Lastmanagement – Zähler richtig auswählen und platzieren

Für ein zuverlässig arbeitendes Lastmanagement ist entscheidend, welche elektrische Grenze überwacht werden soll und an welchem Punkt diese Belastung gemessen wird.

Der Zähler sollte deshalb nicht einfach möglichst nah an den Ladestationen installiert werden. Entscheidend ist vielmehr, dass er die tatsächliche elektrische Belastung an dem Punkt erfasst, dessen Strom- oder Leistungsgrenze geschützt werden soll.

GrundsatzDer Zähler sollte möglichst an dem elektrischen Punkt messen, dessen maximale Belastung durch das Lastmanagement eingehalten werden soll. Dabei sollten alle Verbraucher erfasst werden, die diese Belastungsgrenze beeinflussen.

Schnelle Entscheidungshilfe – Brauche ich einen physischen Zähler?

1. Welche elektrische Grenze soll geschützt werden?

Bestimmen Sie zuerst den relevanten Punkt, beispielsweise:

Hausanschluss
Hauptverteilung
Unterverteilung
Zuleitung zum Ladepark
einzelne Ladegruppe

Der Zähler sollte möglichst genau diese elektrische Belastung erfassen.

2. Gibt es hinter dieser Grenze weitere Verbraucher?

→ Nach Möglichkeit einen physischen Stromzähler einsetzen, der auch diese Verbraucher erfasst.

Beispiele:

Wärmepumpe
Beleuchtung
Maschinen
Gebäudetechnik
andere elektrische Verbraucher

Nein

→ Eine Berechnung aus den Werten der Ladestationen kann grundsätzlich ausreichend sein.

3. Handelt es sich um eine DC-Ladestation?

→ Prüfen Sie, welche Leistung die Ladestation an das SmartDog® übermittelt.

Wird lediglich die DC-Leistung zum Fahrzeug übertragen, sollte für die Überwachung der tatsächlichen Netzbelastung nach Möglichkeit ein physischer Stromzähler auf der AC-Seite verwendet werden.

Nein

→ Weiter mit der Prüfung der verfügbaren Messwerte.

4. Liefert die Wallbox zuverlässige tatsächliche Messwerte?

→ Eine Berechnung aus Ist-Werten kann verwendet werden, sofern keine weiteren Verbraucher berücksichtigt werden müssen.

Nein oder nicht ausreichend

→ Nach Möglichkeit einen physischen Stromzähler vor der einzelnen Ladestation oder vor der gesamten Ladegruppe einsetzen.

5. Sind nur Soll-Werte verfügbar?

→ Eine Berechnung aus Soll-Werten kann verwendet werden, wenn keine bessere Messmöglichkeit vorhanden ist.

Dabei beachten:

keine zusätzlichen Verbraucher werden berücksichtigt,
es handelt sich nicht um eine reale Messung,
eine Leistungsbegrenzung ist bei diesem Zählertyp nicht möglich.

6. Gibt es mehrere relevante elektrische Grenzen?

→ Mehrere Zähler innerhalb einer Zählerkette verwenden.

Beispiel:

Hausanschluss 100 A → Unterverteilung 63 A → Ladegruppe 40 A

Alle drei Grenzen können dadurch gleichzeitig berücksichtigt werden.

FaustregelWenn eine tatsächliche elektrische Grenze zuverlässig geschützt werden soll, ist ein geeigneter physischer Stromzähler am betreffenden Messpunkt die bevorzugte Lösung.

Warum ist der Einbauort wichtig?

Das SmartDog® Lastmanagement verwendet die Werte der Zählerkette, um zu bestimmen, wie viel Strom beziehungsweise Leistung für die Ladestationen noch zur Verfügung steht.

Wird ein Zähler an der falschen Stelle eingebaut, können Verbraucher fehlen, die dieselbe:

Leitung,
Sicherung,
Unterverteilung,
oder Anschlussleistung

belasten.

Das Lastmanagement würde dann eine geringere Belastung erkennen, als tatsächlich vorhanden ist.

Welche elektrische Grenze soll geschützt werden?

Vor der Auswahl eines Zählers sollte zuerst festgelegt werden, welche elektrische Begrenzung eingehalten werden muss.

