Steuern und schalten von Ladesäulen über den EEBUS

Bild 1. Aufbau des Demonstrators im Rahmen des enera-Projekts

Bild 1. Aufbau des Demonstrators im Rahmen des enera-Projekts

Einen wichtigen Teil des enera-Projekts bildete die Frage, wie sich die steigende Bedeutung der Elektromobilität auf das Verteilnetz auswirkt. Denn es ist leicht nachvollziehbar, dass es beispielsweise für Niederspannungsnetze eine Herausforderung ist, wenn künftig immer mehr Nutzer zu ähnlichen Zeiten abends ihre Fahrzeuge laden möchten. Als Alternative oder auch Ergänzung zu einem möglichen Netzausbau bietet sich eine intelligente Ladesteuerung an.

Sie zu realisieren, war auch der Ansatz eines enera-Teilprojekts, an dem neben EWE Netz auch die devolo AG teilnahm. Der Ansatz: Um die neuen Lasten durch Elektromobilität in die bestehende Netzinfrastruktur integrieren zu können, sollte für den Netzbetreiber eine Steuerungsmöglichkeit geschaffen werden. Denn einerseits gilt es, die Netzstabilität zu bewahren, anderseits muss sichergestellt werden, dass der (Haus-)Anschluss die maximal mögliche Kapazität bereitstellen kann.

Als Lösungsweg kann der Netzbetreiber einem Hausanschlusspunkt eine grundsätzlich maximal zulässige Bezugsleistung Pmax von zum Beispiel 30 kW zuweisen und, um drohenden Netzengpässen vorzubeugen, zugleich eine temporäre Limitierung der Bezugsleistung Plim definieren, die für eine bestimmte Zeit nicht überschritten werden darf – zum Beispiel 5 kW für die nächsten zwei Stunden.

Ein lokales Energiemanagementsystem nimmt diese beiden Vorgaben entgegen und steuert den Energiebezug der angeschlossenen Anlagen, sodass diese Vorgaben eingehalten werden. Im Demonstrationsbetrieb im Rahmen von enera wurden Ladesäulen angebunden, weitere Anlagen könnten beispielsweise Wärmepumpen sein. Die Langstreckenkommunikation zwischen der IoT-Plattform von Bosch als zentralem Energiemanagementsystem und dem IoT-Gateway erfolgt über LTE und mit den Anlagen über das Kommunikationsprotokoll EEBUS (Bild 1).

Austausch zwischen Energiemanagementsystem und Ladesäulen

Aufgabe des zentralen Energiemanagementsystems im Rahmen des Praxistests ist es, die Leistungsvorgaben des Netzbetreibers entgegenzunehmen und umzusetzen. Der Netzbetreiber setzt zunächst den Pmax-Wert für den Hausanschlusspunkt und überträgt ihn an das lokale Energiemanagementsystem, in diesem Fall ein Zähler. Dort wird ständig der Leistungswert aller Verbraucher, einschließlich der Ladesäulen, gemessen und via EEBUS an das zentrale Energiemanagementsystem gesendet. Droht eine Überlastung des Anschlusses, zum Beispiel aufgrund hohen Leistungsbedarfs, werden die Ladesäulen abgeregelt, ohne dass ein Schaden entsteht. So lässt sich vor allem bei Anschlüssen im Bestand die Ladekapazität von Elektrofahrzeugen ausbauen, ohne dass eine Verstärkung des Anschlusses unmittelbar erforderlich wird.

Droht ein lokaler Netzengpass, limitiert der Netzbetreiber für diesen Netzabschnitt und diesen Anschlusspunkt zeitlich befristet die Leistungsaufnahme Plim. Auch der Plim-Wert wird mithilfe eines IoT-Backendsystems an das lokale Energiemanagementsystem übertragen. Es verarbeitet die Nachricht und sendet einen entsprechenden Befehl an die Ladesäule. Diese reguliert daraufhin im Zusammenspiel mit dem Elektrofahrzeug die Leistungsaufnahme und quittiert dieses Verhalten wiederum dem Energiemanagementsystem, das daraufhin eine Meldung an das IoT-Backend weitergibt.

Zusätzlich zu den gesetzten Leistungswerten und Zustandsmeldungen werden die Echtzeitdaten aus dem Messsystem in das Backendsystem übertragen, um die regelkonforme Umsetzung der Leistungsvorgabe nachzuweisen.

IoT-Gateway koordiniert Kommunikation

Für die hochsichere Abwicklung der Kommunikation zwischen Ladesäulen, Zähler und IoT-Plattform kommt das IoT-Gateway von devolo zum Einsatz. Auf dem Gerät wurde ein EEBUS-Software-Stack implementiert, um die Schnittstelle zu den Ladesäulen herzustellen. Für die Datenübertragung wurde LTE gewählt – hier ermöglichen die vielfältigen Kommunikationsschnittstellen des Geräts unterschiedliche Varianten. Das Gateway unterstreicht damit im Live-Einsatz seine Flexibilität und den hohen praktischen Wert des Sicherheitsniveaus auf BSI-Level. Zudem verdeutlicht es die Schlüsselfunktion, die dem Gerät als kleiner, aber wichtiger Baustein auf unterschiedlichen Feldern von Digitalisierung und Internet der Dinge zukommt.

Dr. Anil Mengi, Vice President Strategic Positioning, devolo AG, Aachen, anil.mengi@devolo.de

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