Intelligentes Laden

Was ist intelligentes Laden?

Intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen ermöglicht es Ladepunktbetreibern (CPOs) und Fahrer:innen von Elektrofahrzeugen (EVs), den Ladevorgang zu optimieren. Diese Optimierung erfolgt nach vordefinierten Kriterien wie Tageszeit, Stromkosten, Ladezustand (SOC) der EV-Batterie usw.

Anwendung des intelligenten Ladens

EV-Ladevorgänge müssen so gesteuert werden, dass die Stabilität und Sicherheit des Stromnetzes gewahrt bleibt – insbesondere angesichts der zusätzlichen Last, die Ladestationen verursachen. Dies gilt vor allem während Zeiten hoher Stromnachfrage und bei älteren elektrischen Installationen. In beiden Fällen kann die Ladeinfrastruktur das System überlasten, wenn sie nicht richtig gesteuert wird. Netzüberlastungen sind nicht nur ein Sicherheitsrisiko, sondern verursachen auch erhebliche Kosten – für Energieversorger, CPOs und EV-Fahrer:innen gleichermaßen.

Intelligentes Laden ist die Antwort der Branche auf die Herausforderungen, die sich aus der Netzbelastung durch Ladeinfrastrukturen ergeben. Es nutzt Algorithmen und vordefinierte Kriterien, um Ladevorgänge zu überwachen und zu steuern – einschließlich der Energiemenge, die verbraucht wird, und des Zeitpunkts des Ladevorgangs. Intelligentes Laden reagiert auf Schwankungen im Energieverbrauch, indem es Ladezeiten, -dauer und -leistung anpasst und – sofern verfügbar – erneuerbare Energiequellen einbindet.

Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es Voraussetzungen, damit intelligentes Laden funktioniert. Zum einen wird ein „intelligentes“ Ladegerät benötigt, zum anderen ein kompatibles Charge Point Management System (CPMS). Intelligente Ladegeräte bieten erweiterte Funktionen im Vergleich zu den herkömmlichen Ladestationen der ersten Generation.

CPMS und OCPP

Das CPMS ist eine Backend-Software, die als zentrales Verwaltungssystem für intelligentes Laden fungiert. Dieses in der Regel cloudbasierte Backend-System steuert die Energiemenge, die ein EV beim Laden erhält, sowie die Ladeleistung und den Ladezeitplan.

All diese Funktionalitäten werden durch das Open Charge Point Protocol (OCPP) ermöglicht. Dieses offene Standardprotokoll erlaubt den Nachrichtenaustausch zwischen der Ladestation und dem CPMS. Das CPMS trifft auf Grundlage der vom Ladegerät übermittelten Daten – wie Strombedarf, aktueller SOC und ladegerätespezifische Parameter – Entscheidungen über den Ladevorgang.

Auch EV-Fahrer:innen können die Funktionen des intelligenten Ladens über eine mit dem CPMS verbundene mobile App steuern. So lassen sich unter anderem Ladezeitpläne und der gewünschte Ladezustand festlegen.

Techniken des intelligenten Ladens

Die Steuerung und das Ausbalancieren des Energieverbrauchs durch intelligentes Laden kann auf folgende Weise erfolgen:

Lastverschiebung (Load Shifting): Bei der Lastverschiebung weist das Lademanagementsystem einen Ladezeitplan außerhalb der Spitzenlastzeiten zu.
Lastspitzenkappung (Peak Shaving): Die Lastspitzenkappung begrenzt den Energieverbrauch für das Laden auf einen vordefinierten Schwellenwert. Wird dieser Schwellenwert durch den gesamten Energieverbrauch überschritten, wird der Ladevorgang pausiert, bis die Energienutzung wieder unter den Schwellenwert fällt.
Dynamisches Lastmanagement (Dynamic Load Balancing): Auch bekannt als Dynamic Load Management (DLM), verteilt dieser Prozess den Energieverbrauch gleichmäßig auf verschiedene Verbraucher wie Elektrofahrzeuge, Ladestationen, Heizungen, Aufzüge, elektrische Geräte usw.

Methoden des intelligenten Ladens

Intelligentes Laden nutzt verschiedene Signale, um zu bestimmen, wann und wie der Energieverbrauch gesteuert und ausgeglichen werden soll.

Zeitbasiertes intelligentes Laden: Zeitbasierte Signale berücksichtigen Stromtarife nach dem Prinzip „Time of Use“ (TOU). Zu bestimmten Tageszeiten ist der Energieverbrauch besonders hoch – und damit auch der Strompreis. TOU-basiertes Laden startet Ladevorgänge in Zeiten geringer Netzlast, in denen die Strompreise niedriger sind.
Lastbasiertes intelligentes Laden: Diese Methode passt den Ladevorgang anhand von Echtzeitdaten zur Netzauslastung an. Die Anpassung kann das Starten, Stoppen, Verlangsamen oder Beschleunigen des Ladevorgangs umfassen.
Demand Response: Energieversorger nutzen Demand-Response-Programme, um den Energieverbrauch mit sogenannten Demand-Response-(DR-)Signalen auszugleichen. Diese Signale fordern Nutzer:innen auf, ihren Stromverbrauch zu senken oder zu verschieben – im Gegenzug erhalten sie finanzielle Anreize.

