ENIO LASTMANAGEMENT

1.    ENIO-Lastmanagement – Anwendungsgebiet und Funktionsumfang

Zur Freischaltung, Verwaltung, Steuerung und Abrechnung der Elektroladestellen betreibt ENIO das webbasierte Elektrotankstellen-Management-System ETSweb.

Darüber hinaus bietet ENIO ein lokales Lastmanagement-System zur dynamischen Ladeleistungs­regelung von Elektroladestellen an einem gemeinsamen Ladestandort an. Ein Ladestandort (Site) beinhaltet hierbei eine Gruppe von Elektroladestellen (CS) bzw. eine Gruppe von Ladepunkten (CP). Die Elektroladestellen müssen dafür nicht notwendigerweise vom selben Hersteller bzw. vom selben Typ sein.

Das intelligente Lastmanagement von ENIO ermöglicht somit das gleichzeitige Laden von bis zu 50 Elektrofahrzeugen an einem gemeinsamen Ladestandort und verteilt dabei die verfügbare Lade­leistung optimal auf die zu ladenden Elektrofahrzeuge. Durch den Einsatz des intelligenten Last­managements von ENIO werden somit hohe Investitionen für den Ausbau des Netzanschlusses vermieden.

Das Herzstück des intelligenten Lastmanagements bildet der ENIO-Sitecontroller ETS-SC, ein Embedded-Computer (lüfterlos und im erweiterten Temperaturbereich einsetzbar). Der ENIO-Sitecontroller ETS-SC sichert damit einen zuverlässigen Betrieb der damit geregelten Elektro­ladestellen.

Die Applikations-Software läuft auf einem gehärteten Betriebssystem (Win10), wurde als ein fern­wartbares Windows-Service konzipiert und ist in das webbasierte Elektrotankstellen-Management-System ETSweb eingebunden. ETSweb ermöglicht sowohl die Konfiguration, das Monitoring, als auch die Änderung der Regelstrategien.

Das Lastmanagement-System von ENIO ist weitgehend unabhängig von Elektroladestellen-Herstellern einsetzbar. Jedoch müssen einzelne Grundvoraus­setzungen unterstützt werden, wie die Möglichkeit der Messung und Vorgabe des maximalen Ladestroms. Unter­schiedliche OCPP-Protokollversionen der Elektroladestellen können in Richtung des web­basierten Elektrotankstellen-Management-Systems ebenfalls ausgeglichen werden.

Der ENIO-Sitecontroller ETS-SC ermöglicht optional die zusätzliche Erfassung von weiteren Mess­größen als auch ein Interface zu einem lokalen NFC-Zahlterminal.

Messwerterfassung

Zur dynamischen Begrenzung der Summenleistung am Ladestandort erfasst der ENIO-Sitecontroller ETS-SC sowohl die aktuellen Phasenströme je angeschlossener Elektroladestelle als auch die aktuellen Summenströme je Phase des gesamten Anlagenteils am Ladestandort.

Damit besteht ebenfalls die Möglichkeit zur Berücksichtigung von Zusatzverbrauchern wie Garage, Heizung, Keller oder Aufzüge im selben elektrischen Anlagenteil.

Für eine umfassende Messwerterfassung kommen einerseits die in den Elektroladestellen je Lade­punkt integrierten Elektrizitätszähler zum Einsatz. Andererseits wird ein zusätzlicher IP-fähiger Elektrizitätszähler zur Erhebung der Summenströme/-leistungen herangezogen.

Leistungsbegrenzung

Die gewünschte, maximale Summenleistung ist im ENIO-Lastmanagement-System je Ladestandort als frei wählbarer Parameter ausgeführt. Auf Basis dieses Grenzwertes und unter Berücksichtigung der gemessenen Zusatzverbraucher kalkuliert der ENIO-Sitecontroller ETS-SC die aktuell verfügbare Ladeleistung und steuert dynamisch  die einzelnen, maximalen Lade­leistungen je involviertem Ladevorgang.

Phasenunsymmetrie

Einphasige Ladevorgänge werden durch das intelligente Lastmanagement von ENIO erkannt und auf einen frei wählbaren einphasigen Maximalstrom begrenzt. Durch die Reduktion der verursachenden Ladevorgänge werden Phasenunsymmetrien bestmöglich ausgeglichen und damit den technischen Anschluss­bedingungen der Netzbetreiber Sorge getragen.

