Netzdienliches Laden durch Rundsteuerempfänger

München, 01.04.2020

Neben Umweltaspekten ist der finanzielle Vorteil eines Elektrofahrzeugs für viele Käufer einer der Hauptgründe für die Anschaffung. Zwar kostet ein Elektrofahrzeug zunächst etwas mehr, gleicht dies aber aufgrund der deutlich niedrigeren Energie-, Wartungs- sowie Reparaturkosten über seine Nutzungsdauer hinweg schnell wieder aus. Dies wurde auch in der letzten Pressevorstellung von Volkswagen schön dargestellt. Außerdem sorgen eine Reihe finanzieller Förderprogramme für eine noch schnellere Kostenparität. Gerade bei den hohen Jahreslaufleistungen von Flottenfahrzeugen kommt der Kostenvorteil umso deutlicher zum Tragen. Da das „Tanken“ von E-Flotten idealerweise direkt auf dem Firmen- bzw. Betriebsgelände oder in der Tiefgarage stattfindet, ist eine maßgeschneiderte Ladeinfrastruktur unabdingbar. Eine gute, vorausschauende Planung sowie ein intelligentes Lade- und Energiemanagement minimieren die Investitionskosten nicht nur beim Aufbau, sondern auch im laufenden Betrieb.

Die Netzanschlussleistung ist ausschlaggebend

Der Netzanschluss als die direkte Verbindung zum Stromnetz spielt hierbei die maßgebliche Rolle: Seine Dimensionierung – einfach gesagt die Dicke des Kabels und die Größe des Trafos — bestimmt die maximale Leistung, die allen Stromverbrauchern am Standort zur Verfügung steht. Dies gilt für das Gebäude an sich aber auch für die E-Fahrzeuge. Der Einsatz eines Lastmanagements, welches den Strombezug der E-Fahrzeuge automatisch steuert, stellt sicher, dass der vorhandene Netzanschluss unter Berücksichtigung von Gebäude und Fahrzeugen ausreicht. Das vermeidet einen kostspieligen Ausbau des Netzanschlusses, da die damit verbundenen Investitionskosten für die physische Erweiterung des Anschlusses ebenso minimiert werden wie die jährlichen Betriebskosten für die Stromlieferung (Der Jahresverbrauch muss aber über 100.000 kWh liegen, was zum Beispiel dem Verbrauch eines mittelgroßen Autohauses entspricht).

Reicht die vorhandene Netzanschlussleistung aus, geht der Aufbau der Ladepunkte relativ zügig. Aufwendiger und zeitlich deutlich langwieriger ist die physische Erweiterung des Netzanschlusses. In diesem Fall benötigt es meist neue, leistungsfähigere Zuleitungen und womöglich sind sogar vorgelagerte Transformatoren betroffen. Bei einem solchen Vorhaben gehen die Kosten je nach Projektgröße schnell in die Zehntausende oder mehr. Umso sinnvoller ist es diesen häufig unnötigen Investitionsbedarf mittels eines intelligenten Ladesystems zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden.

Intelligent gesteuertes Laden hält die Kosten gering

Bei der Berechnung der notwendigen Leistungsfähigkeit des Netzanschlusses ist eine Analyse des künftigen Nutzungsverhaltens für eine realistische Abschätzung der tatsächlich benötigten Netzanschlussleistung unumgänglich. Entsprechend der gültigen VDE-Norm muss für Ladeinfrastruktur ohne installiertem Lade- und Energiemanagement ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 1 angesetzt werden (VDE 0100-722). Das bedeutet, es muss davon ausgegangen werden, dass alle Fahrzeuge gleichzeitig mit voller Leistung laden. Die gesamte Infrastruktur – auch Netzanschluss und Transformatoren – muss auf dieses Szenario ausgelegt sein. In der Praxis ist dies jedoch gar nicht notwendig: Entsprechend der VDE-Norm kann der Gleichzeitigkeitsfaktor des Verteilerstromkreises, welcher mehrere Anschlusspunkte versorgt, bei Vorhandensein eines Lade- und Energiemanagements <1 angesetzt werden. Ein intelligentes Lade- und Energiemanagement reduziert nämlich die Ladeleistung oder staffelt die Ladevorgänge zeitlich versetzt und passt so den Strombezug der Elektrofahrzeuge auf den zur Verfügung stehenden Netzanschluss an. Mit Hilfe eines guten Lade- und Energiemanagements kann der Gleichzeitigkeitsfaktor bei gängigen Standzeiten der Fahrzeuge bis ca. 0,2 gesenkt werden, was vor allem bei Unternehmen mit langen Standzeiten der Fall ist. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei einer Flotte von 100 Fahrzeugen nur maximal 20 zeitgleich mit voller Leistung laden. Der VDI empfiehlt ein Lade- und Energiemanagement bereits, wenn drei oder mehr Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden, um diese in Abhängigkeit der Netzverbraucher zu steuern (VDI 2166).

