Elektroauto lädt Webasto-Wallbox
Basiswissen: Laden

Diese Funktionen hat eine intelligente Wallbox

23.09.2022

Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von normalen und intelligenten Wallboxen mit unterschiedlichen Preissegmenten. Intelligente Wallboxen spielen hierbei zwar in der höheren Preisklasse, bieten aber Funktionen, die für viele Anforderungen entscheidend sind.

Wer sein E-Auto zuhause lädt, mit dem üblichen Stromnetz, kann nur mit Wechselstrom (AC) rechnen. Ein E-Auto wird jedoch mit einer Batterie betrieben, die nur Gleichstrom speichern kann. Jedes Elektroauto hat somit einen Gleichrichter verbaut, damit das Aufladen ohne Probleme stattfinden kann.   

Mit Gleichstrom lädt das Auto jedoch schneller, da der Strom im E-Auto direkt in die Batterien eingespeist wird. Aus diesem Grund ist in einer Wallbox ein Gleichrichter integriert, der direkt eine hohe Ladeleistung managt. Somit kommuniziert eine klassische Wallbox während des Ladevorgangs mit einem E-Auto und der Strom wird an den aktuellen Zustand der Batterie angepasst.   

Eine intelligente Wallbox ermöglicht jedoch weitaus mehr. Wallboxnutzer, sind damit in der Lage, den
Ladestrom zu kontrollieren. Das Prinzip einer intelligenten Wallbox basiert auf Kommunikation, die zwischen dem Benutzer und der Ladelösung stattfindet. Durch verschiedene Funktionalitäten können die Wallboxen unterschieden werden.   

Hier stellen wir die wichtigsten Funktionen vor:   

Backend - Alles auf einem Blick.  

Was ist eigentlich ein Backend? Das Backend ist das Herzstück eines Management Systems, denn die Ladesäule wird erst dadurch intelligent. Bei einer intelligenten Wallbox ist damit die Softwareanbindung der Ladestation an das Internet gemeint. Dieser Teil des IT-Systems dient zur Datenverarbeitung und -speicherung im Hintergrund von Software, Apps und Webseiten.  Das Backend ermöglicht dem Wallboxnutzer zum Beispiel die Kontrolle, die Fernwartung und die Stromabrechnung der Ladestation. Die Kommunikation zwischen dem Backend und dem Ladesystem ermöglicht somit die automatisierte Verwaltung von Prozessen. Diese Software erweitert die Funktionalität enorm. Davon profitieren nicht nur Betreiber sondern auch Fahrer.  

Monitoring und Fernwartung bei einer intelligenten Wallbox: So funktionierts.  

Das Monitoring ist die kontinuierliche Überwachung, Kontrolle und Auswertung eines Ladepunktes und einzelner Ladevorgänge. Der E-Mobilist kann den aktuellen Status der Ladestation in Echtzeit abrufen. Das bedeutet, er kann überprüfen, ob z. B. die Ladestation intakt ist oder ob eine Fehlermeldung vorliegt. Ladevorgänge können unterbrochen, Nutzer priorisiert oder auch Zugangsbeschränkungen umgesetzt werden.   

Ein weiteres wichtiges Feature ist das Aufzeichnen von Ladevorgängen. Mit den Informationen können Statistiken erstellt und Auswertungen durchgeführt werden. Die Auswertungen werden im Anschluss genau analysiert und zur Identifizierung von Verbesserungspotenzial genutzt. Durch die erlangten Informationen erhöht sich die Steuerfähigkeit der Ladelösung für den Wallboxnutzer. 

Die Fernwartung ermöglicht stattdessen nicht nur dem Nutzer, sondern auch dem Experten den sofortigen Zugriff auf die Ladeinfrastruktur. Durch die Steuerung aus der Ferne kann der Fachmann bei Problemen in Echtzeit agieren und Fehler, wenn möglich sogar direkt identifizieren und beheben. Anstehende Softwareupdates können automatisch durchgeführt werden, ohne dass Sie einer Einschränkung ausgesetzt werden. Die Fernwartung erhöht somit langfristig die Betriebsdauer, da kaum
Ausfallzeiten entstehen.  

