Was ist ein intelligentes EV-Ladegerät? Smart Charging für Elektrofahrzeuge

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Elektroautos: Die Grundlagen

Für diejenigen unter Ihnen, die neu im Bereich des emissionsfreien elektrischen Fahrens sind, empfehlen wir die Lektüre der folgenden Artikel:

Was ist intelligentes Laden?

Mit der rasanten Entwicklung der Elektrofahrzeuge (EVs) haben wir auch erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von EV-Ladegeräten erlebt. Sowohl private als auch öffentliche Ladestationen haben seit der Einführung der ersten Generation moderner Elektroautos, wie dem vollelektrischen Nissan Leaf im Jahr 2010, einen langen Weg zurückgelegt.

Für die ersten Elektroautofahrer war das Aufladen eines Elektroautos mit einem einfachen, nicht intelligenten” tragbaren Ladegerät die Norm. Diese Ladegeräte verfügten nicht über die Fähigkeit, zu kommunizieren oder Daten auszutauschen, was ihre Funktionalität und ihren Betrieb erheblich einschränkte. Gehen Sie ein Jahrzehnt weiter: Private und öffentliche Ladestationen könnten nicht unterschiedlicher sein!

Die neueste Generation von Ladegeräten für Privathaushalte ermöglicht das bidirektionale Laden, das so genannte Vehicle-to-Grid (V2G)-Laden. Wallbox, der in Spanien ansässige Hersteller von Ladestationen, hat mit dem Wallbox Quasar das erste bidirektionale Ladegerät für Elektroautos für den Privatkundenmarkt auf den Markt gebracht. Das Pulsar V2G-Ladegerät kommuniziert mit dem nationalen Stromnetz, so dass die Batterie des Elektroautos als Batteriespeicher für den Hausgebrauch verwendet werden kann, und zwar nicht nur für die Stromversorgung des Hauses, sondern auch für die Einspeisung in das Stromnetz in Zeiten großer Nachfrage.

Es gibt verschiedene Stufen von intelligenten EV-Ladegeräten oder intelligentem Laden. Auf der einfachsten Ebene bietet ein intelligentes EV-Ladegerät dem Nutzer ein gewisses Maß an Kontrolle und Funktionalität, entweder über eine mobile App oder über das Elektroauto. Ein intelligentes EV-Ladegerät ist in der Lage, “intelligent zu laden”, d.h. das Ladegerät kann über WiFi (Internet), Bluetooth oder eine SIM-Karte “kommunizieren”. Das EV-Ladegerät kann Daten zwischen dem Elektroauto und dem EV-Ladegerät senden und empfangen.

Ein intelligentes Ladegerät ermöglicht auch den Austausch wichtiger Daten während des Ladevorgangs mit einer Reihe von Akteuren, darunter der Nutzer, der Ladebetreiber, das nationale Stromnetz und der Energieversorger. Für Interessengruppen wie das nationale Stromnetz sind die aus den Ladevorgängen gewonnenen Erkenntnisse von entscheidender Bedeutung für die langfristige Leistungsfähigkeit und Stabilität der Netzinfrastruktur.

Der Übergang zum elektrischen Fahren wird erhebliche Auswirkungen auf das nationale Stromnetz haben, unter anderem auf die Stabilität des Netzes bei Nachfragespitzen. Obwohl Elektroautos jederzeit aufgeladen werden können, werden sie in der Regel über Nacht aufgeladen, wenn die Strompreise niedriger sind. Da der Marktanteil von Elektroautos in Europa derzeit noch unter 25 % liegt, ist das Problem weniger kritisch, als wenn batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) die große Mehrheit der Autos auf unseren Straßen ausmachen würden.

Das nationale Stromnetz muss Nachfrage und Angebot sorgfältig steuern, damit eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung die Norm ist. Das Management der Stromerzeugung ist angesichts des Energiemixes und der Variabilität des Stromerzeugungsprofils bereits eine komplexe Aufgabe für das Netz.

