Comparateur de bornes de recharge et systèmes de gestion Modbus TCP/IP - Comparateur de bornes de recharge et systèmes de gestion

Abkürzungen

A = Ampere
AC = Wechselstrom (Alternative courant)
API = Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (Application Programming Interface)
CB = Schutzschalter (Circuit Breaker)
CHadeMo = CHArge de Move, asiatischer Standard-DC-Stecker
CPO = Ladestellenbetreiber (Charging Point Operator)
CCS2 = Kombiniertes Ladesystem Typ 2, europäischer Standard-DC-Stecker
DC = Gleichstrom (Direct Current)
EMS = Energiemanagementsystem (Energy Management System)
eMSP = Anbieter von Ladedienstleistungen (Bereitstellung einer E-Mobilitätskarte für Nutzer, damit diese in ganz Europa an öffentlichen Ladestationen aufladen können)
GPRS = Standard für Mobiltelefone (General Packet Radio Service)
kW = Kilowatt
kWh = KilowattstundeLM = Lastmanagement (Load Management)
MID = Measurement Instruments Directive (Richtlinie über Messgeräte)
OCPP = Offener Ladepunkt-Kommunikationsstandard (Open Charge Point Protocol)
OCPI = Offener Ladepunkt-Interface (Open Charge Point Interface)
RCD = Differenzialschutzschalter (Residual Current Device)
RCM = Gleichstrom-Leckstromdetektor (Residual Current Monitor)
RFID = Radiofrequenz-Identifikation (Radio-frequency Identification)
VDC = Gleichstrom in Volt (Volt Direct Current)

AC-Ladestation

Eine AC-Ladestation (Alternative Current) lädt mit Wechselstrom. Die Leistung einer AC-Ladestation kann zwischen 3,7 kW und 22k W variieren. Der Wechselstrom, der durch die Ladestation fließt, muss in Gleichstrom umgewandelt werden, um die Batterie eines Elektrofahrzeugs zu laden. Dies geschieht mit Hilfe eines AC/DC-Wandlers, der sich im Elektrofahrzeug befindet.

Backend

Ein „Backend“ (Server) ist eine Verwaltungsplattform, auf der die Daten von intelligenten Ladestationen gespeichert werden und deren Funktionen je nach Anbieter variieren können. Zum Beispiel: Visualisierung der Ladeinfrastruktur, Steuerung der Ladesäule in Echtzeit, Verwaltung des Zugangs und der Nutzer der Ladeinfrastruktur oder Weiterberechnung der Stromkosten für das Laden von Elektrofahrzeugen.

Batterie-Akkumulator

Auf dem Markt gibt es DC-Ladestationen mit Batterieakkumulator. Diese Ladestationen laden ihre Batterie mit Wechselstrom bei mäßiger Leistung und können durch die Speicherung von Energie in der Speicherbatterie Gleichstrom bei hoher Leistung direkt in die Batterie eines Elektrofahrzeugs einspeisen.

DC-Ladestation

Eine DC-Ladestation (direct current) lädt mit Gleichstrom. Die Leistung einer DC-Ladestation kann zwischen 20 kW und 400 kW variieren. Die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom (AC/DC) findet in der DC-Ladestation statt und erzeugt den Gleichstrom direkt in der Batterie des Elektrofahrzeugs.

Dynamisches Load Management

Dynamisch: Hier geht es um die gleiche oder ungleiche Verteilung (Priorisierung) einer bestimmten Leistung auf mehrere Klemmen unter Berücksichtigung der aktuell verfügbaren Leistung in Abhängigkeit vom Echtzeitverbrauch des Gebäudes. Zum Beispiel beträgt der Hauptschalter des Gebäudes 100 A, was etwa 69 kW bei dreiphasigem Betrieb entspricht. Mit einem dynamischen Lastmanagement, wenn das Gebäude 60 kW verbraucht, würden nur noch 9 kW für die Ladeinfrastruktur zur Verfügung stehen, die auf die verschiedenen Ladestationen verteilt werden, die in Gebrauch sind. Wenn das Gebäude jetzt nur 29 kW verbraucht, dann stehen 40 kW für die Infrastruktur zur Verfügung. Dieses System erfordert in der Regel einen zusätzlichen intelligenten Zähler und Stromwandler, die den vom Gebäude benötigten Strom (A – Ampere) in Echtzeit zählen können, und der intelligente Zähler übermittelt die Informationen an die Ladeinfrastruktur, damit diese sich an die verfügbare Leistung anpassen kann.