Vorteile des intelligenten Ladens

Intelligentes Laden bietet zahlreiche Vorteile für CPOs, EV-Fahrer:innen und Energieversorger.

Umsatzsteigerung: Intelligentes Laden ermöglicht es CPOs, ihre Einnahmen zu erhöhen – etwa durch die Einführung dynamischer Ladetarife und zusätzlicher Dienstleistungen wie die Integration erneuerbarer Energiequellen und bidirektionales Laden.
Kosteneinsparungen: Es kann die Spitzenlast im Stromnetz reduzieren, die Energieeffizienz verbessern und zu Kosteneinsparungen bei Energieversorgern, Fahrer:innen und CPOs führen.
Energieeffizienz und Netzstabilität: Energieeffizienz bedeutet, das verfügbare Energieangebot optimal zu nutzen. Intelligentes Laden unterstützt dies, indem es den Ladevorgang an die aktuelle Energieverfügbarkeit anpasst. Gleichzeitig trägt es zur Netzstabilität bei und hilft, Stromausfälle zu vermeiden.
Umweltauswirkungen: Die Einbindung erneuerbarer Energiequellen ist entscheidend für eine umweltfreundliche Stromversorgung. Intelligentes Laden kann solche Quellen nutzen – sofern verfügbar – und EVs mit grüner Energie aufladen.
Einhaltung gesetzlicher Vorgaben: In vielen Ländern wird der Einsatz von intelligenter Ladetechnologie in Ladestationen zunehmend gesetzlich vorgeschrieben, um einen nachhaltigen Energieverbrauch zu fördern.

Praktische Beispiele für intelligentes Laden

Im Folgenden finden Sie einige praktische Anwendungsbeispiele für intelligentes Laden:

Ein CPO bietet dynamische Preise für seine öffentlichen EV-Ladestationen an. Die Ladetarife sind während der Nebenzeiten günstiger, wodurch EV-Fahrer:innen dazu motiviert werden, ihre Fahrzeuge außerhalb der Spitzenlastzeiten zu laden. Dies reduziert die Netzbelastung zu Spitzenzeiten.
Ein Unternehmen installiert intelligente Ladegeräte auf dem Parkplatz für Mitarbeitende. Die Ladegeräte sind so programmiert, dass sie die Fahrzeuge während der Nebenzeiten laden – also dann, wenn der betriebliche Energiebedarf geringer ist. So kann das Unternehmen seine Stromkosten senken.
Ein:e EV-Fahrer:in installiert zu Hause ein intelligentes Ladegerät. Das Ladegerät ist so eingestellt, dass es das Fahrzeug bei Sonnenschein lädt und somit Solarenergie nutzt. Das erhöht die Energieunabhängigkeit und verbessert die Kosteneffizienz für EV-Besitzer:innen mit eigener erneuerbarer Energiequelle.

Weitere Informationen zum intelligenten Laden

Fortschrittlichere Systeme für intelligentes Laden ermöglichen es EVs, Energie ins Netz zurückzuspeisen – über sogenannte Vehicle-to-Grid-(V2G)-, Vehicle-to-Building-(V2B)- und Vehicle-to-Home-(V2H)-Technologien. So fungieren Elektrofahrzeuge als verteilte Energieressourcen (Distributed Energy Resources, DER).

Intelligentes Laden kann in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, darunter:

Öffentliche Ladestationen: Das zeitversetzte Starten von Ladevorgängen und die Vermeidung gleichzeitiger Ladevorgänge mehrerer Fahrzeuge reduziert die Auslastung an öffentlichen Ladestationen.
Laden am Arbeitsplatz: Das Laden von Elektrofahrzeugen während der Nebenzeiten hilft Unternehmen dabei, ihre Energiekosten zu senken.
Laden zu Hause: Die Optimierung des Energieverbrauchs im Haushalt gelingt, wenn das Fahrzeug in Zeiten niedriger Netzbelastung geladen wird.

Mehr über intelligentes Laden erfahren

Intelligentes Laden ist ein zentrales Thema in der Welt der Elektromobilität. Doch alle Aspekte zu verstehen, kann herausfordernd sein. Um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, hat AMPECO einen praxisnahen Leitfaden zum intelligenten Laden erstellt, der alle wichtigen Informationen in einem benutzerfreundlichen Format zusammenfasst.