So sind beispielsweise erneuerbare Energien wie die Windenergie zwar sehr vorteilhaft, bieten aber kein stabiles Erzeugungsprofil. Zwar können Windmuster vorhergesagt werden, doch hängt die tatsächliche Erzeugung von Windenergie von den tatsächlichen Windverhältnissen vor Ort an einem bestimmten Tag ab. Die Winderzeugung ändert sich nicht nur von Tag zu Tag, sondern auch von Stunde zu Stunde. Die Solarenergie ist zwar stabiler, aber immer noch schwankend. Unterm Strich ist also das Management der Angebotsseite für die Stabilität des Netzes von entscheidender Bedeutung, und eine intelligente Ladefunktion ist für das Erreichen dieses Ziels unerlässlich

Ein intelligentes EV-Ladegerät ermöglicht es den Benutzern, den Ladevorgang aus der Ferne zu überwachen, zu verwalten und zu steuern. Obwohl intelligentes Laden eine Reihe von Vorteilen bietet, sind die beiden wichtigsten Vorteile: Optimierung des Energieverbrauchs und Kosteneffizienz.

Intelligente Ladegeräte optimieren den Ladevorgang und verwalten die Ladung sicher. Ein intelligentes EV-Ladegerät überwacht den Stromverbrauch und passt den Ladevorgang auf der Grundlage der verfügbaren Energie an (dynamischer Lastausgleich). Intelligente Ladegeräte ermöglichen auch einen Lastausgleich für Standorte mit mehreren Ladestationen. Bei solchen Ladezielen kann der Betreiber entscheiden, wie er die verfügbare Energiekapazität am besten auf alle aktiven Ladestationen verteilt. Für die meisten öffentlichen und betrieblichen Ladestationen ist ein Lastausgleich für einen stabilen Betrieb unerlässlich. Sie ist aber auch für halböffentliche Ladestationen wichtig, z. B. für Mehrfamilienhäuser, die die Ladeinfrastruktur gemeinsam nutzen.

Weitere Vorteile von intelligenten Ladegeräten sind: Firmware-Updates aus der Ferne über das Internet, verbesserte Sicherheit und Integration mit erneuerbaren Energien und Batteriespeichern. Es ist erwähnenswert, dass noch nicht alle intelligenten Ladegeräte mit erneuerbaren Energien (Solar- oder Windenergie) kompatibel sind, aber wir können davon ausgehen, dass dies in naher Zukunft immer häufiger der Fall sein wird. Intelligente EV-Ladegeräte ermöglichen es dem Nutzer, den Zeitpunkt und die Dauer eines bestimmten Ladevorgangs zu bestimmen. Zum Beispiel kann er dann laden, wenn die Stromtarife am niedrigsten sind.

Unterm Strich ermöglicht ein intelligentes Ladegerät ein intelligentes Energiemanagement.

EV-Ladeprotokoll: Offene Ladungsallianz (OCA)

Diejenigen, die sich für neue Technologien interessieren, haben vielleicht schon vom Open Charge Point Protocol (OCPP) gehört. Normalerweise wird es im Datenblatt des Ladestationsherstellers erwähnt. Was also ist OCPP? Und warum ist es wichtig? Wie bei allen neuen Technologien entwickelt sich die Standardisierung von Protokollen mit der Reifung der Technologie oder der Branche weiter. Das ist auch beim Laden von Elektrofahrzeugen nicht anders, denn für die erfolgreiche langfristige Entwicklung der Technologie und des Marktes ist ein globaler Protokollstandard von entscheidender Bedeutung.

Die OCA ist ein Zusammenschluss von Herstellern von Ladehardware für Elektroautos, Softwareanbietern, Betreibern von Ladenetzen und Dienstleistern. Die Aufgabe der OCA besteht darin, die globale Entwicklung, Annahme und Einhaltung von Kommunikationsprotokollen in der Ladeinfrastruktur für Elektroautos und damit verbundenen Standards durch Zusammenarbeit, Ausbildung, Tests und Zertifizierung zu fördern. Zu den wichtigsten Zielen der OCA gehören: die Entwicklung des Open Charge Point Protocol (OCPP) und des Open Smart Charging Protocol (OSCP).

Obwohl die Verwendung des OCPP-Protokolls für die Industrieteilnehmer nicht obligatorisch ist, entwickelt es sich schnell zum De-facto-Protokoll. Die OCA-Allianz wurde 2009 ins Leben gerufen (OCPP 1.5) und hat das Protokoll seither weiterentwickelt. Viele EV-Ladepunkte der neuesten Generation verwenden das Protokoll OCPP 1.6. Die neueste Version ist das OCPP 2.01-Protokoll für Ladepunkte. Die Version 2.01 enthält alles, was OCPP 1.6 zu bieten hat, und noch mehr: zusätzliche Sicherheit, neue intelligente Ladefunktionen, verbesserte Transaktionsabwicklung, verbesserte Geräteverwaltung und mehr.

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