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 wie die tatsächliche Belastung an welchemdiesem Punkt diese Belastung gemessenermittelt wird.

DerEin physischer Stromzähler liefert dem SmartDog® die tatsächlichen Strom- und Leistungswerte am jeweiligen Messpunkt. Dadurch ist die Regelung weniger von den Messwerten, der Phasenbelegung und den technischen Eigenschaften der einzelnen Ladestationen abhängig.

EmpfehlungIm Zweifel sollte ein physischer Stromzähler am relevanten elektrischen Messpunkt eingesetzt werden. Je mehr relevante Belastungsgrenzen durch echte Zähler erfasst werden, desto eindeutiger und robuster kann das Lastmanagement arbeiten.

Schnellentscheidung

Weitere Verbraucher am gleichen StrangBefinden sich neben den Ladestationen weitere Verbraucher hinter derselben zu überwachenden elektrischen Grenze, muss ein physischer Stromzähler eingesetzt werden. Nur so kann deren tatsächliche Belastung vom Lastmanagement berücksichtigt werden.

Grundsatz für den Einbauort

Ein Stromzähler sollte dort installiert werden, wo die zu schützende elektrische Belastungsgrenze tatsächlich gemessen werden kann.

Entscheidend ist also nicht, dass sich der Zähler möglichst nah an deneiner LadestationenLadestation installiertbefindet.

Entscheidend istist:

dass

Welche erSicherung, dieLeitung, tatsächliche elektrische Belastung an dem Punkt erfasst, dessen Strom-Unterverteilung oder LeistungsgrenzeAnschlussleistung geschützt werden soll.

GrundsatzDer Zähler sollte möglichst an dem elektrischen Punkt messen, dessen maximale Belastungsoll 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 genaualle Verbraucher erfassen, die diese elektrische Belastung erfassen.

2. Gibt es hinter dieser Grenze weiteregemeinsam 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 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 Beispielezu überwachende Punkte sind:

• Hausanschluss
• HauptsicherungHauptverteilung
• Unterverteilung
• Zuleitung zu einem Ladepark
• Absicherung einer einzelnen Ladegruppe
• maximalebegrenzte Anschlussleistung
• maximaleeinzelne Leistungelektrische eines bestimmten AnlagenteilsAnlagenteile

DerFür jeden relevanten Messpunkt können innerhalb der Zählerhlerkette sollteeigene möglichstStrom- sound angeordnetLeistungsbegrenzungen werden,hinterlegt dasswerden.

Weitere Verbraucher erfasstam werden,gleichen dieStrang

Befinden sich hinter derselben elektrischen 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 vorneben den Ladestationen

Angenommen,Weitere eineVerbraucher können beispielsweise sein:

• Wärmepumpen
• Maschinen
• Beleuchtung
• Gebäudetechnik
• Heizsysteme
• Produktionsanlagen
• sonstige elektrische Verbraucher

Die Ladestationen kennen den Verbrauch dieser Geräte nicht.

Beispiel

Eine Unterverteilung ist mit 63 A abgesichert.

An dieser UnterverteilungDaran 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
   ├── Ladestation 1
   ├── Ladestation 2
   ├── Wärmepumpe
   ├── Beleuchtung
   ├└── weitere Verbraucher
│
   └── Stromzähler
          ↓
      Ladestationen

Würde das Lastmanagement nur die Messwerte der Ladestationen berücksichtigen, wären Wärmepumpe, Beleuchtung und weitere Verbraucher befindenunbekannt.

Die zwartatsächliche hinterBelastung derselbenkönnte 63-A-Grenze,beispielsweise werdenso vomaussehen:

Ladestationen:        35 A
weitere Verbraucher: 20 A
--------------------------
tatsächliche Last:    55 A

Ohne einen Zähler aberwürde nichtdas erfasst.Lastmanagement nur die 35 A der Ladestationen kennen.

