Lastmanagement – Bedeutung und Nutzen
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- 14.12.2021
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Wie viel Ladeleistung braucht es bei vielen E-Autos?
Sofern die Leistung nicht manuell von Fahrerin oder Fahrer gedrosselt wurde, lädt ein gewöhnliches Elektroauto an einer 3-Phasen-Wallbox mit bis zu 11 kW. Wenn ein E-Auto also 11 kW benötigt, bräuchten zwei BEVs 22 kW und 50 dementsprechend 550 kW Anschlussleistung. Zu diesen Stromziehern in Garage oder Carport kommt noch der Verbrauch der Wohnungen hinzu. Und der liegt ungefähr auf dem gleichen Niveau wie der der E-Autos. Hier käme einiges zusammen und in Bestandsobjekten müsste die Anschlussleistung durch E-Fahrzeuge quasi verdoppelt werden. Man merkt aber an den Konjunktiven – bei den errechneten Zahlen handelt es sich um theoretische Größen.
Der Gleichzeitigkeitsfaktor
Denn die Praxis sieht anders aus. Schließlich werden nie alle Autos gleichzeitig mit voller Leistung laden, genauso wenig wie in allen 50 Wohnungen zur selben Zeit Herd, Backofen, Waschmaschine etc. in Betrieb sind. Deshalb wird für die Berechnung der real ausreichenden Dimensionierung der sogenannte Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) benutzt. Er speist sich aus Erfahrungswerten von Netzbetreibern in Kombination mit einem Sicherheitspuffer, sodass auf jeden Fall statistische Spitzen abgedeckt werden können. Es handelt sich also um eine praktische Lösung wie sie in allen Bereichen des Lebens zur Anwendung kommt, um Ressourcen sinnvoll einzusetzen: Eine Ortswasserleitung ist so ausgelegt, dass sich viele Menschen zur gleichen Zeit ein Bad einlassen können, aber niemals alle, im Krankenhaus gibt es Betten nur für einen Bruchteil der Bevölkerung und nicht alle Angestellten im Büro haben einen eigenen Drucker.
Im Beispiel mit 50 E-Autos mit 11 kW Ladeleistung liegt der GZF bei rund 0,28. Aus den summierten 550 kW werden so nur knapp 155 kW benötigte Anschlussleistung.
Lastmanagement – was heißt das eigentlich?
Für die Ladeinfrastruktur in einem Gebäude mit vielen Wallboxen braucht es auf jeden Fall eine Kontrollinstanz. Denn bereits 20 Elektroautos, die gleichzeitig mit maximaler Geschwindigkeit laden, würden den Leistungsbedarf enorm in die Höhe treiben. Um keinesfalls die Gebäudeelektrik zu überlasten, entscheidet eine Steuereinheit, wie viel Leistung fürs Laden bereitgestellt werden kann. Diese Verteilung zwischen Verbrauchern im Gebäude und den Fahrzeugen nennt man Lastmanagement.
Statisches Lastmanagement
Unterscheiden kann man bei der Lastverteilung zwischen statischer und dynamischer. Beim statischen Lastmanagement wird den Ladestationen schlicht eine feste Leistungsobergrenze zugewiesen. Mehr bekommen sie nicht, egal wie viele Autos angesteckt sind. Diese maximale Leistung wird dann an alle angesteckten Fahrzeuge gleich verteilt. So wird der Hausanschluss auf keinen Fall überstrapaziert, jedoch oft auch nicht ausgereizt.
Dynamisches Lastmanagement
Beim dynamischen Lastmanagement kommuniziert die Steuerung der Ladestationen mit dem Energiezähler des Gebäudes. Sie reagiert so in Echtzeit auf den Energiebedarf in den Wohnungen - dieser hat immer Vorrang - und disponiert die jeweils frei verfügbare Leistung an die angesteckten Fahrzeuge. Über ein solches intelligentes Lastmanagement lässt sich die Dimensionierung der Anschlussleistung bei Neubauten weiter reduzieren bzw. die bestehende Anschlussleistung besser nutzen. Diese smarte Nutzung macht sich den typischen Tagesablauf der Bewohner:innen zu Nutze: Sind ab dem frühen Abend im Haus vermehrt Herdplatte, Backofen, Spülmaschine oder Fön in Betrieb, steht weniger fürs Laden der E-Autos zur Verfügung. Die Nutzbarkeit der E-Autos leidet darunter jedoch nicht - schließlich sind die meisten Fahrzeuge gerade erst abgestellt worden. Sinkt in der Nacht dann der Bedarf in den Wohnungen, können die E-Autos mehr Leistung beanspruchen und sind morgens ausreichend geladen. Leistungsspitzen werden dadurch vermieden.
Links der Leistungsbedarf eines Wohnobjektes mit 50 BEVs im Tagesverlauf ohne Lastmanagement, rechts mit dynamischem Lastmanagement. Die benötigte Anschlussleistung lässt sich dadurch auf rund ein Drittel reduzieren.
Es funktioniert: Projekt Urcharge als Beweis
In Kooperation mit dem Energieanbieter Linz AG, der Wohnbaugesellschaft Neue Heimat, der Technischen Universität Wien sowie der Umweltmanagementagentur ETA hat KEBA Energy Automation das Projekt Urcharge (Urban + Charge) gestartet. In einem sechsmonatigen Experiment wurde der Beweis erbracht, dass der ständige Betrieb von 51 E-Autos und 51 Ladepunkten in einem großen Wohnobjekt ohne Erhöhung der Anschlussleistung möglich ist. Die wichtigsten Erkenntnisse von Urcharge waren: Die Versorgung der Hauselektrik konnte zu jeder Zeit sichergestellt werden und für die Bewohnerinnen und Bewohnern waren Eingriffe der Lastmanagements bei der Nutzung ihrer E-Autos nicht wahrzunehmen.
