Checkliste für die zukunftssichere Ladestation/Wallbox
Die Ladesäule der Zukunft arbeitet wirtschaftlich durch intelligentes Lastmanagement. Sie unterstützt eine bi-direktionale Kommunikation zum Fahrzeug gemäß ISO15118 und ist updatefähig. Darüber hinaus entspricht sie den Anforderungen des Mess- und Eichrechts, sofern der Stromverbrauch nach kWh abgerechnet wird.
Das AC-Laden ist die häufigste Ladeform, denn es hat den großen Vorteil, dass die vorhandene AC 230 V/400 V-Stromversorgung genutzt werden und der Anschluss der Ladeinfrastruktur selbst durch einen Elektroinstallateur erfolgen kann. AC-Ladestationen sind zudem deutlich günstiger als DC-Ladestationen. AC-Ladestationen finden sich zum Beispiel zu Hause, in Hotels, auf öffentlichen Parkflächen oder an der Arbeitsstelle.
Eine proaktive Berücksichtigung von Ladeinfrastruktur bei Planungen von Parkplätzen etc. ist zu empfehlen, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden. Zudem ist davon auszugehen, dass es vermehrt Festlegungen eines Parkplatzanteils mit Ladeinfrastruktur, zumindest im öffentlichen Bereich geben wird. Parkplätze sollten daher für eMobilität vorbereitet sein.
Einsatzort
Welche Anforderungen ergeben sich aus dem Einsatzort der Ladestation?
Privat: Am eigenen Haus, der Eigentumswohnung – für die Eigennutzung
Nutzung als Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home vorgesehen?
Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home ermöglicht es, die in der Fahrzeugbatterie gespeicherte Energie zu Zeiten erhöhten Energiebedarfs wieder ans Stromnetz bzw. in die Hausversorgung zurück zu gegeben. Bei der geplanten Nutzung als Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home wird ein Home Energie Management System (HEMS) nötig
HEMS
Kommunikation: Ergibt sich aus den geforderten Funktionen die Notwendigkeit einer Kommunikationsanbindung der Ladesäule z. B. an ein EMS/HEMS?
Ideal ist es, wenn die Ladesäule dazu die bestehende Kommunikationsinfrastruktur nutzt. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Kommunikation".
Nur Laden: wenn sonst keinerlei Ansprüche an die Ladestation gestellt werden.
Hier reichen einfache Ladestationen aus. Diese sind dann nicht ausbaufähig für spätere Erweiterungen und Funktionen.
Halböffentlich: Am Mietshaus für Mieter, in Firmen für Mitarbeiter und Kunden
Wohnungseigentümer benötigen derzeit vor dem Einbau eine Genehmigung durch alle Miteigentümer
Soll die Integration einer Photovoltaikanlage/Einspeisung mit eigenem Solarstrom möglich sein?
Bei ausschließlicher Nutzung am Tag wird kein Speicher nötig (z. B. auf Firmenparkplätzen). Bei Einspeisung mit eigenem Solarstrom wird ein Speicher und ein Home Energie Management System (HEMS/EMS) nötig.
Speicher
HEMS/EMS
Nutzung als Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home vorgesehen?
Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home ermöglicht es, die in der Fahrzeugbatterie gespeicherte Energie zu Zeiten erhöhten Energiebedarfs wieder ans Stromnetz bzw. in die Hausversorgung zurück zu gegeben. Bei der geplanten Nutzung als Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-home wird ein Home Energie Management System (HEMS) nötig
HEMS/EMS
Ist ein Mess- und Abrechnungskonzept erforderlich? Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt „eichrechtskonforme Abrechnung“
Abrechnung je Ladevorgang bei gemeinsam genutzten oder allgemein zugänglichen Ladestationen
Abrechnung über Stromrechnung des Mieters, per Gehaltsabrechnung etc.
Abrechnung des Firmenwagens beim Laden zu Hause
Empfehlung ab drei Ladepunkten: Dynamisches Lastmanagement
Die Investition rechnet sich im Durchschnitt ab drei Ladepunkten, da die Leistung des Netzanschlusses nicht erhöht werden muss, bei der ein Baukostenzuschuss an den Netzbetreiber fällig würde. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Dynamisches Lastmanagement DLM".
Zugangsschutz/Zugangsbeschränkung
Ein Zugangsschutz bzw. eine Zugangsbeschränkung gewährleistet, dass die Ladestationen nur von berechtigten Personen benutzt werden. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Zugangsschutz/Zugangsbeschränkung".