Intelligente Wallbox mit RFID und Stromzähler  

Wenn die Ladestation mit einem bestimmten Personenkreis geteilt werden soll, sei es mit Familienmitgliedern, Mitarbeitenden oder Nachbarn, ist Zugangsbeschränkung das Schlüsselwort.
Mittlerweile gibt es eine Vielzahl an intelligenten Wallboxmodellen mit integrierter Zugangsbeschränkung. Die einfachste und beliebteste Variante ist dabei die Ladefreigabe über RFID. Sie fragen sich, was RFID ist? Der Begriff steht für Radio-Frequency Identification und ist ein System, dass aus einem Transponder und einem Lesegerät besteht.  Der Transponder ist auf einer kleinen (Visiten-)Karte (auch Chip oder Tag genannt) untergebracht, worauf unterschiedliche Daten gespeichert werden können. Wird die Karte in die Nähe des Lesegeräts gehalten, werden die Daten von elektromagnetischen Wellen ausgelesen und wie hier bei unserem Fall für Personenidentifizierungen genutzt. Mit dem verbauten RFID-Leser in der Wallbox können somit nur berechtigte Nutzer Ladevorgänge freischalten oder blockieren.  

Ein weiterer Vorteil von RFID ist die Abrechnungsmöglichkeit. Ein klassisches Beispiel: Der Arbeitnehmer lädt seinen E-Firmenwagen zuhause und möchte die Stromkosten anschließend vom Arbeitgeber vergüten lassen. Für diesen Prozess muss eindeutig nachweisbar sein, dass die Kosten auch tatsächlich nur diesen einen Firmenwagen betreffen. An dieser Stelle kommt auch der integrierte Stromzähler ins Spiel. Jedoch ist ein Stromzähler, nicht einfach ein Stromzähler, denn es gibt unterschiedliche Versionen für unterschiedliche Anwendungsfälle.   

Intelligente Wallbox mit integriertem Stromzähler

Beginnend mit der einfachsten Version: Stromzähler ohne Zertifizierung. Dieser wird nur für Informationszwecke gebraucht, zum Beispiel, um den Jahresverbrauch des E-Autos zu erfahren. Obwohl die Werte ziemlich genau dargestellt werden, wird ein solcher Zähler nicht anerkannt.  

Die Unterscheidung zwischen einem MID zertifizierten Energiezähler und einem eichrechtskonformen Energiezähler ist jedoch etwas komplizierter. Den Zusatz eichrechtskonform erhalten nur die Wallboxen, die amtlich geprüft sind und den Anforderungen des deutschen Eichrechts entsprechen. Nicht nur die ordnungsgemäße Stromzählung ist inbegriffen, sondern auch die datenschutzkonforme Verarbeitung von Nutzerdaten.  

MID steht für Measurement Instruments Directive (Messgeräteverordnung). Im Gegensatz zu der obigen Version, benötigt die intelligente Wallbox in diesem Fall keine Zertifizierung, sondern eine Konformitätserklärung des Herstellers. Nun stellt sich sicherlich die Frage, welcher Anwendungsfall benötigt welche Version. 

Eichrechtskonforme Wallboxen kommen meist bei öffentlicher Abrechnung zum Einsatz, wo die Ladevorgänge automatisiert einem Nutzer zugeordnet werden sollen. Mid-konforme Wallboxen werden stattdessen dann benötigt, wenn eine Abrechnung zwischen zwei Parteien erfolgt. Der geladene Strom gehört somit einem der beiden Parteien und alle Ladevorgänge können demnach einem Nutzer eindeutig zugewiesen werden.   

