpel aufgebaut ist, ist es kostengünstig zu installieren. Nachteil: Bei schwankendem Gebäudestrombedarf kann die temporär zusätzlich verfügbare Stromkapazität des Stromanschlusses nicht optimal ausgenutzt werden.

Handelt es sich bei dem Lastmanagementsystem hingegen um ein dynamisches Lastmanagementsystem, dann können temporär verfügbare Leistungsreserven des Gebäudeanschlusses der Ladeinfrastruktur zugeführt werden und somit im obigen Beispiel mehr als 50 kW zum Laden von Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden.
Zu einem dynamischen Lastmanagementsystem gehören nämlich ein intelligenter Stromzähler und ein Regulierungsalgorithmus (in einer Steuer-Box oder im Internet-Backend). Der Zähler erfasst den Gebäudestrombedarf in Echtzeit, und der Algorithmus passt die Freigabe der Ladestrommenge entsprechend an. Wenn der Gebäudestrombedarf also von 100 kW auf 90 kW absinkt, dann gibt das dynamische Lastmanagementsystem 60 kW (statt 50 kW) zum Laden frei. Da ein solches System komplizierter aufgebaut ist als ein statisches System, ist es in der Anschaffung teurer. Dafür erlaubt es effizienteres Laden.

Weitere Lastmanagement-Systeme

Sequentielles Laden

  • Wenn ein Unternehmen zwar über mehrere Elektroautos verfügt, aber nur selten in der Situation ist, dass mehrere Autos gleichzeitig aufgeladen werden müssen – etwa, weil jedes Flottenfahrzeug immer nur kurze Strecken fährt, sodass eine Akkuladung lange vorhält –, dann ist sequenzielles Lastmanagement eine Option. Hierbei erhält jedes angeschlossene Fahrzeug die maximal am Ladepunkt verfügbare Strommenge, solange die Gesamtobergrenze für die Ladeinfrastruktur nicht erreicht ist. Bei Erreichen der Obergrenze können keine weiteren Ladevorgänge gestartet werden, auch dann nicht, wenn noch Ladepunkte frei sind. (Fahrzeuge, die dort neu andocken, erhalten erst einmal keinen Ladestrom.) Sind die ersten Fahrzeuge mit Strom „vollgetankt“, starten die nächsten Ladevorgänge. Sequenzielles Lastmanagement funktioniert also nach dem „First-come-first-serve“-Prinzip.

Priorisiertes oder stromtarifabhängige Laden 

  • Außerdem gibt es die Option, zusätzliche Steuerungsfeatures in ein Lastmanagementsystem zu integrieren – zum Beispiel priorisiertes Laden oder stromtarifabhängiges Laden. Beim priorisierten Laden wird bestimmten Fahrzeugen ein Ladevorrecht eingeräumt, mit dem sich eventuelle Zuteilungsbeschränkungen durch das Lastmanagementsystem umgehen lassen. So können z. B. Noteinsatzfahrzeuge immer mit maximaler Ladeleistung geladen werden. Beim stromtarifabhängigen Laden werden die Ladesäulen oder Wallboxen erst dann „scharfgeschaltet“, wenn der Stromtarif günstig ist – etwa über Nacht. Dieses Feature ist für Unternehmen mit großem E-Fahrzeug-Pool sinnvoll, in denen tagsüber nicht geladen werden muss, weil ohnehin immer ausreichend viele geladene Autos verfügbar sind.

Bedarfsgesteuerte Laden

  • Beim bedarfsgesteuerten Laden wird der Ladezustand der Akkus in den Fahrzeugen berücksichtigt: Das Lastmanagementsystem lädt angeschlossene Autos in Abhängigkeit von der im Auto vorhandenen Energiereserve auf. Ein Auto, das einen sehr niedrigen Akkuladestand hat, wird also schneller bzw. mit mehr Strom geladen als ein Auto mit halbvollem Akku. Dazu muss das Lastmanagementsystem aber die einzelnen Lade-Bedarfe kennen. Das kann entweder erreicht werden, indem die Fahrer den Ladebedarf manuell angeben, oder indem die Autos die jeweilige Energieanforderung digital über PLC an die Ladestation kommunizieren. (Das dafür erforderliche Protokoll ist bereits in manchen Elektroautos vorhanden.)