Das hat ebenfalls erfreulich positive Auswirkungen auf die Stromkosten, die sich aus mehreren Bestandteilen zusammensetzen: Energiekosten, Steuern und Umlagen sowie den Netznutzungsentgelten. Die Energiekosten sowie die Steuern und Umlagen fallen für die tatsächlich verbrauchte Energiemenge (kWh) an. Für Stromkunden mit einem Jahresverbrauch von mehr als 100.000 kWh, fällt zusätzlich eine leistungsabhängige Komponente an, der sogenannte Leistungspreis (€/kW/a). Durch den Leistungspreis kostet jedes zusätzliche Kilowatt (kW) zwischen 20 und 120 Euro mehr – selbst wenn diese Spitzenlast nur ein einziges Mal im Jahr erreicht wird.

Eine intelligente Steuerung der Ladevorgänge reduziert die leistungsabhängigen Kosten. Im Realbetrieb einer mehr als 100 Elektrofahrzeugen umfassenden Flotte verringerte das Lade- und Energiemanagement ChargePilot von The Mobility House die maximal notwendige Netzanschlussleistung um mehr als 65 Prozent und die auftretenden Spitzenlasten um knapp 50 Prozent. Die folgende Grafik veranschaulicht diese Einsparungen anhand eines Real-Beispiels eines Busdepots.

 

Rundsteuerempfänger Setup Schemaskizze

Normgerechte Installation vom Fachmann

Die Installation von Ladestationen ab 3,7 kW Leistung muss beim zuständigen Versorger angemeldet bzw. ab 12 kW sogar genehmigt werden. Die fachgerechte Installation und Wartung gemäß geltender Normen, welche unter anderem in den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) definiert sind, und der Installationsanleitung des Herstellers darf nur durch eine qualifizierte Elektrofachkraft erfolgen. Dabei ist unter anderem zu beachten, dass jede Ladestation über einen eigenen Stromkreis angeschlossen werden muss, dass die Stromleitung entsprechend der gewünschten Ladeleistung dimensioniert sein muss und dass passende Fehlerstromschutzschalter (FI/RCD) sowie Leitungsschutzschalter (LS/CB) installiert sein müssen.

Die Kosten für die Installation hängen sehr stark von den Gegebenheiten vor Ort ab und können erst nach einem individuellen Standort-Check genau beziffert werden. Pro Ladepunkt und je nach den örtlichen Gegebenheiten fallen zwischen 800 Euro für einfache Projekte und bis zu 6000 Euro für aufwändigere Installationen mit Grabungsarbeiten an. In den meisten Fällen erhalten Kunden für 2000 bis 4000 Euro je Ladepunkt eine leistungsfähige Elektroauto-Infrastruktur.

Der Erfolg der Umstellung bzw. der Erweiterung einer Fahrzeugflotte auf Elektrofahrzeugen hängt stark von einer sorgfältigen Planung unter Berücksichtigung vieler verschiedener Faktoren ab. Deshalb lohnt es sich, für die Situations- und Bedarfsanalyse sowie die Konzepterstellung einen spezialisierten und erfahrenen Dienstleister hinzuzuziehen.

Sie möchten Ihre Flotte auf elektrische Fahrzeuge umstellen oder Gästen, Bewohnern sowie Kunden das Laden ermöglichen? The Mobility House hat bereits mehr als 40.000 Ladestationen verkauft/installiert und mehr als 200 mittlere bis große Kundenprojekte mit Lade- und Energiemanagementlösungen erfolgreich umgesetzt. Gerne unterstützen wir auch Sie beim Aufbau einer kostenoptimalen und maßgeschneiderten Lösung.