Anwendungen des ETS-SC

Der ENIO-Sitecontroller ETS-SC unterstützt mit seinen Lastmanagement-Funktionen alle Anwen­dungen für den Aufbau öffentlicher Ladestandorte, halböffentlicher Ladeinfrastruktur in Garagen und Wohnbauten sowie auch privater Elektroladestellen, um stets die geforderten Lastgrenzen einzu­halten.

Autorisierung und Verrechnung

Mit dem Einsatz des ENIO-Sitecontroller ETS-SC und im Verbund mit dem webbasierten Elektro­tankstellen-Management-System ETSweb werden für die Verwaltung von Ladestandorten auch Autorisierung und Roaming mittels RFID-Ladekarten oder per Lade-App von ENIO unterstützt.

Ebenso können verschiedenste Abrechnungsvarianten – bei Ladevorgängen von eigenen NutzerInnen sowie beim Laden von Dritten – mit dem Elektroladestellen-Eigentümer bzw. mit der zuständigen Haus­­verwaltung vereinbart werden. ENIO stellt mit dem webbasierten Elektrotankstellen-Management­‑System ETSweb alle rechnungsrelevanten Daten zur Verfügung.

2.    Technische Spezifikationen der eingesetzten Hardware

In der aktuellen Ausführung umfasst das ENIO-Lastmanagement-System neben dem ENIO-Site­controller ETS-SC und einem IP-fähigen Elektrizitätszähler auch einen GSM-Router.

Dieser Router dient sowohl der Einstellung der lokalen LAN-Verbindung mit den Elektro­ladestellen und dem IP-fähigen Elektrizitätszähler als auch der GSM-Kommunikation mit dem Elektrotankstellen-Management-System ETSweb. Hier ist anzumerken, dass die Elektroladestellen dabei zusätzlich keine eigene GSM-Kommunikation benötigen.

Ein DC-Netzteil (12V, 120W, EDR-120-12 von Mean Well) zur gemeinsamen Stromversorgung der Geräte und eine entsprechende Anzahl von Switches zur Verbindung aller Lastmanagement-Komponenten und Elektroladestellen via LAN-Verkabelung runden dieses Paket ab.

Alle ENIO-System-Komponenten werden zur gemeinsamen Befestigung auf Hutschienen mit entspre­chenden Klemmen ausgeliefert.

Die Hardware des ENIO-Sitecontrollers wird gegenwärtig als Ultra Compact Fanless Computer von Cincoze Rugged (DA-1000) ausgeführt. Der mitgelieferte GSM-Router von Teltonika (RUT955 LTE) dient zur GSM-Verbindung zwischen ENIO-Sitecontroller und der ENIO-Ladestellen-Management-Plattform ETSweb. Besteht es aufgrund der baulichen Gegebenheiten ein schlechter Mobilfunkempfang (z.B. in Tiefgaragen) ist entweder eine externe Antenne für den Router zu montieren oder der Router über eine strukturierte LAN-Verkabelung an einem geeigneteren Ort zu installieren.

Zur Erfassung der Summenströme/-leistungen des gesamten elektrischen Anlagenteils kommt aktuell der IP-fähige Elektrizitätszähler B-control EM300 (bzw. 420) L von TQ-Automation zum Einsatz. Dieser Elektrizitätszähler ist für einen Direktanschluss bis 63 A bzw. über externe Messwandler von 100 bis zu 1.000 A ausgelegt. Der IP-fähige Elektrizitätszähler muss durch den Endanwender mittels einer frei zugänglichen Zählersicherung oder eines zusätzlichen Ausschalters spannungsfrei schaltbar sein. Je nach Anwen­dungs­fall können auch andere IP-fähige Elektrizitätszähler integriert werden (bevor­zugtes Protokoll: Modbus TCP/IP).

Des Weiteren wird eine entsprechende Anzahl von Switches eingesetzt (z.B. mit 8 Anschlusspunkten, Ha-VIS eCon 2080B-A von HARTING), um eine strukturierte LAN‑Verkabelung u.a. zwischen dem ENIO-Sitecontroller ETS-SC und den einzelnen Elektroladestellen herzustellen.