Kommunikation: Ergibt sich aus den geforderten Funktionen die Notwendigkeit einer Kommunikationsanbindung der Ladesäule z. B. an ein EMS/HEMS?
Ideal ist es, wenn die Ladesäule dazu die bestehende Kommunikationsinfrastruktur nutzt. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt „Kommunikation“.
Öffentlich: öffentliche Parkplätze, Parkhäuser
Soll die Integration einer Photovoltaikanlage/Einspeisung mit eigenem Solarstrom möglich sein?
Bei Einspeisung mit eigenem Solarstrom wird ein Speicher und ein Home Energie Management System (HEMS/EMS) nötig.
Speicher
HEMS/EMS
Ein Mess- und Abrechnungskonzept ist erforderlich. Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt „eichrechtskonforme Abrechnung“
Erforderlich: Abrechnung je Ladevorgang
Erforderlich: Dynamisches Lastmanagement (DLM)
Das DLM sorgt für die intelligente Verteilung der verfügbaren Energie und gewährleistet die Stabilität des Stromnetzes. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Dynamisches Lastmanagement DLM".
Zugangsschutz/Zugangsbeschränkung
Ein Zugangsschutz bzw. eine Zugangsbeschränkung gewährleistet, dass die Ladestationen nur von berechtigten Personen benutzt werden. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Zugangsschutz/Zugangsbeschränkung".
Kommunikation: Die Kommunikationsanbindung der Ladesäule z. B. an ein HEMS/EMS und an ein Backend muss sichergestellt sein.
Ideal ist es, wenn die Ladesäule dazu die bestehende Kommunikationsinfrastruktur nutzt. Die sich daraus ergebende Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt „Kommunikation“.
Ladeform/Ladebetriebsarten
Entscheidung für die Ladeform/Ladebetriebsarten der Ladestationen
Die Entscheidung zwischen AC- und DC-Laden ist zugleich eine Entscheidung zwischen schnellem Laden mit hohen Anschaffungskosten beim Ladepunkt und dem langsamen Laden an einer deutlich kostengünstigeren Ladesäule. Über die Nutzung des Ladeparkplatzes kann diese Entscheidung leicht getroffen werden: Überall dort, wo die Ladesäule nicht als Stopp zum Tanken angesehen wird sondern als Nebeneffekt des Parkens genutzt wird, reicht AC-Laden völlig aus. Mit der sich ausweitenden Ladeinfrastruktur wird diese Art des Ladens immer wahrscheinlicher, zumal nicht alle Fahrzeuge für diese Art des Ladens ausgelegt sind.
Empfehlung für den Einsatz zu Hause, in Hotels oder an der Arbeitsstelle: Ladestation/Wallbox AC-Ladung (Mode 3)
AC-Laden greift auf die übliche 1- oder 3-phasige Niederspannung zurück, dadurch kann die dazu erforderliche Ladeinfrastruktur relativ einfach gehalten werden.
Zukunftsfähig planen: Ladestationen haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren, daher ist empfehlenswert, AC-Ladestationen mit einer Ladeleistung zwischen 11-22 kW auszustatten.
Ladeleistung kleiner 12 kW
Ladestationen mit einer Ladeleistung kleiner 12 kW müssen in Deutschland beim Netzbetreiber gemeldet werden.
Ladeleistung 12-22 kW
Ladestationen mit einer Ladeleistung größer12 kW sind in Deutschland genehmigungspflichtig durch den Netzbetreiber.
Empfehlung für größere Ladestationen und Schnell-Ladestationen: Schnellladung mit Mode 4 (DC-Laden)
Bei Ladestationen mit DC-Laden stellen sich die aufwändigsten und teuersten Anforderungen an die elektrische Infrastruktur, damit die nötige Leistung zur Verfügung steht.
Dieses Laden mittels Gleichstrom wird in der Regel als ungeerdetes Stromversorgungs-System aufgebaut. Beim DC-Laden wird eine Gleichspannung an die in Reihe geschalteten Batterien angelegt. Damit Strom fließt, muss die angelegte Spannung so geregelt werden, dass sie immer etwas höher als die aktuelle Zellenspannung der in Reihe geschalteten Batterien ist. Dazu ist eine komplexe Laderegelung erforderlich, denn es können Ströme von mehreren 100 A auftreten. Mit dieser Vorgehensweise wird die Batterie in wenigen Minuten wieder aufgeladen. Dieses Konzept eignet sich gut für die kurzweilige Wiederaufladung während einer Fahrtunterbrechung, etwa an der Autobahn-Raststätte.
