Lastmanagement für Ladestationen: Ladeleistung intelligent steuern

Lastmanagement verteilt die verfügbare elektrische Leistung auf die angeschlossenen Ladepunkte und berücksichtigt je nach System den übrigen Stromverbrauch am Standort. Im PURELOAD Ratgeber erfahren Sie, wie das funktioniert und worauf es bei Wallboxen, mobilen Ladestationen und DC-Schnellladern ankommt.

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist Lastmanagement und wie funktioniert es?

2. Welche Vorteile bietet Lastmanagement beim Laden?

3. Statisches und dynamisches Lastmanagement im Vergleich

4. Lastmanagement für Wallboxen und AC-Ladepunkte

5. Mobile Ladestationen in das Lastmanagement einbinden

6. Lastmanagement für DC-Schnellladestationen

7. Steuerung, Schnittstellen und Softwarelösungen

8. Lastmanagement planen und einrichten

1. Was ist Lastmanagement und wie funktioniert es?

Lastmanagement begrenzt und verteilt die elektrische Leistung, die für das Laden von Elektrofahrzeugen genutzt werden darf. Ziel ist, die festgelegten Grenzen des Stromanschlusses und der beteiligten Stromkreise einzuhalten.

Dazu gibt das System den Ladeeinrichtungen zulässige Strom- oder Leistungswerte vor. Je nach verfügbarer Leistung können Fahrzeuge gleichzeitig, mit unterschiedlicher Leistung oder zeitlich nacheinander laden.

Lastmanagement ist nicht nur bei mehreren Ladepunkten sinnvoll. Auch eine einzelne Wallbox kann ihre Leistung an den Verbrauch anderer Geräte im Gebäude anpassen.

Lastmanagement und Lademanagement unterscheiden

Lastmanagement konzentriert sich auf die elektrischen Leistungsgrenzen. Lademanagement kann zusätzlich Abfahrtszeiten, benötigte Energiemengen, Prioritäten und Stromkosten berücksichtigen.

In der Praxis werden beide Funktionen häufig miteinander kombiniert.

Wichtig: Lastmanagement ersetzt keine korrekt dimensionierten Leitungen, Sicherungen oder Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen.

2. Welche Vorteile bietet Lastmanagement beim Laden?

Vorhandene Anschlussleistung besser nutzen

Ladepunkte müssen nicht jederzeit gleichzeitig mit ihrer maximalen Leistung betrieben werden. Ein geeignetes System verteilt das verfügbare Leistungsbudget entsprechend der tatsächlichen Nutzung.

Das ist besonders hilfreich in Mehrfamilienhäusern, Unternehmen, Parkhäusern und Fahrzeugdepots.

Überlastungen durch Ladevorgänge vermeiden

Steigt der Verbrauch anderer Geräte, kann dynamisches Lastmanagement die Ladeleistung reduzieren. Sinkt der Gebäudeverbrauch wieder, steht mehr Leistung zum Laden zur Verfügung.

Voraussetzung sind eine korrekte Messung, passende Grenzwerte und eine zuverlässige Steuerung.

Ausbaukosten möglicherweise reduzieren

Lastmanagement kann ermöglichen, mehr Ladepunkte an einem bestehenden Anschluss zu betreiben. Eine Verstärkung des Netzanschlusses lässt sich dadurch unter Umständen vermeiden oder später durchführen.

Es schafft allerdings keine zusätzliche Energie: Wenn viele Fahrzeuge in kurzer Zeit große Energiemengen benötigen, kann ein stärkerer Anschluss weiterhin erforderlich sein.

Leistungsspitzen begrenzen

Bei Stromverträgen mit leistungsabhängigen Entgelten kann die Begrenzung von Bezugsspitzen wirtschaftlich sinnvoll sein. Diese als Peak Shaving bezeichnete Strategie sollte auf die Abrechnungsbedingungen abgestimmt werden.

Laden nach Bedarf organisieren

Mit einer geeigneten Ladeplanung können beispielsweise Fahrzeuge mit früher Abfahrt bevorzugt werden. Andere Fahrzeuge erhalten ihre Energie während längerer Standzeiten.

3. Statisches und dynamisches Lastmanagement im Vergleich

Der wesentliche Unterschied liegt darin, wie das verfügbare Leistungsbudget bestimmt wird.