Richtige Position

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

Besser:Der Zähler wird deshalb vor der gesamten Unterverteilung

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

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

DadurchDamit erfasst der Zähler die gesamte relevante Belastung.

Steigt beispielsweise der Verbrauch der Wärmepumpe, erkenntkennt das SmartDog® die zusätzlichetatsächliche Belastung undder kann die Ladeleistung reduzieren.Unterverteilung.

SinktZähler dererforderlichSobald Verbrauchweitere wieder,Verbraucher kanndieselbe dieüberwachte freielektrische gewordeneGrenze Leistung erneut fürwie die Ladestationen belasten, ist die ausschließliche Berechnung aus den Ladestationswerten nicht ausreichend. An diesem Messpunkt muss ein physischer Stromzähler 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 mussempfehlen besonderswir daraufgrundsätzlich geachtet werden,einen 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 vorgeschalteterphysischen Stromzähler auf der AC-Seite.

Der sein.Hintergrund ist die Leistungselektronik der Ladestation.

Die elektrische Energie wird zunächst als Wechselstrom aus dem Netz aufgenommen und anschließend innerhalb der DC-Ladestation in Gleichstrom für das Fahrzeug umgewandelt.

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

DerBei Zählerdieser erfasstUmwandlung dadurchentstehen Verluste.

Die an das Fahrzeug abgegebene DC-Leistung entspricht deshalb nicht zwingend der Leistung, die die Ladestation tatsächlich auf der AC-Seite aus dem Netz aufnimmt.

DC-Leistung ist nicht gleich NetzaufnahmeFür die Belastung von Sicherungen, Leitungen und Netzanschlüssen ist die AC-seitige Leistungsaufnahme relevant. Die an das Fahrzeug abgegebene DC-Leistung kann aufgrund der Wandlungsverluste niedriger sein.

Beispiel

Eine DC-Ladestation gibt beispielsweise eine bestimmte Leistung an das Fahrzeug ab.

Zusätzlich benötigt die Ladestation Leistung für:

• AC/DC-Wandlung
• Leistungselektronik
• Kühlung
• Steuerung
• weitere interne Verbraucher

Für das Lastmanagement ist deshalb die tatsächliche elektrischeAC-seitige Belastung,Netzbelastung dieentscheidend.

Empfehlung diebei LadestationDC-LadestationenDC-Ladestationen sollten für das Lastmanagement nach Möglichkeit über einen geeigneten vorgeschalteten physischen Stromzähler auf der NetzseiteAC-Seite entsteht.erfasst werden.

Reine AC-Ladegruppe

Bei einer reinen Gruppe aus AC-Ladestationen kann ein Betrieb ohne zusätzlichen Gruppenzähler möglich sein.

Voraussetzung ist, dass:

• die Ladestationen die benötigten Ist-Werte bereitstellen,
• sich am betrachteten Strang keine weiteren Verbraucher befinden,
• und die Phasenbelegung bei der Planung korrekt berücksichtigt wird.

Beispiel:

Unterverteilung Ladepark
   ├── AC-Wallbox 1
   ├── AC-Wallbox 2
   ├── AC-Wallbox 3
   └── AC-Wallbox 4

Sind ausschließlich diese Ladestationen vorhanden, kann das SmartDog® die Belastung grundsätzlich aus deren Messwerten ermitteln.

AC-seitigeLadegruppe Messungohne zusätzlichen ZählerEine reine AC-Ladegruppe kann ohne zusätzlichen Gruppenzähler geregelt werden, wenn geeignete Ist-Werte der Ladestationen zur Verfügung stehen und keine weiteren Verbraucher berücksichtigt werden müssen.

Besonderheit: Phasenrotation bei mehreren AC-Ladestationen

Bei mehreren AC-Ladestationen muss zusätzlich die Phasenzuordnung beachtet werden.

Die Phasen können an unterschiedlichen Ladestationen rotiert angeschlossen sein.