Typische Beispiele sind:

Hausanschluss
Hauptsicherung
Unterverteilung
Zuleitung zu einem Ladepark
Absicherung einer einzelnen Ladegruppe
maximale Anschlussleistung
maximale Leistung eines bestimmten Anlagenteils

Der Zähler sollte möglichst so angeordnet werden, dass genau die Verbraucher erfasst werden, die diese Begrenzung gemeinsam belasten.

Nicht die Entfernung zur Ladestation entscheidetDer beste Einbauort ist nicht automatisch direkt vor der Wallbox. Entscheidend ist der elektrische Punkt, dessen Belastungsgrenze überwacht werden soll.

Beispiel: Zähler nur vor den Ladestationen

Angenommen, eine Unterverteilung ist mit 63 A abgesichert.

An dieser Unterverteilung befinden sich:

mehrere Ladestationen
eine Wärmepumpe
Beleuchtung
weitere Gebäudeverbraucher

Wird der Stromzähler ausschließlich direkt vor den Ladestationen installiert, erfasst er nur deren Verbrauch.

Vereinfacht:

Unterverteilung 63 A
   ├── Wärmepumpe
   ├── Beleuchtung
   ├── weitere Verbraucher
   │
   └── Stromzähler
          ↓
      Ladestationen

Wärmepumpe, Beleuchtung und weitere Verbraucher befinden sich zwar hinter derselben 63-A-Grenze, werden vom Zähler aber nicht erfasst.

Unvollständige MessungLiegen weitere Verbraucher hinter derselben elektrischen Begrenzung, sollten diese nach Möglichkeit ebenfalls vom verwendeten Stromzähler erfasst werden.

Besser: Zähler vor der gesamten Unterverteilung

Soll die 63-A-Absicherung der Unterverteilung geschützt werden, sollte der Zähler am Eingang dieser Unterverteilung messen.

Hauptverteilung
      ↓
Stromzähler
      ↓
Unterverteilung 63 A
   ├── Ladestation 1
   ├── Ladestation 2
   ├── Wärmepumpe
   ├── Beleuchtung
   └── weitere Verbraucher

Dadurch erfasst der Zähler die gesamte relevante Belastung.

Steigt beispielsweise der Verbrauch der Wärmepumpe, erkennt das SmartDog® die zusätzliche Belastung und kann die Ladeleistung reduzieren.

Sinkt der Verbrauch wieder, kann die frei gewordene Leistung erneut für die Ladestationen verwendet werden.

Tatsächliche Belastung berücksichtigenEin physischer Stromzähler ermöglicht es dem Lastmanagement, auch Verbraucher zu berücksichtigen, die selbst nicht Bestandteil des Lastmanagements sind.

Beispiel: Hausanschluss schützen

Soll verhindert werden, dass der gesamte Hausanschluss überlastet wird, sollte ein geeigneter Zähler den gesamten relevanten Netzbezug erfassen.

Netzanschluss
      ↓
Stromzähler
      ↓
Hauptverteilung
   ├── Gebäudeverbrauch
   ├── Wärmepumpe
   ├── Maschinen
   └── Ladestationen

Das Lastmanagement kann die Ladestationen reduzieren, sobald andere Verbraucher einen größeren Anteil der verfügbaren Anschlussleistung benötigen.

Beispiel: Eigene Unterverteilung nur für Ladestationen

Versorgt eine separate Unterverteilung ausschließlich die vom Lastmanagement gesteuerten Ladestationen, ist die Situation einfacher.

Hauptverteilung
      ↓
Unterverteilung Ladepark
   ├── Ladestation 1
   ├── Ladestation 2
   ├── Ladestation 3
   └── Ladestation 4

Sind keine zusätzlichen Verbraucher vorhanden und stellen die Ladestationen zuverlässige tatsächliche Messwerte bereit, kann unter Umständen auf einen zusätzlichen Gruppenzähler verzichtet und mit berechneten Ist-Werten gearbeitet werden.

Messwerte der Ladestationen prüfenDass ausschließlich Ladestationen an einer Zuleitung angeschlossen sind, bedeutet nicht automatisch, dass kein physischer Zähler erforderlich ist. Entscheidend ist zusätzlich, welche Messwerte die verwendeten Ladestationen tatsächlich bereitstellen.