Höhe der zur Verfügung stehenden Ladeleistung
Die Empfehlung für DC-Ladestationen: Eine Ladeleistung von 150 kW wird mittlerweile als Standard angesehen. Doch auch diese sollten die Möglichkeit vorhalten, die Ladeleistung nachträglich zu steigern. Denn die Ladeleistung wird auf bis zu 150 kW steigen, geplant sind sogar 350 kW.
Elektrische Infrastruktur, die die nötige Leistung zur Verfügung stellt
Elektrische Sicherheit – Isolationsüberwachung in der Ladesäule
Um zu verhindern, dass das Isolationsüberwachungsgerät im Fahrzeug und das in der Ladesäule sich gegenseitig beeinflussen, wird üblicherweise das Isolationsüberwachungsgerät im Fahrzeug während des Ladevorganges deaktiviert. Das Isolationsüberwachungsgerät in der Ladesäule überwacht dann den kompletten Ladestromkreis auf symetrische und asymetrische Isolationsfehler während und vor der Ladung.
DC-Ladestationen sind genehmigungspflichtig durch den Netzbetreiber.
Stecker oder Kabel
Fest angeschlagenes Kabel
Bei einem fest angeschlagenen Kabel benötigt der Fahrzeughalter kein eigenes Kabel für die Ladung. Die Art des Steckers ist damit aber vorgegeben, so dass eventuell ein Adapter nötig wird.
Kabelhalterung vorsehen
Stolperfallen vermeiden
Diebstahlschutz des Kabels vorsehen
Typ 2 Steckdose
Europäischer Standard für die Nutzung von Mode 3 Ladekabeln (Anforderung an den Laderegler siehe unten, Punkt "Universelle Ladestecker-Steuerung/Aktuator-Steuerung")
Schutz der Steckdose durch Shutter im Stecker-Gehäuse
Verriegelung vom Stecker in der Dose während des Ladens (Diebstahlschutz und verhindert eine ungewollte Ladeunterbrechung durch Dritte)
Wichtig: Eine Notentriegelung des Steckers bei Stromausfall muss möglich sein
DC-Laden: CCS und/oder CHAdeMO
Gehäuse der Ladesäule
Aufstellungsort und Art der Nutzung (s. o.) bestimmen die Anforderungen an das Gehäuse der Ladesäule
Mechanische Festigkeit der Ladesäule
Rammschutz/Schlagfestigkeit im Gehäuse
Hochkletterschutz
Vandalismussicherheit
Vibrationsfestigkeit
Wetterfestigkeit
Auswahl der geeigneten Schutzart
Betriebstemperaturbereich
UV-Lichtbeständigkeit des Materials und der Bedruckung
Korrosionsbeständigkeit
Die wichtigsten technischen Funktionen der Ladesäule werden von den Eigenschaften des Ladereglers bestimmt.
Integriertes dynamisches Lastmanagement (DLM), das bis zu 250 Ladepunkte innerhalb eines lokalen eDLM-Netzes verwalten kann
Die intelligente Verteilung der verfügbaren Energie und die Gewährleistung eines stabilen Stromnetzes sind zunehmend wichtigere Herausforderungen, die sich dem Betreiber stellen. Das dynamische Lastmanagement (DLM) sorgt für eine intelligente Verteilung der verfügbaren Energie und gewährleistet so ein stabiles Stromnetz.
Zukunftsfähige Ladeinfrastruktureinheiten unterstützen ein Lastmanagement, das bis zu 250 Ladepunkte innerhalb eines lokalen eDLM-Netzes verwalten kann. Hierfür wird die gesamte zur Verfügung stehende Energie hochdynamisch und effektiv unter Nutzung verschiedener Profile verteilt, sodass eine gemeinsame Zuleitung nicht überlastet wird. Die stetig weiterentwickelte eDLM-Software ist interoperabel mit weiteren Ladepunkten sämtlicher Hersteller, die ebenfalls auf eDLM Software setzen. Somit lassen sich Ladeparks durch deren Betreiber herstellerunabhängig und einfach erweitern.
