Zukunftssichere Ladeinfrastruktur: Die Rolle von Modbus im Energiemanagement mit Elektroautos
München, 20. August 2020
Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Doch die umweltfreundlichen und leisen Elektroautos wollen vor der Fahrt aufgeladen werden. Damit das Laden schnell und sicher funktioniert und sich nahtlos in die Energieversorgung vor Ort integriert, laufen im Hintergrund unzählige Prozesse ab. Offene und standardisierte Schnittstellen zwischen Fahrzeug, Ladestation und Backend- sowie Energiemanagement-Systemen garantieren, dass Ladeinfrastruktur mit dem zunehmenden Erfolg der Elektromobilität mitwachsen und sich stetig verbessern kann. Und damit eine zukunftssichere Ladeinfrastruktur gewährleistet ist. Grund genug, diesen unsichtbaren Helfern eine umfassende Serie zu widmen.
In Teil 2 geht um die Modbus-Schnittstelle, genauer gesagt um die Sprache von Energiemanagementsystemen und wie sich diese mit der Elektromobilität kombinieren lassen.
Die Rolle von Modbus im Energiemanagement mit Elektroautos
Für die Steuerung von Ladestationen für Elektroautos hat sich das herstellerübergreifende OCPP (Open Charge Point Protocol) durchgesetzt. OCPP ist eine relativ junge Sprache und wird von der Open Charge Alliance OCA betreut, der viele international führende Unternehmen im E-Mobilitätsmarkt beigetreten sind.
Eine direkte Einbindung der Ladestation per Modbus in ein Energiemanagement-System wird zwar von Ladestationsherstellern unterstützt und Anbietern im Markt propagiert, jedoch empfiehlt es sich insbesondere beim Einsatz von mehreren Stationen an einem Standort auf OCPP zu setzen, da nur so der komplette Funktionsumfang der Ladestation zukunftssicher genutzt werden kann.
Proprietäres Modbus-Protokoll vs. OCPP
| Modbus | OCPP | |
| Steuerung der Ladeleistung | Ja | Ja |
| Autorisierung per RFID | Nein, nur über weitere Anbindung an ein CPO-Backendsystem | Ja |
| Steuerung der Ladepunkte (Neustart, Stoppen Ladevorgänge, etc.) | Nein, nur über weitere Anbindung an ein CPO-Backendsystem | Ja |
| Berücksichtigung der Mobilitätsbedürfnisse (Nutzerpriorisierung, Ladepläne, etc.) | Nein, nur über weitere Anbindung an ein CPO-Backendsystem | Ja |
| Abrechnung | Nein, nur über weitere Anbindung an ein MSP-Backendsystem | Ja |
| Verschlüsselte Verbindung | Nein | Ja |
| Standardisiert | Nein | Ja |
Ladeinfrastruktur und Modbus – Sprachbarrieren überwinden
Soll Ladeinfrastruktur allerdings mit dem als weltweiter Industriestandard etablierten Modbus-Protokoll kommunizieren, das unter anderem in Gebäudeenergiemanagement-Systemen unzähliger Industriebetriebe, Hotels und größerer Immobilien zum Einsatz kommt, braucht es einen Übersetzer, der beide Sprachen perfekt beherrscht.
Ein oben genannter Übersetzer (auch Gateway genannt) ermöglicht eine kosteneffiziente und nahtlose Integration von E-Autos in bestehende Gebäudeenergiemanagement-Systeme. Per Modbus-TCP erhält ein dazu fähiges System, wie zum Beispiel das Lade- und Energiemanagement ChargePilot von The Mobility House die Information, wie viel Strom für alle Ladepunkte zur Verfügung steht, übersetzt dies in OCPP, und passt auf diese Weise den Energiebezug der angeschlossenen Elektroautos entsprechend dynamisch an. Das Gebäudeenergiemanagement-System reagiert flexibel auf alle weiteren Verbraucher, die neben der Ladeinfrastruktur berücksichtigt werden müssen, wie etwa Klima- und Lüftungsanlagen Kantinenverbraucher, schwere Maschinen in Fabriken oder Wärmepumpen und passt den Vorgabewert für die Ladeinfrastruktur gegebenenfalls an. Auch die schwankende Erzeugung von integrierten Photovoltaikanlagen, BHKWs, etc. wird so ebenfalls effizient bei der Ladung von Elektroautos berücksichtigt.
Zukunftsfähige Systeme
Von einer nahtlosen Integration profitieren auch die Hersteller von Gebäudeenergiemanagement-Systemen: Ihre Produkte sind zukunftsfähig, ohne dass sie sich Gedanken um die E-Mobilitätsbedürfnisse ihrer Kunden oder die Integration von unterschiedlichen Ladestationstypen machen müssen. Denn die Register-Tabelle — das „Wörterbuch“ zwischen Modbus und OCPP — kann für künftige Entwicklungen wie etwa Vehicle-to-Grid (V2G) jederzeit ergänzt werden. So können bidirektionale Elektroautos, die den Strom aus ihren Fahrbatterien auch wieder ans Stromnetz abgeben können, problemlos in die Infrastruktur integriert werden.
The Mobility House & Modbus
Das Lade- und Energiemanagement ChargePilot von The Mobility House beherrscht alle genannten Funktionen: Modbus-TCP-Signale von Gebäudeenergiemanagement-Systemen, PV-Wechselrichtern oder Stromspeichern in die Sprache der Ladestationen zu übersetzen. ChargePilot arbeitet dabei herstellerneutral und ist kompatibel mit allen bestehenden Modbus-Systemen. Dank stetiger Weiterentwicklungen ist es gleichermaßen zukunftsfähig ausgerichtet für weitere Ausbaustufen.