Lademanagement für Parkanlagen
In Parkanlagen mit zahlreichen Ladestationen für Elektroautos ist ein kontrolliertes Lademanagement unerlässlich, um eine Überlastung des Netzanschlusses zu vermeiden. Mit Hilfe des OCPP-Protokolls hat SCS zusammen mit EKZ ein innovatives Gateway entwickelt, das Ladestationen unterschiedlicher Hersteller überwacht und steuert.
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Ausgangslage
In Parkanlagen mit einer grossen Anzahl an Ladestationen kann der kumulierte Ladestrom schnell die Kapazität des Hausanschlusses übersteigen. Eine koordinierte Steuerung der Ladestationen ist daher notwendig. Oft kommen verschiedene Modelle zum Einsatz, die miteinander ein Ladesystem bilden.
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Lösung SCS
Zusammen mit EKZ hat SCS die Software für ein lokales Edge Device entwickelt, das über das Open Charge Point Protocol (OCPP) die Ladestationen steuert. Daneben liest es weitere Stromzähler aus, um ein umfassendes Bild der Energieerzeugung und des Verbrauchs am Installationsort zu erhalten. Das Gerät agiert als virtuelle Ladestation und ermöglicht so eine nahtlose Integration in das Lademanagement Backend.
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Mehrwert
EKZ bietet ihren Kunden ein effektives Lademanagement an. Das Edge Device berücksichtigt Sperrsignale vom Verteilnetzbetreiber sowie Leistungsvorgaben aus einem übergeordneten Energiemanagementsystem, um eine optimale Verteilung des Ladestroms sicherzustellen. Auch ist das System in der Lage, während eines Unterbruchs der Verbindung zum Backend weiter operativ zu bleiben.
Projekteinblicke
Elektroautos laden mit bis zu 32 A bzw. 22 kW. In einem Mehrfamilienhaus ist der Hausanschluss typischerweise auf 500 A ausgelegt, wobei 400 A für das Gebäude reserviert sind. Die verbleibenden 100 A für die Ladeinfrastruktur sind bereits bei drei Elektroautos ausgelastet. Da viele Menschen einen ähnlichen Tagesablauf haben, laden sie ihre Fahrzeuge oft gleichzeitig zu Beginn der günstigeren Niedertarifzeiten.
Vorteile eines Lademanagements
Anstatt den teuren Ausbau des Hausanschlusses zu wählen, ist die Implementierung eines Lademanagements eine wirtschaftlichere Option. Die verfügbare Leistungskapazität wird so dynamisch auf die Lasten verteilt. Da ein Elektroauto durchschnittlich nur 8 kWh pro Tag benötigt, können sie reduziert oder abwechselnd laden. Um Ladeverluste zu minimieren, wird auf eine deutliche Reduzierung der Ladeleistung verzichtet und stattdessen früher mit dem abwechselnden Laden begonnen.
Universelles OCPP-Protokoll
Ein universelles und offenes Lademanagementsystem ist erforderlich, wenn unterschiedliche Ladestationen in der Parkanlage genutzt werden. SCS entwickelte zusammen mit EKZ Software für das herstellerunabhängige EKZ-Lademanagement, das auf dem offenen «Open Charge Point Protocol» (OCPP) basiert und von vielen Ladestationstypen unterstützt wird. So bleibt die Lösung zukunftssicher und flexibel erweiterbar, ohne von spezifischen Herstellern abhängig zu sein.
Edge Device mit Algorithmik
Herzstück des Systems ist das Edge Device, ein industrieller Single-Board-Computer, der in der Parkanlage als Gateway zwischen Ladestationen und Backend fungiert. Neben der Steuerung der Ladestationen erfasst er Messwerte der Stromzähler und berücksichtigt Signale vom Verteilnetzbetreiber, um den verfügbaren Strom optimiert zu verteilen.
Sicherheit und Zuverlässigkeit mit Yocto Linux
Auf dem Edge Device läuft Yocto Linux, eine schlanke, auf die Anwendung zugeschnittene Linux-Distribution. Die Verbindung zum Backend ist über ein VPN geschützt, während die Firewall nur notwendige Ports öffnet. Jedes Gerät nutzt ein individuelles Client-Zertifikat für den sicheren VPN-Zugang und das System ist gegen unbefugte Zugriffe robust abgesichert. Das Betriebssystem wird verschlüsselt und signiert per Over-the-Air (OTA) Updates aktualisiert. Dieser Prozess ist robust gegenüber Unterbrüchen und fehlerhaften Firmwaredateien. Das Gerät bootet in diesem Fall in das vorherige System, was eine Wartung vor Ort vermeidet.
Erfolgreiche Implementierung
Bis Mitte 2025 wurde das EKZ-Lademanagement in über 1’600 Parkanlagen mit rund 60’000 Parkplätzen installiert, ohne dass eine Erweiterung des Hausanschlusses erforderlich war. Durch die Überwachung der Ladestationen und Hausanschlusszählers in Echtzeit optimiert das Edge Device die Stromverteilung an die Ladestationen dynamisch und effizient.
(Quelle Titelbild: EKZ/Norbert Egli)