Fahrplanbasiertes Lastmanagement

  • Eine Sonderform des dynamischen Lastmanagements ist das sogenannte fahrplanbasierte Lastmanagement. Bei diesem erhalten nicht alle angeschlossenen Fahrzeuge dieselbe Strommenge, stattdessen wird der Ladestrom an jedem Ladepunkt individuell reguliert. Grundlage dafür ist ein Fahrplan. Dieser legt fest, welche Fahrzeuge eine höhere Ladeleistung bekommen. Fahrzeuge, die schneller wieder einsatzbereit sein müssen, werden mit mehr Strom geladen – so kann gewährleistet werden, dass alle angeschlossenen Fahrzeuge trotz unterschiedlicher Ladezeiten eine bedarfsgerechte Stromladung erhalten. Das fahrplanbasierte Lastmanagement kommt z.B. bei Busunternehmen im Einsatz, da diese mit konkreten Fahrplänen für die An- und Abkunft arbeiten. 

Lastmanagementberatung durch ParkHere

In Ihrem Betrieb steht die Einführung von Elektromobilität auf der Planungsliste – aber Sie wissen nicht so recht, wie Sie bei der Realisierung vorgehen sollen? ParkHere als Ihr Mobilitätspartner berät Sie umfassend von A bis Z. Wir helfen Ihnen auf Wunsch bei der Beantragung von Fördergeldern, stellen Ihnen geeignete Infrastrukturlösungen vor und erklären Ihnen auch, wie Sie Parkraumbewirtschaftung und E-Fahrzeug-Aufladung unter einen Hut bekommen. Und natürlich erörtern wir auch (gemeinsam mit Ihnen), welche Art des Lastmanagements für Sie am sinnvollsten ist.

Die verschiedenen Lastmanagementsystem auf einem Blick:

Statisches LastmanagementDynamisches LastmanagementSequenzielles Lastmanagement
Vorteile:
- Verhindert teure Lastspitzen
- Verhindert die Überlastung von Zuleitungen und des Gebäudeanschlusses
- Vergleichsweise leicht und kostengünstig zu installieren
- Verhindert Infrastrukturelle investitionen
Vorteile:
- Verhindert teure Lastspitzen
- Verhindert Überlastung von Zuleitungen und und des Gebäudeanschlusses
- Ermöglicht effizientes Laden bei schwankendem Gebäudestrombedarf
Vorteile:
- Ermöglicht das Laden mit der maximal verfügbaren Ladepunktleistung z.B. im „First-come-first-serve“-Prinzip
Nachteile:
- Unflexibel
- Holt nicht das Maximum aus dem Gebäudeanschluss heraus
Nachteile:
- Hoher Installationsaufwand
- Vergleichsweise teuer in der Anschaffung
Nachteile:
- Macht pro Zeitabschnitt nur wenige Fahrzeuge betriebsbereit
- Je nach Umsetzung intransparent für Nutzer, warum das Auto gerade nicht lädt.
Für wen geeignet:
Für Unternehmen mit ausreichender Leistungsreserve.
Für wen geeignet:
Für Unternehmen, die den Gebäudeanschluss maximal ausnutzen wollen.
Für wen geeignet:
Für Fahrzeugpool, bei dem einfach das vollste Fahrzeug genutzt werden kann.

Zusammenfassung

Das Aufladen von E-Autos bringt für einen Betriebsstandort eine hohe Belastung der Stromversorgungsinfrastruktur mit sich. Wenngleich ein einzelnes Autos immer problemlos geladen werden kann, kann das gleichzeitige Laden von mehreren Fahrzeuge im selben Netzabschnitt die Infrastruktur an ihre Grenzen bringen. Für Unternehmen, die künftig eine E-Fahrzeug-Flotte unterhalten oder Lademöglichkeiten für ihre Mitarbeiter schaffen möchten, ist die Implementierung eines Lastmanagementsystems daher unabdinglich. Das System verhindert nicht nur eine Überlastung des jeweiligen Netzabschnitts, sondern sorgt auch dafür, dass teure Lastspitzen ausbleiben; die Investition rechnet sich also in jedem Fall. Welche Systemarten für einen Betrieb optimal ist, hängt von den individuellen Nutzungsanforderungen ab. ParkHere berät Unternehmen umfassend zu den bestehenden Möglichkeiten und findet für jeden Betrieb die richtige Lösung.

 

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