Die Gesetzgebung hat dafür gesorgt, dass derzeit eine flächendeckende Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität errichtet wird. Damit die vielen Ladestationen das jeweilige Versorgungsnetz nicht überlasten, ist ein intelligentes Lastmanagement notwendig, das sich an die jeweilige Einbausituation der Ladeeinrichtung anpasst. Denn Einfamilienhäuser, öffentliche Großparkplätze, Rastplätze an Autobahnen oder Parkplätze von Fertigungsunternehmen haben jeweils sehr unterschiedliche Anforderungen an das Lastmanagement.
Bild 1: Die DC-Schnelllladestationen »Ecotap« von Legrand bieten hohe Ladeleistung für das schnelle Laden unterwegs an
Damit eine flächendeckende Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität entstehen kann, hat der Bundestag bereits 2021 das Gebäude-Elektromobilitäts-Infrastruktur-Gesetz (GEIG) verabschiedet. Entsprechend müssen seit Anfang 2025 gewerblich genutzte Bestandsgebäude mit mehr als 20 Parkplätzen mindestens einen Ladepunkt für E-Fahrzeuge bereithalten. Dies gilt für Firmengelände und zum Beispiel für Krankenhäuser, Einkaufszentren oder Museen mit öffentlichen Stellplätzen. Darüber hinaus müssen zum Beispiel Neubauten mit drei und mehr Stellplätzen ab 2027 generell eine Ladestation bereitstellen.
Das heißt, viele Immobilieneigentümer kommen nicht darum herum, eine Ladeinfrastruktur bereitzustellen. Doch in vielen Fällen sind das vorhandene Versorgungsnetz, der Hausanschluss, oder sogar die Leitungen nicht für diese zusätzliche Lasten ausgelegt. Eine Möglichkeit, in solchen Szenarien eine Überlastung zu vermeiden, wäre es, die Gesamtleistung eines Stromversorgungsnetzes zu erhöhen. Doch das würde viel Aufwand und hohe Kosten mit sich bringen.
Besser ist es, wenn das Laden auf die Zeiten gelegt wird, wenn im Versorgungsnetz ausreichend Leistung zur Verfügung steht. Außerdem ist es sinnvoll, eine skalierbare Lösung zu wählen. Das heißt, dass nur so viele Ladesäulen bereitstehen, wie derzeit benötigt werden. Das Ladenetz lässt sich dann sukzessive erweitern. Damit steigt auch der zusätzliche Strombedarf schrittweise an.
DC-Laden: Schnellladen nur dort, wo es notwendig ist
Darüber hinaus sollten energieintensive Schnellladestationen, die auf Gleichspannung (DC) basieren und meist mit voller Leistung laden, ausschließlich dort installiert werden, wo sie unbedingt notwendig sind (Bild 1). Dies gilt zum Beispiel für das Laden der Fahrzeugflotte eines Logistikbetriebs. Auch unterwegs ist es sinnvoll, wenn zum Beispiel auf Rastplätzen oder an Tankstellen ein Fahrzeug schnell aufgeladen werden kann. Halböffentliche Parkplätze mit kurzer Verweildauer bieten sich ebenfalls dafür an.
Die DC-Schnellladestationen liefern zwar hohe Ladeleistungen, allerdings ist dafür eine DC-Infrastruktur notwendig, was vergleichsweise hohe Installations- und Wartungskosten mit sich bringt.
AC-Laden: alltagstauglich und kostensparend
Bild 2: Die AC-Ladestationen »Ecotap« von Legrand eignen sich mit ihrer niedrigeren Ladeleistung für das alltägliche Aufladen zuhause oder auf dem Firmenparkplatz
Für die allermeisten Ladevorgänge spielt der Faktor Zeit keine große Rolle. Sie finden in den vielen Stunden statt, in denen das Auto ruht. In diesen Zeiten können Fahrzeuge langsam aufgeladen werden. Dazu muss die Infrastruktur häufig nicht aufgerüstet werden.
Für diese Anwendungen sind auf Wechselstrom (AC) basierende AC-Ladestationen die passende Lösung (Bild 2). Diese lassen sich mit vergleichsweise wenig Aufwand installieren, und die Betriebskosten halten sich im Rahmen. Diese Ladestationen erzielen Ladeleistungen bis 22 kW, was für die meisten Elektrofahrzeuge ausreicht. Für den öffentlichen Raum ist noch wichtig, dass diese Ladesäulen eichrechtskonform ausgeführt sind.