Besonderheit bei DC-Ladestationen

Bei DC-Ladestationen muss besonders darauf geachtet werden, welcher Leistungswert vom Gerät bereitgestellt beziehungsweise an das SmartDog® übertragen wird.

Viele DC-Ladestationen stellen hauptsächlich die DC-Ladeleistung zum Fahrzeug bereit.

Für die Belastung der elektrischen Anlage ist jedoch die Leistung relevant, die auf der AC-Seite aus dem Netz aufgenommen wird.

Durch die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom entstehen Verluste.

Vereinfacht:

AC-Leistung aus dem Netz
        ↓
AC/DC-Wandlung
        ↓
Umwandlungsverluste
        ↓
DC-Leistung zum Fahrzeug

Die tatsächliche aus dem Netz aufgenommene Leistung kann daher höher sein als die an das Fahrzeug abgegebene DC-Leistung.

DC-Leistung ist nicht automatisch NetzbezugsleistungWird für das Lastmanagement ausschließlich die DC-Ausgangsleistung der Ladestation verwendet, können die Verluste der AC/DC-Wandlung unberücksichtigt bleiben. Für die Überwachung einer elektrischen Anschlussgrenze ist die tatsächliche Belastung auf der AC-Seite entscheidend.

Physischer Zähler bei DC-Ladestationen

Soll beispielsweise die Zuleitung oder Unterverteilung einer DC-Ladestation geschützt werden, kann ein vorgeschalteter Stromzähler auf der AC-Seite sinnvoll sein.

Netz / Unterverteilung
        ↓
physischer Stromzähler
        ↓
DC-Ladestation
        ↓
AC/DC-Wandlung
        ↓
Fahrzeug

Der Zähler erfasst dadurch die tatsächliche elektrische Belastung, die durch die Ladestation auf der Netzseite entsteht.

AC-seitige MessungEin physischer Zähler vor einer DC-Ladestation kann die tatsächliche Netzaufnahme einschließlich der Verluste der Leistungselektronik erfassen.

Wallboxen ohne geeignete interne Messwerte

Auch bei AC-Wallboxen kann ein zusätzlicher physischer Stromzähler sinnvoll oder erforderlich sein.

Nicht jede Ladestation besitzt einen für das Lastmanagement nutzbaren internen Strom- oder Energiezähler.

Je nach Gerät stehen möglicherweise:

keine tatsächlichen Stromwerte,
keine ausreichenden Leistungswerte,
nur Soll-Werte,
oder für das Lastmanagement nicht ausreichend nutzbare Messwerte

zur Verfügung.

In diesem Fall sollte die Belastung nicht ausschließlich aus den Angaben der Ladestation abgeleitet werden.

Zähler vor einer einzelnen Wallbox

Soll die tatsächliche Belastung einer einzelnen Ladestation erfasst werden, kann der Zähler direkt vor dieser Ladestation installiert werden.

Unterverteilung
      ↓
Stromzähler
      ↓
Wallbox

Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn die Wallbox selbst keine brauchbaren Ist-Werte bereitstellt.

Zähler vor einer Ladegruppe

Werden mehrere Wallboxen gemeinsam versorgt, kann ein Zähler vor der gesamten Ladegruppe sinnvoller sein.

Unterverteilung
      ↓
Stromzähler
      ↓
Ladegruppe
   ├── Wallbox 1
   ├── Wallbox 2
   ├── Wallbox 3
   └── Wallbox 4

Der Zähler erfasst dann die tatsächliche Gesamtbelastung der gesamten Ladegruppe – unabhängig davon, welche Messwerte die einzelnen Wallboxen selbst bereitstellen.

Bei welchen Ladestationen wird ein zusätzlicher Zähler empfohlen?

Ob ein zusätzlicher physischer Zähler sinnvoll ist, hängt vom jeweiligen Ladestationsmodell und den vom Gerät bereitgestellten Daten ab.