Schutz vor Schieflast
Über das DLM können die einzelnen Phasenströme überwacht werden, damit der N-Leiter nicht überlastet wird (Brandgefahr).
Kommunikation
Für eine Implementierungen zu diversen Backend- und Roaming Plattform-Anbietern (z.B. Plugsurfing und Hubject).
Durch die Unterstützung der Protokolle OCPP 1.5 und OCPP 1.6 (und zukünftig OCPP 2.0) sowie durch 4G-Modem, Ethernet und Wi-Fi lassen sich Ladestationen einfach vernetzen.
Protokoll
OCPP 1.5 (Mindestanforderung)
OCPP 1.6 (Mindestanforderung)
OCPP 2.0
Art der Verbindung
Ethernet
WIFI
4G Modem
USB
Welche Informationen sind bei jedem Ladevorgang zu erfassen?
Ladepunkt-ID
Kunden-ID
Zählerdaten (Zähler-ID, Zähleranfangsstand in kWh, Zählerendstand in kWh, geladene Energie in kWh)
Ladezeit
Verbindungszeit
Smart-Gridfähig durch PLC-Kommunikation nach ISO15118
Die immer bedeutsamer werdende PLC-Kommunikation nach ISO15118 befähigt die Ladestation zur Umsetzung von Plug & Charge und bi-direktionaler Kommunikation mit dem Fahrzeug, als Basis zur intelligenten Anbindung an Energie-Management-Systeme (EMS).
Updatefähig
Zukünftige Versionen des OCPP Protokolls, weitere Backendanbieter, neue DLM Funktionen und generelle Funktionserweiterungen müssen per Softwareupdate nachinstallierbar sein. Ebenso ist die ständige Anpassung an Aktualisierungen der Normen nur über Updates der Firmware möglich. Fragen Sie den Hersteller, wie und wie oft Updates angeboten werden.
Freie Softwareupdates (typ. Quartalsbasis) garantieren die Aktualität der Ladesysteme und berücksichtigen damit dynamisch vorliegende Marktentwicklungen.
Remote Service zur Identifikation von Fehlern ist ebenso möglich wie eine Vor-Ort-Verwaltung. Dabei können Updates sowie Konfigurationen auch über einen Service-USB-Stick eingespielt und dupliziert werden.
Integrierte Differenzstromsensorik zur 6mA Gleichfehlerstromerkennung
Eine in den Laderegler CC612 integrierte elektronische Gleichfehlerstromüberwachung ersetzt die Notwendigkeit eines teureren RCDs Typ B. Die deutlich günstigere Kombination aus elektronischer Gleichfehlerstromüberwachung und RCD Typ A erfüllt sämtliche normativen Anforderungen an den Schutz vor Fehlerströmen. Der Laderegler überwacht bereits kleine Differenzströme, die auf Verschlechterungen hindeuten, meldet diese frühzeitig und der Ladevorgang wird bei Überschreiten von Schwellwerten bewusst beendet.
Mehrwert für den Fahrzeugbesitzer: Nur so können dem Fahrzeugbesitzer, auch während des Ladevorgangs, zusätzlich gezielte Informationen über verschiedene Ladezyklen hinweg zur Verfügung gestellt werden. Diese bieten ihm die Möglichkeit, rechtzeitig eine Werkstatt aufzusuchen. Er kann somit einem „Liegenbleiben“ auf Grund von Fahrzeugalterung oder unerkannter Beschädigung aktiv entgegenwirken.
Vorteil für den Betreiber: Unnötig ausgelöste RCDs müssen nicht erst nach längerer Zeit von Servicekräften manuell wieder eingeschaltet werden, was eine höhere Verfügbarkeit der Ladesäule bedeutet.
Unterstützung einer Master-/ Slave Kommunikation
Durch eine Master-/ Slave Kommunikation können mindestens zwei Ladepunkte als Ladesäule mit zwei Konnektoren an ein Backend angeschlossen werden.
Mind. 2 USB-Schnittstellen als Voraussetzungen für eine reibungslose Inbetriebnahme/Konfiguration
Mit zwei USB Schnittstellen ist eine lokale Konfiguration möglich, ein Erweiterungsport für Peripherie-USB-Geräte (Ethernet/WLAN Heimanwendungen) sowie die Master/Slave-Hardwarekonfiguration.
Mit universeller Ladestecker-Steuerung / Aktuator-Steuerung
Die universelle Ladestecker-Steuerung / Aktuator-Steuerung wird zur Unterstützung für verschiedene Typ-2 Steckdosenhersteller benötigt.
