Startseite > Automotive > Elektromobilität > Ladeinfrastruktur wird smart

Die Mobilitätswende ankurbeln

Ladeinfrastruktur wird smart

19. November 2024, 12:30 Uhr | Autor: Jorge Solis, Redaktion: Irina Hübner

Noch immer sieht sich die Elektromobilität zahlreichen Vorbehalten ausgesetzt – zum Beispiel hinsichtlich der Lademöglichkeiten. Durch smarte und effiziente Infrastruktur könnte dieses Problem jedoch bald der Vergangenheit angehören.

▶ Diesen Artikel anhören

Geringe Reichweite, zu wenig Ladestationen, zu lange Ladezeiten: Seit Jahren halten sich die Vorbehalte gegen E-Autos in der Bevölkerung hartnäckig. Fakt ist: Das Ziel der Bundesregierung von 15 Millionen E-Autos bis 2030 auf die deutschen Straßen zu bringen, scheint in immer weitere Ferne zu rücken. Um die Vision der Europäischen Union, der erste Kontinent der Welt ohne CO2-Nettoemissionen zu werden, weiter aufrecht halten zu können, braucht es insbesondere im Bereich nachhaltiger Verkehrsentwicklung neue Lösungen. Dabei stellt sich die Frage: Was kann getan werden, um mehr Elektrofahrzeuge auf die Straße zu bringen?

Zum einen braucht es für die bereits vorhandenen E-Autos genügend E-Ladestationen. Anfang Januar gab es in Deutschland gerade einmal 123.400 öffentliche Ladepunkte für Elektroautos – und damit viel zu wenig. Denn selbst wenn eine funktionierende E-Ladesäule gefunden wurde, stehen die Autofahrer vor dem nächsten Problem: Die Ladesäule ist besetzt, die Ladedauer für mehrere Stunden angesetzt. Die Folge sind lange Wartezeiten. Grund ist, dass sich statistisch gesehen aktuell 23 Autos – vollelektrisch oder hybrid – eine Ladesäule teilen.

Zudem sollte nicht vergessen werden, dass für die dringend notwendigen Schnellladesäulen momentan die Netzkapazität fehlt. Um eine funktionierende Schnellladeinfrastruktur bereitstellen zu können, benötigen Tankstellen einen leistungsstarken Netzanschluss – doch die Nachrüstung eines ebensolchen stellt für viele Tankstellenbetreiber eine immense Herausforderung dar.

Jobangebote+ passend zum Thema

Regional Key Account (m/w/d) für Elektronische Bauteile

KOA Europe GmbH, Dägeling

Alle Jobangebote im Elektroniknet Karrierebereich anzeigen

Ausbau des Angebots an Schnellladern

Angesichts des zunehmenden Bedarfs an leistungsstarken Ladelösungen und einem mangelnden Platzangebot, wächst aktuell das Sortiment an Schnellladesäulen im Markt. Zu nennen wäre beispielsweise die UFC 500 von Delta Electronics. Diese EV-Schnellladestation deckt die komplette Bandbreite an Elektrofahrzeugen ab – von elektrischen Pkw bis hin zu schweren E-Lkw und E-Bussen. Dabei ist es unerheblich, ob in Flotten-, Depot-, Logistik-, Industrie- oder öffentlichen Ladeinstallationen geladen wird. So können schwere Elektrofahrzeuge (E-Lkw/E-Bus), die eine große Batteriekapazität mitbringen, mit einer Leistung von bis zu 460 kW innerhalb von zwei Stunden komplett aufladen werden, was durchschnittlich der Reichweite für einen kompletten Betriebstag entspricht.

Zudem bietet die Ladestation die Möglichkeit, mehrere Autos gleichzeitig zu laden: So können zwei E-Fahrzeuge mit je einer Ladeleistung von 250 kW zur selben Zeit laden, wodurch sich die Wartezeit für andere E-Fahrzeuge verkürzt. Ausgelegt auf eine vollständige Ladenetzintegration, einschließlich Netzwerkkonnektivität, Abwärtskompatibilität und Energiemanagement, vereinfacht die UFC 500 die Inbetriebnahme und Administration und erweist sich als dauerhafte, langfristige Investition.

Zudem lohnt sich ein Blick auf den Gesamtwirkungsgrad: Durch den Einsatz von Siliziumkarbid-Halbleitern im Gleichrichtermodul der UFC 500 ist dieser besonders hoch. Die patentierte interne Schaltungstopologie von Delta ermöglicht ein kompaktes und leichtes Leistungsmodul, das selbst von einem einzelnen Techniker einfach zu installieren und instand zu halten ist. Durch diese Technologievorteile verfügt die UFC 500 über ein sehr geringes Volumen und benötigt nur eine kleine Stellfläche.

Eichrechtzulassung als Hürde für Schnellladestationen

Bei der Inbetriebnahme der EV-Ladestationen ist in Deutschland das sogenannte Eichrecht einzuhalten: Der Betrieb von Ladestationen, wie beispielsweise der UFC 500, die bereits in Ländern wie Finnland, Dänemark, Norwegen und Schweden zugelassen ist, gestaltet sich in Deutschland komplexer. Während in anderen Ländern nur vorgeschrieben wird, dass Messgeräte in der Ladestation installiert sein müssen, verlangen die deutschen Vorschriften zusätzlich zur Installation der Zähler die Signatur der gemessenen Daten. Darunter versteht man die Daten, die dem Kunden zusammen mit der digitalen Signatur des Tarifs und seines öffentlichen Schlüssels zur Verfügung gestellt werden müssen.

