3. Februar 2021

Köpfchen statt Kupfer: Die verschiedenen Wege des Lastmanagements

Intelligente Ladeinfrastruktur rückt zunehmend in den Fokus - auch bei der Politik. So fördert das Land Baden-Württemberg Projekte, die Ladeinfrastruktur auf öffentlichen Parkplätzen intelligent vernetzen, mit bis zu 500.000 Euro, um den Netzausbaubedarf zu reduzieren. Das Land nennt diesen Ansatz "Hirn über Kupfer": Doch welche Möglichkeiten gibt es, Ladepunkte mit "Hirn" zu managen?

Ansätze: Wie viel Last steht zur Verfügung?

Das Lastmanagement bestimmt, wie viel Leistung den Ladesäulen zur Verfügung steht. Die Ansätze lassen sich hier in drei Varianten unterscheiden:

  • Ohne aktives Management – Es lässt sich streiten, ob diese Variante überhaupt in die Liste gehört, da die Ladepunkte so nicht wirklich gesteuert werden. Jedem Ladepunkt wird eine konstante Maximallast gewährt. Den einzelnen Ladepunkten steht also immer die gleiche Kapazität zur Verfügung unabhängig davon, wie viel die anderen Ladepunkte von ihrer Kapazität nutzen. Um Überlasten zu verhindern muss die Kapazität sehr niedrig angesetzt werden. Dadurch werden weder Lastspitzen aktiv gesenkt noch die Gesamtkapazität optimal genutzt.
  • Statisch – Die einfache Variante. Hier wird ein statischer Wert für die maximale Last aller Ladesäulen festgelegt. Je nach Belegung der einzelnen Ladepunkte wird die verfügbare Leistung unter den Ladepunkten begrenzt. Dadurch wird die Nutzung der Gesamtkapazität verbessert. Allerdings lässt sich so keine optimale Nutzung gewährleisten und auch Überlasten können nicht ausgeschlossen werden.
  • Dynamisch – Die komplexere Variante. Hier wird die Ladeleistung abhängig von der aktuellen Gebäudelast bestimmt. Das hat zwei Vorteile gegenüber der statischen Variante. Bei niedriger Grundlast steht mehr Leistung zum Laden zur Verfügung. Bei hoher Grundlast wird die Ladeleistung so angepasst, dass keine Überlast droht.

Strategien: Wer lädt wann und wie schnell?

Die oben beschriebenen Ansätze regeln, wie viel Leistung den Ladepunkten insgesamt zur Verfügung steht. Allerdings klären sie nicht, wie die Leistung auf die einzelnen Ladepunkte verteilt wird. Das regeln die Ladestrategien. Hier gibt es diverse Möglichkeiten, die sich in drei Kategorien unterscheiden lassen, wobei auch Kombinationen denkbar sind:

  • Seriell – First come, first served. Es gibt eine maximale Anzahl an parallelen Ladevorgängen. Ist diese erreicht, kann ein weiteres Auto erst laden, wenn ein anderer Ladevorgang beendet wurde.
  • Balanciert – Die verfügbare Leistung wird gleichmäßig auf alle Ladepunkte verteilt.
  • Priorisiert – Einzelne Ladepunkte genießen Priorität. Sie laden immer mit voller Leistung. Die restlichen Punkte laden entweder sequentiell oder teilen sich die verbleidende Leistung.

Umsetzung: Wie werden die Ladepunkte gesteuert? 

Letztlich unterscheiden sich die verschiedenen Lösungen auch noch in der technischen Umsetzung:

  • Master-Slave – Eine Ladesäule (Master) steuert alle anderen Säulen (Slaves). Dies sind meistens Systeme von Ladesäulenherstellern, die oft auch nur mit den eigenen Säulen kompatibel sind.
  • Cloud Systeme – Die Ladesäulen kommunizieren mit einem Server, der alle Ladesäulen zentral steuert.
  • Lokale Systeme – Es wird ein lokaler Controller installiert. Dieser steuert alle Ladesäulen vor Ort und kann auch mit weiteren Systemen in der Cloud kommunizieren.

Fazit: Was ist die beste Lösung? 

Es ist unmöglich, eine pauschale Aussage zu treffen. Statisches Lastmanagement ist in der Regel günstiger als dynamisches - bietet aber keinen vollständigen Überlastschutz. Die optimale Ladestrategie hängt sehr stark vom Anwendungsfall und den individuellen Mobilitätsbedürfnissen ab.

Und bei der technischen Umsetzung hat jede Variante seine Vor- und Nachteile. Master-Slave Lösungen sind meist an einen Hersteller gebunden aber dafür nahtlos in die Ladesäulen integriert. Cloud Systeme sind anfällig für Verbindungsausfälle und haben große Latenzzeiten. Lokale Systeme brauchen zusätzliche Hardware - sind dafür aber robust gegen Verbindungsausfälle und steuern Ladepunkte nahezu in Echtzeit.

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