Zugangsbeschränkung
Mindestanforderung: Schnittstelle RFID-Leser
Authentifizierung über Remote-Start des Backends (z. B. über eine mobile App)
ISO Standard 15118 (Plug & Charge)
Empfehlung: Kostenloses Laden ohne Autorisierung sollte konfigurierbar sein
Mess- und eichrechtskonforme Abrechnungsmöglichkeit
Eine eichrechtskonforme Abrechnung ist nicht nur für den öffentlichen Raum, sondern auch beim Laden von Firmenfahrzeugen am privaten Hausanschluss bzgl. einer anschließenden Verrechnung mit den Arbeitgebern gesetzlich erforderlich.
Sehr knapp zusammengefasst verlangt das Eichrecht, dass alle bei der Erhebung von Messwerten und bei der Verarbeitung von Messwerten bis zum Rechnungsbetrag beteiligten Komponenten vertrauenswürdig sein müssen oder zumindest eine Prüfung der Rechnung ausschließlich auf Basis von vertrauenswürdigen Komponenten möglich sein muss.
Die Erfüllung dieser Anforderung für alle Komponenten von Zähler und Controller in der Ladesäule über die diversen Backends bis zur Rechnung ist technisch nicht möglich und nicht verhältnismäßig.
Dezentrale, automatisierte Lösung: Mess- und eichrechtskonformes Ladesystem
In der Ladesäule können die notwendigen Messwerte mittels eines vertrauenswürdigen Geräts auf vertrauenswürdige Weise signiert werden und signiert übertragen werden. Die übertragenen Werte werden hierbei Bestandteil der Rechnung und können bequem online mit Hilfe einer vom Hersteller mitzuliefernden Software, der sogenannten Transparenzsoftware, geprüft werden.
Die technische Basis für diese eichrechtskonforme Abrechnung bildet die Kombination eines Ladereglers mit Baumusterprüfbescheinigung durch die Eichbehörde, mit Energiezähler mit Verschlüsselung im Zähler und einer Transparenzsoftware.
Vorteil: Durch solch eine anbieterunabhängige Lösung werden Betreiber von Ladeinfrastruktur (CPO), Backend-Betreiber und Endkunden nicht mehr gezwungen, sich auf eine proprietäre Kombination aus Ladepunkt-Hardware und Backend festzulegen.
Lokale Lösung: Rechnungsprüfung direkt an der Ladesäule durch ein vertrauenswürdiges und geprüftes Messgerät notwendig
Dies erfordert die aufwändige Rechnungsprüfung vor Ort – auch im Falle eines Rechtsstreits.
Betrieb und Wartung
Eine vorausschauende Planung berücksichtigt auch die Zeit nach der Inbetriebnahme der Ladestation
Durch regelmäßige Prüfung die elektrische Sicherheit der Ladepunkte sicherstellen
Ist eine leichte Zugänglichkeit der Ladesäule bei Wartungen sichergestellt?
Wer übernimmt die Verantwortlichkeit zum Thema DGUV V3 Prüfung?
Wer ist für den technischen Support zuständig?
Gibt es eine ausreichende Dokumentation/Bedienungsanleitung der Ladesäule?
Downloads:
Branchenbroschüre eMobility
Datenblatt CC612 Laderegler
Flyer Eichrecht
Fachbeitrag Laden von Elektrofahrzeugen
Fachbeitrag Integration von Überwachungsgeräten zur Gleichfehlerstromerkennung
Fachbeitrag Parken und gleichzeitig tanken
Fachbeitrag Die Laterne kommt
Fachbeitrag Anschluss von Ladestationen für Elektrofahrzeuge
Fachbeitrag: Erste eichrechtskonforme Ausführung von ebee-Ladepunkten
Fachbuch: Elektrische Sicherheit in der Elektromobilität
Checkliste für die zukunftsfähige Ladestation/Wallbox
Ausschreibungstext: CC612
Zukunftssichere Ladepunkte von ebee
Ausschreibungstext (kurz): ebee Ladepunkte
Ausschreibungstext (lang): ebee Ladepunkte
Arbeitsunterlagen für die Elektro-Fachplanung
Bei Interesse an der Ladesäule von ebee wenden Sie sich bitte an:
Ebee Smart Technologies GmbH Torgauer Straße 12-15 | 10829 Berlin