Energiemanagement

EnergiemanagementEnergiemanagementsysteme ermöglichen es, verschiedene Energiegeräte auf einer Plattform/App zusammenzufassen, um eine Energieoptimierung zu erreichen. Zu diesen Energiegeräten gehören u.a. Ladestationen (AC und/oder DC), Batteriespeicher, Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen.
Die Ziele:

Verwaltung der Energieressourcen
Überwachung des Energieverbrauchs
Leistungszuteilung, Verwaltung von Ladeprioritäten, Programmierung von zeitversetzten Ladesitzungen.

Klimabonus-Beihilfen

Ladestationen, die für Klimabonus-Beihilfen berechtigt sind, sind mit einem grünen „Ja“ gekennzeichnet; wenn die Ladestationen nicht berechtigt sind, sind sie mit einem roten „Nein“ markiert.
Es gibt 3 Stufen der Förderung.

Einfache Ladestation
Intelligente Ladestation: Dies ist eine Ladestation, die mit dem Kommunikationsprotokoll OCPP 1.6 ausgestattet ist und in der Lage ist, die Daten der Ladestation an ein Managementsystem zu übermitteln.
Ladestation in einem Mehrfamilienhaus: Dies ist eine Ladestation mit einem intelligenten Lademanagementsystem oder eine Ladestation, die mit einem externen Lademanagementsystem kompatibel ist.

Erfahren Sie mehr über die Höhe der Unterstützung, die je nach Art der Ladestation verfügbar ist: beihilfen.klima-agence.lu

Lademanagement

Das Lademanagement, besser bekannt als Load Management oder Smart Charging, ist ein intelligentes System, das eine bestimmte Leistung über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation zwischen mehreren Ladesäulen aufteilt.

Drahtgebundene Kommunikation: Die Ladestationen kommunizieren miteinander über ein Netzwerkkabel (Ethernet-Kabel mit RJ45-Steckern). Jede Ladestation ist sternförmig mit einem gemeinsamen (unmanaged) Switch verbunden. In dieser Konfiguration ist das am weitesten verbreitete Kommunikationsprotokoll Modbus TCP/IP. Es gibt auch Klemmen, die seriell miteinander kommunizieren (Brücke von einer Klemme zur anderen mit einem 2-adrigen RS485-Kabel); in diesem Fall ist das gängigste Kommunikationsprotokoll Modbus RTU. In beiden Fällen handelt es sich um ein lokal verwaltetes Load Management.

Drahtlose Kommunikation (OCPP Smart Charging): Die Terminals sind alle mit dem Internet verbunden, entweder über Wifi oder GPRS (SIM-Karte). Die Ladesäulen sind dann in eine Lademanagementplattform integriert und das Load Management wird über diese Plattform ferngesteuert. Die Plattform sendet die Ladeanweisungen über das OCPP Smart Charging Kommunikationsprotokoll direkt an die Ladesäulen. Dieses System erfordert eine stabile Internetverbindung.

Lademanagement für AC- und DC-Klemmen

Dies ist ein intelligentes oder energetisches Lademanagementsystem, das sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstrom-Ladestationen in einem einzigen Stromkreis verwalten kann.

Leistungsreduzierung durch den Nutzer

Eine Funktion, die es dem Nutzer ermöglicht, die Leistung einer Ladestation entweder über eine Smartphone-App oder über ein anderes Mittel, das von der Ladestation aus zugänglich ist, zu reduzieren. Wenn es beispielsweise nicht notwendig ist, mit einer Leistung von 11 kW zu laden, weil das Auto länger als 8 Stunden am Stück am selben Ort geparkt wird, kann die Leistung der Ladestation auf 5 kW reduziert werden und das Auto langsamer geladen werden. Dies vermeidet einen Spitzenverbrauch im Netz und reduziert Ihre Stromrechnung nach der Erhöhung der Niederspannungsnetzgebühren, die am 1. Januar 2025 in Kraft getreten ist.

