Lastmanagement – Zähler richtig auswählen und platzieren
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?
Ja
→ 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?
Ja
→ 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?
Ja
→ 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?
Ja
→ 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 dieselbedieselbe:
- Leitung,
- Sicherung,
- Unterverteilung,
- oder Anschlussleistung
belasten.
Das Lastmanagement würde dann eine geringere Belastung erkennen, als tatsächlich vorhanden ist.
Beispiel:Welche Zählerelektrische nur vor den Ladestationen
Angenommen, eine Unterverteilung ist mit 63 A abgesichert.
An dieser Unterverteilung befinden sich:
mehrere Ladestationeneine WärmepumpeBeleuchtungweitere Gebäudeverbraucher
Wird der Zähler ausschließlich direkt vor den Ladestationen installiert, erfasst er nur deren Verbrauch.
Die anderen Verbraucher bleiben für das Lastmanagement unsichtbar.
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 sitzen.
Dadurch werden beispielsweise gleichzeitig erfasst:
LadestationenWärmepumpeBeleuchtungMaschinenweitere Verbraucher der Unterverteilung
Steigt der Verbrauch eines anderen Gerätes, erkennt das SmartDog® die zusätzliche Belastung und kann die Ladeleistung entsprechend 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 nicht selbst Bestandteil des Lastmanagements sind.
Welcher PunktGrenze soll geschützt werden?
Vor der Auswahl deseines 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.
BeispielBeispiel: 1: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.
Beispiel:
Netzanschluss
→↓
ZäStromzähler
→↓
Hauptverteilung
→ Verbraucher und Ladestationen
Der Zähler berücksichtigt dadurch beispielsweise:
allgemeinen├── Gebäudeverbrauch- ├── Wä
rmepumpenrmepumpe
- ├── Maschinen
- └── Ladestationen
weitere elektrische Verbraucher
Das Lastmanagement kann die Ladestationen reduzieren, sobald andere Verbraucher einen größeren Anteil der verfügbaren Anschlussleistung benötigen.
Beispiel 2: Unterverteilung schützen
Soll ausschließlich eine bestimmte Unterverteilung geschützt werden, sollte der Zähler am Eingang dieser Unterverteilung messen.
Beispiel:
Hauptverteilung → Zähler → Unterverteilung 63 A → Ladestationen und weitere Verbraucher
Für diesen Zähler kann anschließend beispielsweise eine Strombegrenzung von:
63 A
hinterlegt werden.
Das Lastmanagement reduziert die Ladestationen, bevor die Belastung der Unterverteilung dauerhaft über diese Grenze steigt.
Beispiel 3: Eigene ZuleitungUnterverteilung 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 anvor dieserder Zuleitunggesamten ausreichendLadegruppe sinnvoller sein.
Unterverteilung
↓
Stromzähler
↓
Ladegruppe
├── Wallbox 1
├── Wallbox 2
├── Wallbox 3
└── Wallbox 4
DaDer sichZähler hintererfasst diesemdann Messpunktdie keinetatsächliche Gesamtbelastung der gesamten Ladegruppe – unabhängig davon, welche Messwerte die einzelnen Wallboxen selbst bereitstellen.
Bei welchen Ladestationen wird ein zusätzlichentzlicher 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
befinden,berücksichtigtentsprichtwerdendiemüssen.
KeineGeräteliste zusätzlichenin VerbraucherVorbereitungWerdenEine übergerätespezifische eineÜbersicht Zuleitungwird ausschließlichergänzt. dieDarin vomwird aufgeführt, bei welchen Ladestationen für das Lastmanagement geregeltenein Ladestationenzusätzlicher versorgt,physischer kannStromzähler dieempfohlen Messungbeziehungsweise direktbenötigt an dieser Zuleitung sinnvoll sein.wird.
Mehrere elektrische Grenzen gleichzeitig berücksichtigen
In größeren Anlagen gibt es häufig nichtmehrere nurelektrische eine relevante Begrenzung.Engstellen.
Beispielsweise kann gelten:Beispielsweise:
Hausanschlussmaximal100 A ↓
- Zähler 1
↓
Hauptverteilung
↓
Unterverteilung
maximalLadepark 63 A ↓
einzelneZähler 2 ↓ Ladegruppemaximal40 A ↓
Für solche Anlagen können mehrere Zähler innerhalb einer Zählerkette verwendet werden.
Das SmartDog® berücksichtigt dann die unterschiedlichen Messpunkte und deren jeweilige Begrenzungen.Beispielsweise:
Beispiel
| Messpunkt | Begrenzung |
|---|---|
| Hausanschluss | 100 A |
| Unterverteilung | 63 A |
| Ladegruppe | 40 A |
Auch wenn am Hausanschluss beispielsweise noch ausreichend LeistungReserve verfügbarvorhanden ist, darf die LadegruppeUnterverteilung weiterhin ihre eigeneGrenze 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 ZählertypenArten von Messwerten verwendet werden.
Grundsätzlich stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
| Berechnung aus Soll-Werten | |||
|---|---|---|---|
| Ja | Nein | ||
| Ja | Nein | Nein | |
| Tatsächliche Werte der Ladestationen | indirekt enthalten | Ja | Nein |
| Ja | 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 istsollte nach Möglichkeit zuverwendet bevorzugen,werden, wenn:
- eine konkrete elektrische
BegrenzungGrenze 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
betrachtetberücksichtigt werden müssen, - keine weiteren Verbraucher hinter der
zu betrachtendenbetrachteten Grenze vorhanden sind, - die Ladestationen
geeignetezuverlässige 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 ausanhand dender Stromvorgabenvorgegebenen Werte der Ladestationen.
DieseDabei Variante berücksichtigt:werden:
- keine zusätzlichen
Verbraucher,Verbraucher berücksichtigt, - keine tatsä
chlichechlichenBelastungWerte am elektrischenMesspunkt.Messpunkt gemessen.
ZusätzlichAußerdem 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
EntscheidungshilfeEntscheidung nach Messpunkt
Als praktische Orientierung kann folgende Reihenfolge verwendet werden:
1.
| Situation | Empfehlung |
|---|---|
Weitere
|
Physischer |
| DC-Ladestation, |
Physischer Zähler |
| Wallbox ohne zuverlässige Ist-Werte | Physischer Zähler |
| Mehrere Wallboxen ohne geeignete Ist-Werte | Physischer Zähler vor der |
Nur Ladestationen
|
Berechnung aus Ist-Werten |
| Nur |
Berechnung aus Soll-Werten
|
| Mehrere elektrische |
Mehrere Zähler |
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
dieserGrenzen durch das Lastmanagement geschützt werden sollen. - Prüfen, welche
zusätzlichenVerbraucher 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
diesenkritischen Messpunkten einsetzen. Nur dort berechneteBerechnete Zähler nur dort verwenden, woeinederenrealeMessgrundlageMessung nicht erforderlich oder nicht vorhandenausreichend ist.BenötigteBeiZählermehrereninnerhalbrelevantenderGrenzenjeweiligeneine entsprechende Zählerkettezusammenstellen.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.