Es wird ersichtlich, dass man für das oben genannte Beispiel mit dem E-Firmenwagen eine Wallbox mit integriertem MID zertifizierten Energiezähler benötigt. Die Kombination zwischen RFID und einem Stromzähler bringen dem Wallboxnutzer eine Menge Komfort. Hierbei ist noch hinzuzufügen, dass eichrechtskonforme Wallboxen besonders in Mehrfamilienhäuser zum Einsatz kommen. Denn so können unterschiedliche Mietparteien die Ladeinfrastruktur ohne Probleme, sogar gleichzeitig, verwenden und anschließend einfach abrechnen.   

Lastenmanagement bei einer intelligenten Wallbox? Nur mit Backend.  

Bei einem Lastenmanagement geht es hauptsächlich um die Netzstabilität innerhalb eines Gebäudes. Damit der Hausanschluss nicht an seine Grenzen kommt, soll das Lastenmanagement Abhilfe leisten. Mit dem System wird der Stromverbrauch aktiv gesteuert, sodass die Netzanschlussleistung des Gebäudes nicht überschritten wird. Die zur Verfügung stehende Leistung wird somit optimal verteilt.   

An dieser Stelle können wir unterschiedliche Fälle durchspielen, um die Wichtigkeit und die Arten eines Lastenmanagements zu verdeutlichen. Wenn kein Lastenmanagement vorhanden ist, laden alle an den
Ladestationen angeschlossenen E-Autos mit voller Leistung. Zu Beginn klingt das sicherlich nicht problematisch, jedoch wären die Folgen bei diesem Szenario   

  • eine Überlastung des Hausanschlusses,  
  • hohe Stromkosten durch Lastspitzen,  
  • gegebenenfalls eine kostenintensive Erweiterung des Hausanschlusses.   

Damit das nicht passiert, sollte ein statisches oder dynamisches Lastenmanagement in die Ladeinfrastruktur integriert sein.   

Bei einem statischen Lastenmanagement wird eine fixe Gesamtleistung gleichmäßig auf alle vorhandenen Säulen verteilt. So wird sichergestellt, dass der Hausanschluss nicht überlastet wird. Das dynamische Lastenmanagement ermittelt den Leistungsbedarf der Verbraucher in Echtzeit. Die zur Verfügung stehende Leistung wird abhängig von dem Stromverbrauch im Gebäude bis zur Höhe der Netzanschlussleistung angepasst. So steht dem Wallboxnutzer immer die maximal mögliche Ladeleistung zur Verfügung.   

Ein Lastenmanagementsystem ist besonders dann wichtig, wenn zum Beispiel bei einem Mehrfamilienhaus mehrere Nachbarn gleichzeitig ihr E-Auto laden möchten. Um Lastspitzen zu verhindern ist solch ein System die optimale Lösung. 

Integrationsmöglichkeiten von erneuerbaren Energien  

Sie besitzen eine Photovoltaikanlage und möchten diesen in die Ladeinfrastruktur integrieren?
Intelligente Wallboxen, die kompatibel mit PV-Anlagen sind, machen es möglich. Einige Wallboxmodelle verfügen sogar über eine Energiemanagementsteuerung, sodass weder eine Zusatzhardware noch eine komplizierte Schnittstelle benötigt wird.   

So funktionierts: Die intelligente Ladestation erkennt, wann wie viel Strom aus den Solarmodulen fließt, und lädt dann damit das E-Auto. Zudem besitzt der Nutzer auch die Möglichkeit das E-Auto mit überschüssigem Solarstrom zu laden. Tagsüber, wenn die Sonne scheint, nutzt man den gewonnenen Strom für den Haushalt und abends kann das E-Auto, mit dem im Laufe des Tages gespeicherten überschüssigen Solarstroms, laden.   

Durch die Integration von erneuerbaren Energien in die Ladeinfrastruktur ist der Benutzer somit nicht nur unabhängig vom Stromnetz und den steigenden Strompreisen, sondern spart an Kosten und ist dabei auch noch umweltfreundlich.