Load split (Lastverteilung)

Eine Funktion, mit der die an einer Ladestation verfügbare Leistung in zwei Teile geteilt werden kann, wenn die Ladestation zwei Ladepunkte hat. Zum Beispiel erzeugt eine Ladestation mit zwei Ladepunkten maximal 22 kW: Wenn ein Auto lädt, kann es mit 22 kW laden, wenn jedoch zwei Autos gleichzeitig laden, hat jedes Auto nur 11 kW zur Verfügung.

Modbus RTU

Modbus RTU (Remote Terminal Unit) ist ein serielles Modbus-Kommunikationsprotokoll, das für industrielle Automatisierungssysteme entwickelt wurde.

Es erleichtert insbesondere den Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten, wie Sensoren, Aktoren und Steuerungen, die mit einem gemeinsamen Kommunikationskanal verbunden sind.

Modbus TCP/IP

Modbus ist ein einfaches und weit verbreitetes industrielles Kommunikationsprotokoll, das es ermöglicht, Daten zwischen industriellen Geräten zu senden. Modbus TCP/IP ist eine Anpassung des etablierten Modbus-Protokolls für die Verwendung in TCP/IP-Netzwerken und ermöglicht es Modbus-Geräten, über Ethernet zu kommunizieren, was die Verbindung von Geräten über große Entfernungen oder die Verbindung zu Geräten über ein Netzwerk vereinfacht.

TCP/IP ist ein Datenverbindungsprotokoll, das im Internet verwendet wird, um es Computern und anderen Geräten zu ermöglichen, Daten zu senden und zu empfangen.

Das Akronym TCP/IP steht für Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Es ermöglicht Geräten, die mit dem Internet verbunden sind, über Netzwerke miteinander zu kommunizieren.

Quelle: www.avg.com/fr/signal/what-is-tcp-ip ; www.ip-systemes.com/quest-ce-que-modbus-tcp

Nennleistung der Ladestation

Private Ladeinfrastrukturen (Hausanschluss für Einfamilienhäuser) sind in der Regel auf 11 kW begrenzt, was für einen solchen Fall empfohlen wird und ausreichend ist. Eine höhere Ladeleistung (mit einem Maximum von 22 kW) erfordert eine zu bezahlende Erhöhung der Leistung Ihres Hausanschlusses. Andererseits müssen Sie sich vergewissern, dass die Leistung der geplanten Anlage den technischen Eigenschaften Ihres Elektroautos entspricht. Es ist zu beachten, dass die Liste auch Ladestationen enthält, deren Nennleistung angepasst werden kann (insbesondere von 22 kW auf 11 kW).

OCPP 1.6

Das Open Charge Point Protocol (OCPP) bietet eine einheitliche Lösung für die Kommunikationsmethode zwischen der Ladestation und dem Zentralsystem. Mithilfe dieses Protokolls ist es möglich, jedes Zentralsystem mit jedem Ladepunkt zu verbinden, unabhängig vom Anbieter. Ein einheitlicher Standard vermeidet jegliche Koordinationsprobleme und ist somit ein Vorteil für den gesamten Elektrofahrzeug-Markt. Um sicherzustellen, dass alle sicherheitsrelevanten Funktionen und Eigenschaften vorliegen, ist die Version 1.6 obligatorisch.

Planung des Ladevorgangs

Einige Lade- oder Energiemanagementsysteme haben die Funktion, Ladesitzungen zu einem späteren Zeitpunkt zu aktivieren. Dies ermöglicht die Optimierung des Energieverbrauchs in Abhängigkeit von der zu bestimmten Zeiten verfügbaren Leistung (Nebenzeiten vs. Hauptverkehrszeiten).

Priorisierung von Ladepunkten

Diese Funktion ermöglicht es Ihnen, einen oder mehrere Ladepunkte zu priorisieren. Ich habe z.B. eine maximal verfügbare Leistung für die Ladeinfrastruktur von 52 kW und es gibt 7 Ladestationen. Ich möchte, dass eine Ladestation die ganze Zeit auf 22 kW bleibt – Priorisierung dieser Ladestation – und der Rest der Leistung wird gleichmäßig auf die restlichen 6 Ladestationen verteilt, d.h. 5 kW pro Ladestation. Nicht alle Load Management Systeme bieten diese Funktion an. Sie kann jedoch sowohl in der statischen als auch in der dynamischen Version vorhanden sein.

