Peak Shaving (Lastspitzenkappung)

Peak Shaving (Lastspitzenkappung) ist eine Smart-Charging-Strategie, die die maximale Leistung begrenzt, die ein Standort in Zeiten hoher Nachfrage aus dem Stromnetz bezieht. Beim Laden von Elektrofahrzeugen bedeutet das meist, das Laden zu verlangsamen oder kurz zu unterbrechen, wenn sich der Gesamtverbrauch des Standorts einer festgelegten Grenze nähert.

Ziel ist es, kurze Lastspitzen zu glätten, statt alle Ladestationen gleichzeitig mit maximaler Leistung laden zu lassen. Peak Shaving wird auch als Peak Clipping bezeichnet.

So funktioniert Peak Shaving

Der Strombedarf eines Standorts ändert sich im Tagesverlauf. An einem Standort für EV-Laden kann der Bedarf schnell steigen, wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig zu laden beginnen, vor allem wenn auch andere Geräte im Gebäude Strom verbrauchen.

Peak Shaving legt eine Obergrenze dafür fest, wie viel Leistung der Standort, ein Stromkreis oder eine Gruppe von Ladestationen beziehen darf. Nähert sich der Bedarf dieser Obergrenze, verringert das Ladesystem die Leistung, die einem oder mehreren Ladevorgängen zugewiesen ist. Wird wieder mehr Kapazität frei, kann die Ladeleistung erneut steigen.

Peak Shaving kann helfen, einen Standort innerhalb seiner verfügbaren Kapazität zu halten: Das Laden wird langsamer oder stoppt, wenn die Grenze näher rückt, und nimmt wieder zu, sobald Kapazität frei wird.

Peak Shaving lässt sich auch mit Batteriespeichern umsetzen. Dabei entlädt sich eine Batterie während einer Lastspitze, sodass ein Teil der Last des Standorts lokal gedeckt und nicht aus dem Netz bezogen wird. Softwarebasierte Steuerung und batteriebasiertes Peak Shaving sind unterschiedliche Ansätze, und eine Ladeplattform steuert nicht unbedingt eine Batterie vor Ort.

Warum Peak Shaving beim EV-Laden zählt

Ladestationen können den Leistungsbedarf stark ansteigen lassen, besonders in Flottendepots, am Arbeitsplatz und an Schnellladestandorten, an denen mehrere Fahrzeuge gleichzeitig laden können.

Peak Shaving hilft Betreibern, den Gesamtbedarf innerhalb der elektrischen Kapazität des Standorts zu halten. Das kann das Risiko einer Überlastung des Anschlusses verringern und den Betrieb weiterer Ladepunkte ohne sofortigen Netzausbau ermöglichen, wodurch weniger Netzverstärkung nötig ist.

Peak Shaving kann auch Kosten senken, wenn ein gewerblicher Stromtarif Leistungspreise enthält, die sich nach dem höchsten gemessenen Leistungsbezug des Standorts richten. Da sich Tarife zwischen Energieversorgern und Märkten unterscheiden, hängt der finanzielle Nutzen vom Lastprofil des Standorts, den lokalen Preisen und der Fähigkeit ab, kurze Lastspitzen zu steuern.

Es gibt einen Zielkonflikt: Wird die für ein Fahrzeug verfügbare Leistung verringert, kann der Ladevorgang länger dauern. Eine wirksame Peak-Shaving-Strategie muss daher Standortgrenzen und Energiekosten mit dem Ladebedarf der EV-Fahrer in Einklang bringen.

Peak Shaving im Smart Charging

Peak Shaving ist ein Ziel von Smart Charging. Es kann über dynamisches Lastmanagement umgesetzt und mit Lastverschiebung kombiniert werden.

• Peak Shaving begrenzt die Höhe einer Lastspitze.
• Lastverschiebung verlagert das Laden in eine andere Zeit, etwa in eine Nebenzeit.
• Dynamisches Lastmanagement verteilt die verfügbare Leistung auf Elektrofahrzeuge und andere elektrische Lasten.

Diese Verfahren können zusammenwirken. Ein Standort kann zum Beispiel einen Teil des Ladens auf später verschieben, seinen Gesamtbedarf in Stoßzeiten begrenzen und die verbleibende Leistung dynamisch auf die angeschlossenen Fahrzeuge verteilen.

Eine Smart-Charging-Plattform kann diese Entscheidungen anhand von Informationen wie der verfügbaren Standortleistung, den Grenzen der Ladestationen, weiteren Gebäudelasten und dem aktuellen Ladebedarf treffen. Anschließend kann sie das Laden je nach Lage beschleunigen, verlangsamen oder stoppen.

In AMPECO kann das dynamische Lastmanagement eine Höchstgrenze für einen Stromkreis durchsetzen und den verfügbaren Strom auf die aktiven Ladevorgänge verteilen. Zeitgesteuerte Grenzen können zudem die verfügbare Kapazität in ausgewählten Zeiträumen verringern, etwa in den Stunden mit der höchsten Netzlast. In OCPP-basierten Systemen werden diese Grenzen über Smart-Charging-Profile umgesetzt, die an die Ladepunkte gesendet werden. Dieser Mechanismus ist in OCPP 1.6 definiert und wurde in OCPP 2.0.1 übernommen. So lassen sich Lastspitzen beim EV-Laden softwarebasiert kappen, ohne auf Batteriespeicher angewiesen zu sein.

Peak Shaving und Lastverschiebung

Peak Shaving und Lastverschiebung hängen zusammen, verfolgen aber unterschiedliche Ziele.

Peak Shaving konzentriert sich auf die Leistung, gemessen in Kilowatt. Ziel ist es, den höchsten Bedarf unter einer gewählten Obergrenze zu halten.

Lastverschiebung konzentriert sich auf die Zeit. Sie verlagert den Energieverbrauch in einen anderen Zeitraum, oft wenn Strom günstiger oder das Netz weniger belastet ist.

Peak Shaving kann dazu führen, dass ein Teil des Ladens später stattfindet, sodass sich beide Ansätze überschneiden können. Der Unterschied liegt in ihrem Hauptziel: Peak Shaving senkt den Spitzenbedarf, während Lastverschiebung den Zeitpunkt des Energieverbrauchs ändert.

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