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Ladeinfrastruktur in der Elektromobilität

In Objekten mit Gemeinschaftseinrichtungen zur Kfz-Einstellung und dem Wunsch nach Ladeanschlüssen für die Elektromobilität ist es notwendig, gemanagte Gesamtsystem-Ladetechniken für AC-Ladung im Modus 3 dreiphasig aufzubauen. Es sind baulich in der Regel keine ausreichenden Kapazitäten für individuelle Einzellösungen in großem Umfang oder DC-Ladung in den Hausanschlüssen vorhanden sind. Daneben genehmigt Vattenfall bzw. Stromnetz Berlin im Berliner Innenstadtbereich auch seit geraumer Zeit keine Einzelanschlüsse (Modus 3) in Gemeinschaftsobjekten mehr. Ein „AC-Kleinanschluss im Modus 1 und 2 bis 2,3kW“ als Elektroanlage parallel zu den Wohnungszählern der jeweiligen Nutzer ist ausdrücklich aus vielerlei Hinsicht nicht zu empfehlen und ist nicht zielführend (siehe hierzu weiter unten). Die maximal mögliche Anzahl dieser „kleinen“ Anschlüsse in den Objekten entspricht der jeweiligen Anzahl von Wohnungen. Anschlüsse im Modus 4 für nichtöffentliche Gemeinschaftsobjekte (Schnellladung im DC-Betrieb) sind im Stadtgebiet nicht zulässig und werden nicht genehmigt. Der Betrieb der empfohlenen gemanagten Anlage (Modus 3) erfolgt durch einen benannten Betreiber. Einzel- oder Teillösungen sind darin nicht möglich. Die Aufrüstung der Gesamtanlage erfolgt bedarfsgerecht bis zur maximal möglichen Leistungsgrenze im Parallelbetrieb mit den Haus-Bestandsanlagen. Für die Konsultierung, für die Ausführung und Wartung sowie als Betriebspartner stehen wir gern jederzeit zur Verfügung. Grundlage der folgenden Ausführungen bilden Recherchearbeiten, erste Rücksprachen mit Stromnetz Berlin und Leistungsanbietern sowie Lieferanten für die Elektromobilität im Großraum Berlin. Stand der Rechercheergebnisse ist 04.2021. Laden mit 2,3 kW „Notladung“ (Modus 1 und 2). Ladedauer ca. 6-8h für sehr kleine Kfz-Batterien, bis 24h für große Batteriekapazitäten z.B. 100,0 kW. Diese Lademöglichkeit wird grundsätzlich für den Dauerbetrieb nicht empfohlen und sollte nur in echten Ausnahmefällen und möglichst nur zur Nachladung eingesetzt werden! Der Anschluss erfolgt hinter dem Wohnungszähler und beeinträchtigt die Gesamtleistung der einzelnen Wohnung.

Problem: dauerhaft hoher Ladestrom im Haus-Netz führt zu schnellerer Alterung der betreffenden Elektroenergieanlage vom Hausanschluss über den Zähler bis zum Anschlusspunkt (Kabel, Anschlüsse und Betriebsgeräte); -> entsprechende Folgen und hohe Kosten erhöhte Brandlast durch sehr hohe Einzelleistung auf der „einfachen“ Zuleitung; -> zusätzliche Involvierung der Brandschutzversicherung, Bauvorschriften in Garagen, etc. „versotten der Kfz-Batterie, da nur in vergleichsweise kleinen Mengen über einen sehr langen Zeitraum neue Energie in die Batterie eingespeist wird (Memory Effekt, vorzeitiges Altern, defekte Zellen); -> schneller Ersatz der Batterie notwendig, höhere Betriebskosten des E-Kfz

Laden mit 11,0-22,0 kW „Wallbox“ (Wandanschluss/Ladesäule, Modus 3). AC-Normalladung (4-8h), Batteriepflege, alle Batterietypen betriebsfähig. Diese Technik wird landläufig empfohlen sowie vom Staat unterstützt. Im Verbund gemanagt betrieben ist diese Lösung die Richtige auch für die Klimaförderung in den Großstädten. Der Anschluss erfolgt parallel zum vorhanden Hausstromverteiler am selben Hausanschluss im separatem Zählerfeld mit eigener Lastabrechnung. Eine direkte Leistungszählung über den Wohnungszähler ist bei der gemanagten Betriebsführung nicht möglich. Problem: die Kabelnetze und Trafos der EVU (hier in Berlin als Hauptlieferant: Vattenfall / Stromnetz Berlin) sind mittelfristig noch nicht für die gleichzeitige Menge an Ladeströmen ausgelegt und vorbereitet; die Hausinstallationen der Elektroanlagen in den Wohngebäuden bieten keine grundsätzlich umfangreichen Erweiterungsmöglichkeiten; Für die Nachrüstung von Ladeanschlüssen stehen in den Innstadtbereichen von Berlin zur Zeit nur die Kapazitätserweiterung im jeweiligen Rahmen der Hausanschlusstechnik zur Verfügung. Das sind nach unserer Recherche ca. 50 kW pro Anschluss. Dies würde eine maximale Einzelanschlussmöglichkeit von fünf gleichzeitig mit Normlast zu betreibenden Ladesäulen pro Hausanschluss ermöglichen (Gleichzeitigkeitsfaktor 1). Um mehr als fünf Ladestationen betreiben zu können, müssen die Anschlüsse gemanagt werden. Dabei geht der Gleichzeitigkeitsfaktor auf nahezu 0 zurück. Die Ladestationen werden in ihrem Verhalten zentral überwacht. Sie geben Informationen über die Ladetätigkeit, die Kapazität und den Energiebedarf der angeschlossenen Batterie dem Backend-System bekannt. Eine zentrale Steuerung erfasst diese Daten und gibt anhand von vorher festgelegten Kontingenten die Ladungsmengen und -höhen in den einzelnen Anschlussboxen frei. Dadurch wird eine direkte Leistungsverteilung nach Bedarf und Angebot in der Garage verteilt. Es kann zu keiner Überlastung der Anschlüsse kommen. Der einfachste Nachrüstaufbau kann dann mit einem Zentralzähler für die Betriebsführung der Ladeinfrastruktur bis zum Erreichen der aufgestockten Leistung betrieben werden. Wird für das Management auch die Bestandsleistung der vorhandenen Hauseinspeisung gemessen, so kann das Ladesystem zusätzlich über die freie Leistung aus den Wohnungsstromanschlüssen verfügen. In der Zukunft werden die Betriebsgeräte in den Wohnungen zunehmend steuerbarer und somit kann das Lademanagement dann auch die Verteilung der Leistung im gesamten Haus steuern. Heute ist dies allerdings nur auf die Ladeinfrastruktur beschränkt. Ein Managementsystem muss in der Größe der Gemeinschaftsanlage von vornherein auf den zu erwartenden Umfang ausgelegt werden. Der Ausbau des Gesamtsystems in dem Bereich der Ladeanschlüsse erfolgt danach bedarfsgerecht in zeitlich angepasstem Rahmen. Alle Ladepunkte müssen über kompatible Schnittstellen für Daten und Energiefluss verfügen. Es sind Universalsteuerungen für unterschietliche Wallbox-Hersteller erhältlich. Allerdings ist deren Betrieb etwas komplizierter und die Anpassungen an die Nachrüstungen aufwendiger. Zu empfehlen sind hier Lösungen von einem Hersteller aller Komponenten.