Für den Nutzer bietet diese strengere Regulierung aber einige Vorteile: Er kann die geladene Energie und die Zeit, die der Ladevorgang in Anspruch genommen hat, in Zusammenhang mit dem Preis des gemessenen Kilowattstunden- oder Zeitwertes stets nachprüfen. Zusätzlich muss die Übertragung der Kundendaten und Messwerte an ein Backend beweissicher sein. Diese Verordnung gibt es bisher nur in Deutschland – sie kann aber auch in anderen Ländern aufkommen, sollte in Zukunft eine europäische Verordnung erlassen werden, die über den nationalen Regularien steht. Was sich also derzeit als Hemmnis für den Ausbau der deutschen Ladeinfrastruktur erweist, könnte in Zukunft europäische Norm werden – weshalb Delta die dementsprechende Integration der Vorschriften vorantreibt.

Energiemanagementlösungen für smarte Ladeinfrastruktur

Die Installation von Schnellladesäulen löst zwar das Problem der Wartezeit und des geringen Bestands an EV-Ladesäulen, fördert aber zugleich die Netzüberlastung. Deshalb braucht es eine smarte Energiemanagementlösung wie beispielsweise das DeltaGrid EVM (Bild 1). Bei diesem Produkt handelt es sich um ein Managementsystem, das dafür da ist, Ladestationsbetreiber bei der Reduzierung des Energiebedarfs zu unterstützen sowie die CO2-Bilanz eines Standorts und die Betriebskosten durch Spitzenlastglättung zu senken.

Das System sammelt effizient Daten zur Energieverwendung und den Betriebsabläufen von Vor-Ort-Quellen. Es bietet Echtzeitüberwachung, detaillierte Datenanalyse sowie vorausschauende Erkenntnisse und verhindert darüber hinaus die Überlastungen des Netzanschlusspunktes. Zudem stellt es sicher, dass keine Vertragsstrafen für zu hohen Leistungsbezug anfallen. So können La- desäulenbetreiber leistungsstarke EV- Ladestationen bereitstellen, ohne die Netzstabilität zu gefährden. Die UFC 500 und das Delta Grid EVM sind auch mit Lösungen für erneuerbare Energien und Energiespeicherung kompatibel.

Als erfolgreiches Anwendungsbeispiel für eine kompakte und intelligente EV-Charging-Lösung ist Deltas Bürogebäude in Hoofddorp zu erwähnen. Für sein über 35 Jahre altes Bürogebäude hat Delta eine intelligente EV-Ladestrukturlösung entwickelt, die die Kombination von Elektromobilität und erneuerbaren Energien umfasst (Bild 2). Zu der ganzheitlichen Lösung zählen eine 50-kWp-Photovoltaik-Aufdachanlage zur Erzeugung von etwa 42.300 kWh Solarstrom pro Jahr sowie AC- und DC-Ladepunkte, die gleichzeitig 24 E-Fahrzeuge laden können. Zudem beinhaltet die Lösung ein Power Conditioning System (PCS) mit einer Leistung von 100 kW zum Laden und Entladen von Batterien. Um die Energieeffizienz zu optimieren und die Auswirkungen der Spitzenlast auf das Netz zu verringern, wird der überschüssige Energiebedarf von Deltas Batteriespeicher (Energy Storage System) gedeckt.

Zur Verwaltung und Optimierung der EV-Ladestation wird die gesamte Installation vom DeltaGrid-EV-Management unterstützt und verwaltet. Batterien ergänzen den Strom, der für das Laden von Elektrofahrzeugen benötigt wird, während die erneuerbare Stromerzeugung die Batterien auflädt und das Gebäude mit Strom versorgt. Infolgedessen sanken die Gesamtenergiekosten in der europäischen Zentrale von Delta um 15,64 Prozent, während unter Spitzenbedingungen bis zu 30 Prozent Kostenreduktion möglich sind. Insbesondere in Zeiten steigender Energiepreise also ein mehr als rentabler Einsatz von Technologie und Software.

Gemeinsam die Zukunft bestreiten

Dass E-Autos weiterhin einen hohen Stellenwert beim Erreichen von Nachhaltigkeitszielen einnehmen, ist nicht zu leugnen. Damit das so bleibt, braucht es jedoch mehr E-Ladestationen und smarte Energiemanagementlösungen zur Entlastung des Stromnetzes. Delta Electronics zeigt sowohl mit der Schnellladesäule UFC 500 als auch mit Delta Grid EVM, dass es intelligente Lösungen gibt, um Elektrofahrzeuge weiterhin auf den Markt zu bringen, ohne die Energieinfrastruktur komplett umgestalten zu müssen. Die ganzheitliche Lösung für die beispielhaft genannte EV-Ladeinfrastrukturlösung in Hoofddorp kann als Blaupause für ähnliche Projekte dienen, denn diese Lösung zeigt, dass die Optimierung des Strombedarfs und der damit einhergehenden Energieinfrastruktur durch innovatives und modernes Energiemanagement möglich ist.

Der Autor

Jorge Solis

hat einen Master of Science in Technologie- und Innovationsmanagement und einen Bachelor in Automobiltechnik. Er arbeitet seit 2019 in der E-Mobilitätsbranche in verschiedenen Bereichen, aber stets auf der Seite der Infrastruktur. Sein Spezialgebiet sind AC- und DC-Wallboxen. Seit April 2023 arbeitet Solis bei Delta; zuvor war er in der Aftersales-Marktbetreuung als technischer Ingenieur tätig