PV-Überschuss(überschüssiger Solarstrom)

Die Funktion einer Ladestation, ein Elektrofahrzeug nur dann zu laden, wenn die Solarproduktion in einer Eigenverbrauchskonfiguration einen Überschuss an Strom über den benötigten Verbrauch im Haus produziert. Diese Funktion ermöglicht es Ihnen, Ihr Elektrofahrzeug zu laden, anstatt den überschüssigen Strom in das Netz einzuspeisen und sicherzustellen, dass Ihr Fahrzeug mit lokaler und nachhaltiger Elektrizität geladen wird.

Rechnungsmanagement

RechnungsmanagemenEin Abrechnungsmanagementsystem sammelt und speichert Informationen (kWh, Standort, Ladepunkt, Benutzeridentifikation, Datum, Uhrzeit, Ladebeginn, Ladeende) von einer Ladestation über das OCPP (Open Charge Point Protocol) Kommunikationsprotokoll. Um die Daten an eine Plattform zu übertragen, müssen die Ladesäulen über LAN, WiFi oder GPRS (SIM-Karte) Zugang zum Internet haben. Managementsysteme, die auch als „Managementplattformen“ bezeichnet werden, können die Lastdaten entsprechend den Bedürfnissen der Systemnutzer interpretieren. Im Allgemeinen bietet ein Rechnungsmanagementsystem (Backend oder Managementplattform):

die Infrastruktur in Echtzeit zu visualisieren
alle Lastsitzungen, die stattgefunden haben, anzuzeigen.
Berichte über Lastsitzungen abzurufen.
die Programmierung von Ausweisen für den Zugang zur Infrastruktur oder sogar von Ausweisen, die an öffentlichen Ladestationen (LU und EU) verwendet werden können.
Ladesitzungen nach Nutzern abzurechnen.
die Kosten für das Aufladen zu Hause durch Mitarbeiter, die Firmenfahrzeuge nutzen, zu erstatten.
die Ladeinfrastruktur öffentlich zugänglich zu machen (CPO as a service – Charging Point Operator, Betreiber von Ladestationen).
einfache und/oder komplexe Tarife für den Zugang zu Ladestationen einzuführen.

Standardisierte Schnittstelle für ein externes Management-System

Diese Schnittstellen ermöglichen eine standardisierte Kommunikation zwischen verschiedenen Energiegeräten (Ladestationen, intelligente Zähler, Photovoltaik-Wechselrichter, Wärmepumpen, Batteriespeicher usw.). Einige standardisierte Kommunikationsprotokolle sind:

Modbus TCP/IP
Modbus RTU (RS485)
OCPP Smart Charging
EEBus

Statisches Load Management

Statisch: Hier geht es darum, eine bestimmte Leistung gleichmäßig auf alle Ladestationen in einem Cluster zu verteilen. Ich habe z.B. eine Leistung von 40 kW und 4 Ladestationen. Wenn zwei Autos gleichzeitig laden, können die beiden Ladestationen jeweils 20 kW liefern. Wenn 4 Autos gleichzeitig laden, kann jede Ladestation 10 kW liefern. Diese Art von System ist häufig an den Ladesäulen selbst programmierbar und erfordert keine zusätzliche externe Steuerung. Es gibt eine MASTER-Säule, in der die maximal verfügbare Leistung programmiert wird und die anderen Säulen sind SLAVES, die die Anweisungen der MASTER-Säule empfangen. In diesem Fall handelt es sich um ein herstellerspezifisches System, das in die Technologie der Ladesäulen integriert ist. Es gibt jedoch einige Marken von Ladesäulen, die einen externen Controller (zusätzliches Modul) benötigen, der wiederum eine bestimmte Anzahl von Ladesäulen steuert.

Zahlungssystem

Ein in Europa weit verbreitetes Zahlungsmittel wie z.B. ein Kreditkartenlesegerät oder ein generierter QR-Code. Dies wurde im Rahmen der AFIR (Alternative Fuel Infrastructure Regulation) und der Zugänglichkeit der öffentlichen Ladeinfrastruktur eingeführt.

Zugangskontrolle

Um den Zugang zu den Ladestationen zu schützen, gibt es verschiedene Arten von Zugangskontrollen, wie z.B. RFID-Badge-Leser, Smartphone-App, QR-Code-Scanner etc. Diese Kontrolle verhindert, dass jedermann kostenlos laden kann.

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