Typische Fälle sind:

DC-Ladestationen, bei denen nur die DC-Ausgangsleistung zur Verfügung steht,
Wallboxen ohne integrierten nutzbaren Stromzähler,
Ladestationen ohne geeignete Ist-Werte,
Ladestationen mit unzureichenden oder ungeeigneten Messwerten,
Installationen, bei denen zusätzliche Verbraucher berücksichtigt werden müssen.

Übersicht: Ladestationen, bei denen ein zusätzlicher Stromzähler empfohlen wird

Geräteliste in VorbereitungEine gerätespezifische Übersicht wird ergänzt. Darin wird aufgeführt, bei welchen Ladestationen für das Lastmanagement ein zusätzlicher physischer Stromzähler empfohlen beziehungsweise benötigt wird.

Mehrere elektrische Grenzen gleichzeitig berücksichtigen

In größeren Anlagen gibt es häufig mehrere elektrische Engstellen.

Beispielsweise:

Hausanschluss
100 A
   ↓
Zähler 1
   ↓
Hauptverteilung
   ↓
Unterverteilung Ladepark
63 A
   ↓
Zähler 2
   ↓
Ladegruppe
40 A
   ↓
Zähler 3
   ↓
Ladestationen

Für solche Anlagen können mehrere Zähler innerhalb einer Zählerkette verwendet werden.

Beispielsweise:

Messpunkt	Begrenzung
Hausanschluss	100 A
Unterverteilung	63 A
Ladegruppe	40 A

Auch wenn am Hausanschluss noch ausreichend Reserve vorhanden ist, darf die Unterverteilung weiterhin ihre Grenze von 63 A und die Ladegruppe ihre Grenze von 40 A nicht überschreiten.

Mehrere Grenzen absichernMit einer Zählerkette können übergeordnete und untergeordnete elektrische Grenzen gleichzeitig für die Regelung berücksichtigt werden.

Echter Stromzähler oder berechneter Zähler?

Innerhalb einer Zählerkette können unterschiedliche Arten von Messwerten verwendet werden.

Eigenschaft	Echter Stromzähler	Berechnung aus Ist-Werten	Berechnung aus Soll-Werten
Physischer Zähler notwendig	Ja	Nein	Nein
Tatsächliche Messung am Einbauort	Ja	Nein	Nein
Tatsächliche Werte der Ladestationen	indirekt enthalten	Ja	Nein
Zusätzliche Verbraucher erfassbar	Ja	Nein	Nein
Grundlage	reale Messung	gemeldete Ist-Werte	vorgegebene Soll-Werte
Leistungsbegrenzung	möglich	abhängig von verfügbaren Daten	nicht möglich

Wann sollte ein echter Stromzähler verwendet werden?

Ein echter Stromzähler sollte nach Möglichkeit verwendet werden, wenn:

eine konkrete elektrische Grenze geschützt werden soll,
sich hinter dem Messpunkt weitere Verbraucher befinden,
die tatsächliche Belastung einer Unterverteilung relevant ist,
eine DC-Ladestation keine geeignete AC-seitige Leistung bereitstellt,
eine Wallbox keine zuverlässigen Ist-Werte liefert,
Strom- und Leistungswerte zuverlässig erfasst werden sollen,
sich die Belastung durch andere Verbraucher regelmäßig verändert.

EmpfehlungIst an einem relevanten elektrischen Messpunkt ein geeigneter physischer Stromzähler vorhanden oder kann dort einer installiert werden, bietet dieser in der Regel die beste Grundlage für die Regelung.

Wann reicht eine Berechnung aus Ist-Werten?

Eine Berechnung aus den Ist-Werten der Ladestationen kann sinnvoll sein, wenn:

kein physischer Gruppenzähler vorhanden ist,
ausschließlich die Ladestationen berücksichtigt werden müssen,
keine weiteren Verbraucher hinter der betrachteten Grenze vorhanden sind,
die Ladestationen zuverlässige tatsächliche Ist-Werte bereitstellen.

Zusätzliche Verbraucher können dabei nicht berücksichtigt werden.

Weitere Informationen: Zählerkette – Berechnung aus Ist-Werten

Wann wird aus Soll-Werten berechnet?

Bei dieser Variante berechnet das SmartDog® die Belastung anhand der vorgegebenen Werte der Ladestationen.