Da sowohl Schnelllader als auch AC-Ladestationen sinnvoll und wichtig sind, sollte der Hersteller eine gemischte Nutzung und Verwaltung beider Technologien ermöglichen.
Lastmanagement für ein stabiles Versorgungsnetz
Unabhängig davon, ob Schnelllader oder AC-Ladestationen oder gemischte Installationen im Einsatz sind, sollte ein modernes Lastmanagementsystem Lastspitzen vermeiden und ein stabiles Versorgungsnetz gewährleisten. Dazu misst es die Verbräuche des Hausanschlusses und stellt nur freie Kapazitäten für das Laden der Fahrzeuge bereit.
Bei den Ladelösungen »Ecotap« von Legrand beispielsweise ist das dynamische Lastmanagement in der Lösung integriert. Zu Zeiten, in denen das Netz stark genutzt wird, lädt die Säule nur langsam, ist es kaum ausgelastet, schöpft es die vorhandenen Kapazitäten aus und lädt entsprechend schneller.
Grid-Funktionen integrieren regenerative Energiequellen ins Ladenetz
Moderne Lastmanagementsysteme verfügen außerdem über Grid-Funktionen. Über sie kann die Energie aus PV-Systemen oder anderen regenerativen Energiequellen eingespeist werden. Wichtig ist, dass die Ladesäulen mit ihrem Lastmanagement dem §14a des Energiewirtschaftsgesetzes entsprechen, der die Integration von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen regelt.
Werden mehrere Ladesäulen betrieben, lassen sich diese miteinander vernetzen und stellen zusammen ein Ladegrid inklusive dynamischem Lastmanagement dar. Es überwacht dazu die Verbräuche von der Hauseinführung (HAK) über die Unterverteilung bis in die Ladegrids und ermöglicht damit ein vollumfängliches Lastmanagement mit einer optimierten Versorgung der Ladesäulen. So kann es auf dieser Basis die Ladegeschwindigkeit mehrerer Säulen zeitlich verteilen, sodass immer nur ein Teil der Säulen mit maximaler Last lädt, während die anderen deutlich langsamer arbeiten.
Standardprotokolle erleichtern Integration in vorhandenes Netz
Wichtig für die Integration in ein vorhandenes Versorgungsnetz ist, dass das Lastmanagementsystem für die Kommunikation Standardprotokolle wie Modbus und / oder TCP/IP unterstützt. Das ermöglicht die Einbindung in ein übergeordnetes Energiemanagementsystem sowie die Integration von Batterien, PV-Anlagen und anderen elektrischen Systemen in das Lastmanagement.
Außerdem reicht hier das reine Backend zur Verwaltung von Ladesäulen nicht aus. Dies ist nötig, damit der Errichter eine Ladesäule und Ladegrids konfigurieren und warten kann. Darüber hinaus muss das System zusätzliche Backends für die Einbindung der vorhandenen Infrastruktur unterstützen (Bild 3).
Dynamisches Lastmanagement für Kommunen und Großprojekte
Bild 3: Die Ladeinfrastruktur mit Lastmanagement und Backend, die Legrand zusammen mit Partino für die Ladelösungen »Ecotap« entwickelt hat
Große Unternehmen oder Kommunen können die Ladegrids wiederum miteinander vernetzen und erhalten so für Großprojekte ein dynamisches Lastmanagement, das die Last über mehrere Ebenen regeln kann. Hier ist es wichtig, dass das Lastmanagement flexibel verschiedene Topologien unterstützt. Im kommunalen Bereich sollte sich das Lastmanagement der Ladegrids in das Quartiersmanagement des jeweiligen Stromversorgers integrieren lassen.
Das Lastmanagement für die Ladelösungen »Ecotap« von Legrand beispielsweise ist so flexibel ausgelegt, dass es sich an die jeweilige Projektgröße anpassen lässt und nicht auf eine Anzahl von Ladestationen begrenzt ist. So haben Kommunen, Unternehmen, aber auch Privatanwender stets die Möglichkeit, ihre bestehenden Netzanschlüsse bestmöglich und ohne Lastspitzen zu nutzen. Dafür ist kein teures Netz-Upgrade notwendig.
Außerdem können Anwender regenerative Energien mit einbinden und damit Emissionen reduzieren. Bei der Auswahl der Lösung sollte gerade im öffentlichen und halböffentlichen Raum auf besonders robuste, vandalismusresistente Ladelösungen geachtet werden.
Autor
Julian Schulte, Product Marketing Manager Cable Management / E-Mobility bei Legrand in Soest