Elektroladestellen

Generell ist das intelligente Lastmanagement von ENIO neutral gegenüber Elektroladestellen-Herstellern. Aktuell sind für ein schnelles Lastmanagement die Elektroladestellen von KEBA (KeContact P30 x-series) und ALFEN (Single und Double Pro-line) direkt angebunden. Andere Fabrikate müssen dafür dem Protokoll OCPP 1.6 mit Charging Profiles genügen. Die Elektroladestellen sind mit Buchse bzw. im halböffentlichen und privaten Bereich mit fix-angeschlagenem Ladekabel, RFID-Reader und integriertem MID-zertifizierten Elektrizitätszähler ausgeführt. Die maximale Ladeleistung je Lade­punkt beträgt 22 kW (AC, 3-phasig, 32 A).

Komponentenabmessungen (B x H x T in mm)

Im Verteilerschrank sind folgende Lastmanagement-Komponenten zu installieren. Diese sind für Hutschienen-Montage vorgesehen, jedoch handelt es sich dabei um keine Reihenbaugeräte (Platz­bedarf beachten! Siehe auch Abbildung 3).

ENIO-Lastmangement-Komponenten:

  • SiteController: DA-1000 (150 x 109 x 57)
  • TQ-Zähler: EM300 (bzw. 420) L (70 x 88 x 65)
  • Switch: Ha-VIS eCon 2080B-A (60 x 114 x 42)
  • DC-Netzteil: EDR-120-12 (40 x 126 x 114)
  • Router: RUT955 LTE (110 x 100 x 50)

Merke: Jede Ladestation sowie der ENIO-SiteController, Router und Elektrizitätszähler benötigen einen separaten Switch-Port. Die Anzahl der Ports ist somit entsprechend auszulegen. Darüber hinaus ist die notwendige Anzahl an LS- und FI-Schalter bereits für einen zukünftigen LIS-Ausbau einzuplanen.

Die vorwiegend im ENIO-Lastmanagement-System zum Einsatz kommenden Elektroladestellen (Wallboxen) besitzen folgende Gehäuseabmessungen:

  • Alfen Single Pro-line (240 x 370 x 130)
  • Alfen Double Pro-line (338 x 590 x 220)
  • KEBA KeContact P30 (240 x 495 x 163)

3.    Zusatzinformationen für den ausführenden Elektriker

Nachstehende Aufgaben sind vom zuständigen Elektriker zu übernehmen und somit nicht Bestandteil der ENIO-Dienstleistungen: Planung, Lieferung und normgerechte Verlegung der Strom- und Daten-leitungen sowie Lieferung und Installation des gesamten Elektromaterials inkl. Sicherheits-einrichtungen (FI und LS) und Errichtung der notwendigen Verteilerschränke. Montage, Anschluss, Erstprüfung und Inbetriebnahme der elektrischen Anlage inkl. Elektroladestellen und ENIO-Lastmanagement-Komponenten. Dabei sind u.a. folgende Punkte zu beachten (ohne Anspruch auf Vollständigkeit): 