Dabei werden:

keine zusätzlichen Verbraucher berücksichtigt,
keine tatsächlichen Werte am elektrischen Messpunkt gemessen.

Außerdem ist bei diesem berechneten Zählertyp keine Leistungsbegrenzung möglich.

Eingeschränkte MessgrundlageEine Berechnung aus Soll-Werten sollte nur verwendet werden, wenn keine geeignetere Messmöglichkeit vorhanden ist.

Weitere Informationen: Zählerkette – Berechnung aus Soll-Werten

Entscheidung nach Messpunkt

Als praktische Orientierung kann folgende Reihenfolge verwendet werden:

Situation	Empfehlung
Weitere Verbraucher hinter der Grenze	Physischer Zähler
DC-Ladestation, nur DC-Leistung verfügbar	Physischer Zähler auf AC-Seite
Wallbox ohne zuverlässige Ist-Werte	Physischer Zähler
Mehrere Wallboxen ohne geeignete Ist-Werte	Physischer Zähler vor der Gruppe
Nur Ladestationen und gute Ist-Werte vorhanden	Berechnung aus Ist-Werten möglich
Nur Soll-Werte verfügbar	Berechnung aus Soll-Werten als eingeschränkte Variante
Mehrere elektrische Grenzen	Mehrere Zähler in einer Zählerkette

FaustregelJe näher die für das Lastmanagement verwendeten Werte an der tatsächlichen elektrischen Belastung der zu schützenden Anlage liegen, desto zuverlässiger kann die verfügbare Ladeleistung bestimmt werden.

Globalzähler und § 14a EnWG

Für die normale Regelung über Zählerketten wird nicht grundsätzlich ein Globalzähler für den Netzbezug benötigt.

Werden jedoch Reduktionsbefehle des Energieversorgers über die Fernwirktechnik verwendet, wird ein Zähler für den Netzbezug benötigt, der zusätzlich als Globalzähler hinterlegt ist.

EVU-ReduktionBei einer Reduktion über Fernwirktechnik muss ein geeigneter Netzbezugszähler vorhanden und als Globalzähler konfiguriert sein.

Planung einer neuen Anlage

Für eine neue Lastmanagement-Anlage empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:

Elektrischen Aufbau der Anlage prüfen.
Relevante Sicherungen, Leitungen und Anschlussgrenzen ermitteln.
Festlegen, welche Grenzen durch das Lastmanagement geschützt werden sollen.
Prüfen, welche Verbraucher die jeweilige Grenze belasten.
Prüfen, welche Messwerte die verwendeten Ladestationen tatsächlich bereitstellen.
Bei DC-Ladestationen prüfen, ob die AC-seitige Netzaufnahme verfügbar ist.
Geeignete elektrische Messpunkte festlegen.
Nach Möglichkeit physische Stromzähler an kritischen Messpunkten einsetzen.
Berechnete Zähler nur dort verwenden, wo deren Messgrundlage ausreichend ist.
Bei mehreren relevanten Grenzen eine entsprechende Zählerkette aufbauen.
Passende Strom- und Leistungsgrenzen konfigurieren.
Die Funktion anschließend unter realer Last prüfen.

Vor der Inbetriebnahme kontrollieren

Prüfen Sie abschließend:

Welche elektrische Grenze wird mit jedem Zähler geschützt?
Werden alle relevanten Verbraucher erfasst?
Stimmen Zählerposition und elektrische Struktur überein?
Liefern die Ladestationen zuverlässige Ist-Werte?
Wird bei DC-Ladestationen die tatsächliche AC-seitige Belastung berücksichtigt?
Sind die Stromgrenzen korrekt eingestellt?
Sind die Leistungsgrenzen korrekt eingestellt?
Ist festgelegt, bei welchen Grenzen eine Abschaltung erlaubt ist?
Werden bei mehreren Engstellen alle notwendigen Zähler in der Zählerkette berücksichtigt?

Elektrische AuslegungDas SmartDog® Lastmanagement ersetzt keine fachgerechte elektrische Planung. Absicherungen, Leitungsquerschnitte, Anschlussleistungen und zulässige Belastungen müssen entsprechend der tatsächlichen Anlage ausgelegt und geprüft werden.

Weitere Informationen

Lastmanagement mit Zählerketten