Ladestationen am Netz an Roaming-Systeme Voraussetzung für die Ausweitung der Elektromobilität

Ausweitung der Elektromobilität
Ausweitung der Elektromobilität

Um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen, werden Ladestationen benötigt - und das am besten flächendeckend. Insbesondere für Ladestationen im öffentlichen Raum ist es jedoch noch immer schwierig, ertragreiche Geschäftsmodelle zum Aufbau und Betrieb einer Lade-Infrastruktur umzusetzen. Vor diesem Hintergrund sollte möglichst vielen Autofahrern ein komfortabler Zugang zu den verfügbaren Ladestationen eröffnet werden.

Die Anbindung der Ladestationen an Roaming-Plattformen ist eine Möglichkeit zur Realisierung dieses Ziels. Im besten Fall merkt der Kunde nicht, wer der Betreiber der Ladestation ist, an die er sein Elektrofahrzeug gerade angeschlossen hat. Die Autorisierungsdaten werden automatisch an seinen individuellen Vertragspartner weitergeleitet, der den Ladevorgang nach entsprechender Prüfung vor Ort freigibt. Die Abrechnung erfolgt ebenfalls über den Vertragspartner. Das beschriebene Vorgehen erhöht die Benutzerakzeptanz und ist zudem die Grundlage für eine regionsübergreifende Ausweitung der Elektromobilität.

Spätere Nachrüstung von Geschäftsprozessen

Eine interoperable Infrastruktur bildet die Basis für die flächendeckende Ausdehnung der Elektromobilität und eine hohe Akzeptanz von Elektrofahrzeugen. Dies betrifft sowohl die Hardware als auch die Software. Oberstes Ziel des Fahrzeugnutzers ist die Freigabe und Durchführung des Ladevorgangs, wobei die Freischaltung auf verschiedene Arten initiiert werden kann. Dazu zählen nicht geschützte oder mit einem Berechtigungsschlüssel versehene Taster oder Schalter, Code-Schlösser, Berechtigungskarten mit Magnetstreifen oder RFID-Transponder sowie die mobile Freigabe per Telefonanruf, SMS oder Smartphone-App.

Während einige Verfahren lokal und autark funktionieren, verlangen andere Methoden nach einer Verbindung zu einer übergeordneten Leitstelle, die durch den Betreiber der Ladesäulen oder einen extern beauftragten Mobilitäts- anbieter unterhalten wird. Teilweise sind manuelle Schritte auszuführen; in der Regel handelt es sich allerdings um automatisierte Vorgänge. In diesem Fall findet die Freigabe typischerweise durch eine Authentisierung mit der Nutzer-ID statt. Ist diese überprüft und der Nutzer authentifiziert, wird eine Autorisierung erteilt und der Ladepunkt freigegeben. Nach erfolgtem Ladevorgang überträgt das System die gemessene Zeit oder die Lademenge, so dass sich eine Abrechnung vornehmen lässt (Bild 1).

Aufgrund umfangreicher Anforderungen hinsichtlich der eichrechtlich konformen Mess- und Abrechnungsvorgänge wird in der Regel auf eine Bewirtschaftung der Lade-Infrastruktur in Form einer exakten kWh-Abrechnung verzichtet. Denn die aus dem allgemeinen Messwesen in der Energiewirtschaft resultierenden Rahmenbedingungen des stationären Bereichs erweisen sich für die zum Teil geringen Lademengen als überdimensioniert und nicht praxisgerecht. Wegen ungeklärter Fragestellungen im entflochtenen Energiesektor sind zudem nicht alle künftigen Marktmechanismen und deren Anforderungen bekannt. Daher muss die in der Lade-Infrastruktur in-stallierte Hard- und Software flexibel sein, damit mögliche Geschäftsprozesse später nachgerüstet werden können. Systeme sollten bis dahin modular aufgebaut sein.

Standardisierte Schnittstellen erleichtern Datenaustausch

Der Abrechnungsprozess erfordert den Austausch sämtlicher relevanten Daten in Kombination mit den Identifikationsdaten des Nutzers respektive seiner Vertrags-ID. Weitere Statuswerte des Ladevorgangs wie die geladenen kWh, der Endzeitpunkt des Ladevorgangs oder die voraussichtliche Restladezeit können prinzipiell an den Nutzer weitergegeben werden. Für die gesamte Kommunikation zwischen Lade-Infrastruktur und anderen Systemen bieten sich standardisierte Schnittstellen an. Große Relevanz kommt dabei der Schnittstelle zwischen den Ladepunkten - seien es einzelne Stationen oder ein Satellitensystem - und den übergeordneten Leitstellen zu. Neben der technischen Überwachung zu Diagnosezwecken und der Meldung von Fehlerzuständen ist hier vor allem die Datenübertragung zur Authentifizierung und Abrechnung wichtig. Während die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Lade-Infrastruktur international einheitlich genormt ist, gibt es noch keinen weltweit gültigen Standard für den Datenaustausch zwischen Lade-Infrastruktur und Leitstelle.

Derzeit werden zu diesem Zweck oft proprietäre Lösungen verwendet, die ein interoperables Gesamtsystem Elektromobilität erschweren, was wiederum eine Grundvoraussetzung für eine schnelle Marktdurchdringung ist. Zwei Ansätze zeigen jedoch einen viel versprechenden Weg auf. So wird die IEC 61850 im Hinblick auf die technische Einbindung von Lade-Infrastruktur inklusive Last-Management ergänzt und steht in Kürze in Form eines IEC TR 61850-90-8 zur Verfügung. Zur Verwaltung, Diagnose und Überwachung der Lade-Infrastruktur sowie der zugehörigen Abrechnungsprozesse von Ladevorgängen hat sich allerdings ein anderer Ansatz etabliert. Hier kommt mit dem „Open Charge Point Protocol“ (OCPP) ein SOAP-basierter (Simple Object Access Protocol) Ansatz auf der HTTP-Ebene zum Einsatz.

Das standardisierte Protokoll wird inzwischen in verschiedenen europäischen Ländern von zahlreichen Herstellern und Betreibern von Ladesäulen genutzt. Durch die Verwendung eines TCP/IP-basierten Konzepts reicht eine Kleinsteuerung wie der Inline-Controller ILC 1xx aus, um Daten aus der Lade-Infrastruktur über das vorhandene Netzwerk an den Anbieter der Elektromobilität oder den Betreiber der Lade-Infrastruktur weiterzuleiten. Bei Bedarf lässt sich eine lokal autarke Lösung mit einem festen Satz an Berechtigungen aufsetzen. Für interoperable Ladevorgänge bietet sich der EV Charge Controller an. Das Gerät steuert und überwacht den Ladevorgang gemäß Mode-3-Laden nach IEC 61851-3. Ein einfaches Patch-Kabel genügt zur schnellen, werkzeuglosen Verbindung mit der Kleinsteuerung. So wird ein flexibles Last-Management ermöglicht (Bild 2).