  • Der Montageort muss der Schutzklasse der Elektroladestelle entsprechen (z.B. IP 54, siehe Installationsanleitung).
  • Jeder Ladepunkt muss über eine separat abgesicherte Leitung angeschlossen werden.
  • Der Leitungsschutzschalter ist entsprechend der Belastbarkeit des Kabels und der Lade-leistung der Elektroladestelle auszuwählen. Es wird die Auslösecharakteristik C empfohlen.
  • Jeder Ladepunkt muss mittels eines eigenen FI-Schutzschalters abgesichert werden. Dabei ist grundsätzlich ein FI Typ B erforderlich. Ein FI Typ A reicht aus, wenn der Ladepunkt mit einer DC-Fehlerstromerkennung ausgestattet ist. Bei Ladestationen wie die Alfen Double Pro-line ist ein FI-Schutzschalter bereits in der Elektroladestelle integriert!
  • Es empfiehlt sich generell die Leitungen bereits für die Zukunft auf 22 kW auszulegen (5‑adrige Leitung), damit die Ladeleistung im Nachhinein mit wenig Aufwand erhöht werden kann.
  • Die Leitungen sind entsprechend der Verlegeart, dem Spannungsabfall, der Leitungslänge, der erforderlichen Leistung bzw. Stromstärke auszulegen. Die notwendigen LAN-Verlegekabel und Patch-Kabel sind vom Elektriker zu Verfügung zu stellen.
  • Die Phasenfolge der angeschlossenen Ladepunkte ist entsprechend zu rotieren (L 1‑2‑3, L 2‑3‑1,…), um eine entsprechende Gleichverteilung bei einphasigen Fahrzeugladern zu gewährleisten. Beim Vertauschen der Phasen muss die Drehfeldrichtung immer erhalten bleiben.
  • Für das ENIO-Lastmanagement ist ein entsprechender Elektrizitätszähler mit einem Modbus/TCP- oder RS485-Interface notwendig. Dieser ist im Bedarfsfall als zusätzlicher Subzähler auszuführen.
  • Der Elektrizitätszähler muss durch den Endanwender mittels einer frei zugänglichen Zählersicherung oder eines zusätzlichen Ausschalters spannungsfrei schaltbar sein.
  • Alle Ladestationen, der ENIO-SiteController, der IP-fähiger Elektrizitätszähler und der Router sind bezüglich LAN sternförmig im Verteilerschrank mittels einem oder mehrerer Switches zu verbinden.
  • Die Montage und der elektrische Anschluss (inkl. Netzwerkverkabelung) sowie die Erstprüfung der Ladestationen sind von einem konzessionierten Elektriker vorzunehmen (Anlagen-Abnahmeprotokoll).
  • Im Verteilerschrank ist ausreichend Platz für 1 x LS- und ein FI-Schalter je Ladepunkt vorzusehen (bei Alfen Double Pro-line sind die FI je Ladepunkt bereits in der Ladestation integriert). Der ENIO-SiteController inklusive Switches, Router und Netzteil benötigt zusätzlich mind. 60 cm an Hutschiene.
  • Darüber hinaus ist eine Hutschienen-Steckdose im Verteilerschrank vorzusehen (AC, 1‑phasig, 32 A), um für Support- bzw. Wartungsarbeiten zusätzlich ein elektrisches Gerät anschließen zu können.
  • Der Mobilfunkempfang ist vor Ort zu prüfen (z.B. mit der APP „Opensignal“) und mit ENIO abzuklären, ob eine externe Antenne notwendig ist. Diese ist bei Möglichkeit im Freien bei akzeptabler Signalstärke zu montieren. Wird hingegen der Router an einen Ort mit besserem GSM-Empfang verlegt, so ist für den Router auch ein Netzteil und eine Spannungsversorgung vorzusehen.

 

Zusammengefasst sind folgende Komponenten vom Elektriker zu liefern:

  • Strom- (AC und DC) und Datenleitungen (inkl. Patchkabeln, RJ45-Stecker bzw. -Buchsen)
  • Sicherheitseinrichtungen (FI- und LS-Schalter)
  • Verteilerschränke (für ENIO-Lastmanagement-Komponenten und Sicherheitseinrichtungen)
  • Hutschienen-Steckdose im Verteilerschrank der ENIO-Lastmanagement-Komponenten
  • Geeignete Messwandler für den IP-fähigen Elektrizitätszähler (bei Phasenströmen über 63 A)
  • Zählersicherung oder zusätzlicher Ausschalter um IP-fähigen Elektrizitätszähler spannungsfrei schalten zu können

4.    Anschlussschema der ENIO-Komponenten und Elektroladestellen

Abbildung 1: Anschlussschema der ENIO-Lastmanagement-Komponenten und Elektroladestellen mit zwei Ladepunkten (wie Alfen Single Pro-line oder KEBA P30 x-series)

 

Abbildung 2: Anschlussschema der ENIO-Lastmanagement-Komponenten und Elektroladestellen mit vier Ladepunkten (z.B. Alfen Double Pro-line)
sowie einem optionalen NFC-Terminal

 

Abbildung 2 zeigt ebenfalls den optionalen Anschluss eines NFC-Bezahlterminals (separates Gehäuse und 230V-Stromversorgung erforderlich). Dieses kann unabhängig vom Typ der Elektroladestelle sowie von der Anzahl der Ladepunkte eingesetzt werden und dient dem lokalem Direct-Payment mittels Kredit- bzw. Bankkarten.

Abbildung 3 stellt weiters den elektrischen und IT-mäßigen Anschluss der ENIO-Lastmanagement-Komponenten zusätzlich in detaillierter Form dar.

 

Abbildung 3: Verteilerplanskizze der ENIO-Lastmanagement-Komponenten


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