Beispiel:

Ladestation 1:
L1 → Netz L1
L2 → Netz L2
L3 → Netz L3

Ladestation 2:
L1 → Netz L2
L2 → Netz L3
L3 → Netz L1

Ladestation 3:
L1 → Netz L3
L2 → Netz L1
L3 → Netz L2

Diese Rotation kann sinnvoll sein, um die Netzphasen gleichmäßiger zu belasten.

Für eine Berechnung ohne physischen Gruppenzähler entsteht dabei jedoch eine Besonderheit.

Dreiphasig ladende Fahrzeuge

Laden alle angeschlossenen Fahrzeuge dreiphasig, spielt die Phasenrotation für die Gesamtbetrachtung eine geringere Rolle.

Die Last verteilt sich auf alle drei Phasen.

In einer reinen AC-Ladegruppe kann deshalb eine Regelung anhand der Messwerte der einzelnen Ladestationen gut möglich sein.

Ein- und zweiphasig ladende Fahrzeuge

Anders sieht es aus, wenn Fahrzeuge nur ein- oder zweiphasig laden.

Dies kann beispielsweise bei bestimmten:

• Hybridfahrzeugen,
• Plug-in-Hybriden,
• oder Elektrofahrzeugen mit ein- beziehungsweise zweiphasigem Onboard-Lader

auftreten.

Dann können die von verschiedenen Ladestationen als L1, L2 oder L3 gemeldeten Werte aufgrund der Phasenrotation tatsächlich auf unterschiedlichen Netzphasen liegen.

Beispiel

Angenommen, fünf Ladestationen melden jeweils einen Strom auf ihrer internen beziehungsweise zugeordneten L1.

Ohne Kenntnis beziehungsweise Berücksichtigung der tatsächlichen Phasenrotation könnten diese Werte vereinfacht addiert werden:

Wallbox 1 L1
+ Wallbox 2 L1
+ Wallbox 3 L1
+ Wallbox 4 L1
+ Wallbox 5 L1

Elektrisch können diese Ströme aufgrund der Phasenrotation jedoch tatsächlich auf:

Netz L1
Netz L2
Netz L3

verteilt sein.

Das Lastmanagement könnte dadurch eine einzelne Phase rechnerisch als stärker belastet betrachten, als sie am Netzanschlusspunkt tatsächlich ist.

Die Folge:

Die Ladeleistung kann früher reduziert werden, obwohl auf den tatsächlichen Netzphasen noch zusätzliche Reserve vorhanden wäre.

Phasenrotation und einphasige FahrzeugeBei mehreren phasenrotierten AC-Ladestationen und ein- oder zweiphasig ladenden Fahrzeugen empfehlen wir einen physischen Gruppenzähler. Dieser misst die tatsächliche Belastung der Netzphasen unabhängig von der internen Phasenzuordnung der einzelnen Ladestationen.

Warum hilft hier ein physischer Zähler?

Ein physischer Zähler vor einerder DC-LadestationLadegruppe kannsieht direkt die tatsächlichechlichen Netzaufnahme einschließlich der Verluste der Leistungselektronik erfassen.Netzphasen:

Wallboxen

Netz
 ohne↓
geeignete interne Messwerte

Unterverteilung
      ↓
Stromzähler
      ↓
Wallbox

Unterverteilung
      ↓
Stromzähler]
 ↓
Ladegruppe
 ├── Wallbox 1
 ├── Wallbox 2
 ├── Wallbox 3
 ├── Wallbox 4
 └── Wallbox 45

L1 = 42 A
L2 = 38 A
L3 = 40 A

Hausanschluss
max. 100 A
    ↓
[ Zähler 1 ]
    ↓
Hauptverteilung
    ↓
Unterverteilung Ladepark
max. 63 A
    ↓
[ Zähler 2 ]
    ↓
Ladegruppe
max. 40 A
   ↓
Zähler 3
    ↓
Ladestationen