Es werden für den Aufbau der Infrastruktur sowie deren Betrieb mit Wartungen, Nutzerverwaltung und Tarifabrechnung viele Geschäftslösungen angeboten. Es gibt dabei günstige und betriebssichere aber auch viele kostenintensive Modelle. Generell muss folgende Grundlage beachtet werden: - Räumliche Ausdehnung der Anlage, Anzahl der max. möglichen Ladestellen - Nutzung der Ladepunkte nur durch den Stellplatzbesitzer oder Mehrfachnutzung - Benutzergruppenbeschränkter oder teilöffentlicher Betrieb der Anlage - Energiebilanz des ges. Hausanschlusses <100.000kWh/a! (weitere Informationen bei Bedarf) - Technischer Aufbau, Kosten für Installation, Wartung und Instandsetzung - Art und Beschaffenheit des Betreibers der ges. Anlage (kein Inselbetrieb oder Einzelanschluss) - Verwaltungsmodel (Selbstverwaltung, Fremdverwaltung, Miete der Anlage/Standort, Kosten) - Finanzierung der baulichen Anlage und des Betriebes (Besitz/Verwaltung getrennt betrachten) Angebot zum Betriebskonzept: Die WEG beauftragt die EBBi GmbH als Betreiber und Verwalter. Wir liefern und installieren auf der Grundlage VOB und VDE eine erweiterbare und anpassungsfähige Ladeinfrastruktur in der Tiefgarage. Dabei erwirbt die WEG den Gemeinschaftsteil und jeder Ladestellennutzer seine Wallbox. Finanzierungen über Grundgebühren und Tarifbeteiligungen sind möglich sowie verhandelbar. Das Betriebsrecht der Anlage üben wir beantragungsgemäß gegenüber dem Stromlieferanten freier Wahl aus. Wir rechnen alle Tarifkosten und Verwaltungsaufwände mit den jeweiligen Stellen ab. Demgegenüber rechnen wir die Ladeenergie mit einem eigenen Tarif an die Benutzer/WEG ab. Die Finanzierung muss im Rahmen eines Wirtschaftskonzeptes hinterlegt sein. Bei diesem Betriebsangebot bleiben die Verantwortung und der Besitz der Anlage bei der WEG und die Kostenentwicklung wird unabhängig selbstbestimmt. Für die konstruktive Zusammenarbeit stehen wir gern in jeder Hinsicht zur Verfügung.

Links und Verweise:

- KfW: Fördermaßnahme Elektromobilität
https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestehende-Immobilie/F%C3%B6rderprodukte/Ladestationen-f%C3%BCr-Elektroautos-Wohngeb%C3%A4ude-(440)/

- Dynamisches Lastmanagement für Elektromobilität | Schneider Electric
   YouTube https://www.youtube.com/watch?v=VzdL2O8j7hM
- Elektromobilität im Zweckbau | Schneider Electric
    YouTube https://www.youtube.com/watch?v=Q9vr0M61Db4
- Wie viele Elektroautos in einer Garage laden?
    YouTube EAL #05 Wie viele Elektroautos können in einer Tiefgarage geladen werden?
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 Lastmanagement in Gemeinschaftsanlagen in Zusammenarbeit mit dem EVU
    YouTube EAL #04 Wieso ist eine Netzintegration der Ladestationen von Elektroautos sinnvoll?
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 Ladelasten und Zeiten
    YouTube EAL #03 Wie hoch ist die ideale Ladeleistung für Elektroautos?
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ADAC-Test
    YouTube Vergleich: Wallboxen mit Lastmanagement | ADAC
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 Geregelte Ladung
    YouTube https://youtu.be/hANTc4jeavs
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 dynamisches Lastmanagement / statisches Lastmanagement
    YouTube EAL #01 Welche Varianten für ein Lastmanagement gibt es?