Statisches Lastmanagement

Beim statischen Lastmanagement erhält eine Ladegruppe eine feste Obergrenze. Innerhalb dieses Budgets kann die Leistung trotzdem flexibel verteilt werden.

Beispiel: Vier Wallboxen mit jeweils 11 kW teilen sich ein Ladebudget von 22 kW. Wenn nur zwei Fahrzeuge laden, können beide unter passenden Bedingungen jeweils 11 kW erhalten. Laden vier Fahrzeuge gleichzeitig, muss das System die Leistung aufteilen oder Ladevorgänge zeitlich staffeln.

Statisches Lastmanagement bedeutet also nicht, dass jeder Ladepunkt dauerhaft dieselbe feste Leistung erhält.

Dynamisches Lastmanagement

Ein Messgerät erfasst den Strombezug beziehungsweise die Belastung am relevanten Anschlusspunkt. Die Steuerung bestimmt daraus, wie viel Leistung zusätzlich für die Ladepunkte verfügbar ist.

Das System muss dabei auch die Grenzen einzelner Phasen und nachgelagerter Stromkreise berücksichtigen. Eine reine Betrachtung der gesamten kW-Leistung reicht nicht für jede Installation aus.

Prioritäten als zusätzliche Verteilungsregel

Priorisierung ist keine zwingend getrennte dritte Systemart. Sie kann sowohl mit statischem als auch mit dynamischem Lastmanagement kombiniert werden.

Mögliche Regeln sind:

• Gleichmäßige Verteilung.

• Bevorzugung bestimmter Fahrzeuge oder Ladepunkte.

• Berücksichtigung geplanter Abfahrtszeiten.

• Wechselnde Ladefreigabe bei geringer verfügbarer Leistung.

Eine faire Verteilung sollte verhindern, dass einzelne Fahrzeuge dauerhaft zu wenig Energie erhalten.

4. Lastmanagement für Wallboxen und AC-Ladepunkte

Bei AC-Ladepunkten begrenzt das System den Strom, den das Fahrzeug aufnehmen darf. Die tatsächlich genutzte Leistung hängt zusätzlich vom Bordlader und der Ladefähigkeit des Fahrzeugs ab.

Gemeinsame Ladegruppen bilden

Mehrere kompatible Wallboxen können über eine integrierte Gruppensteuerung oder einen externen Controller koordiniert werden.

Ob Geräte unterschiedlicher Hersteller gemeinsam funktionieren, muss anhand der unterstützten Schnittstellen und konkreten Systemfreigaben geprüft werden.

Phasenbelastung beachten

Nicht jedes Fahrzeug lädt dreiphasig. Mehrere einphasig ladende Fahrzeuge können deshalb einzelne Phasen stärker belasten.

Eine geeignete Planung berücksichtigt die Phasenzuordnung der Ladepunkte und die tatsächlich gemessenen Ströme. Lastmanagement sollte die maßgeblichen Grenzen je Phase einhalten.

Mindestladestrom berücksichtigen

AC-Laden benötigt typischerweise mindestens etwa 6 A je genutzter Phase. Steht nicht genug Strom für alle Fahrzeuge gleichzeitig bereit, kann das System einzelne Ladevorgänge pausieren und später fortsetzen.

Die Fahrzeugreaktion auf Unterbrechungen und Leistungsänderungen sollte bei der Inbetriebnahme geprüft werden.

Photovoltaik einbinden

Ein kompatibles Energiemanagement kann zusätzlich Solarstromüberschüsse zum Laden nutzen.

PV-Überschussladen und Lastmanagement erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Das eine optimiert die Nutzung eigener Solarenergie, das andere hält elektrische Leistungsgrenzen ein. Beide Funktionen können zusammenarbeiten.

5. Mobile Ladestationen in das Lastmanagement einbinden

Mobile Ladeeinrichtungen können einphasig oder dreiphasig arbeiten. Ihre Transportierbarkeit sagt nichts darüber aus, ob sie ein Lastmanagement unterstützen.

Technische Voraussetzungen

Für eine automatische Einbindung benötigt die Ladeeinrichtung eine geeignete Steuerungsmöglichkeit. Zusätzlich muss das Lastmanagement wissen, an welchem Anschluss und auf welchen Phasen sie betrieben wird.

Eine App zur manuellen Einstellung des Ladestroms ist allein noch kein dynamisches Lastmanagement.

Wechselnde Standorte berücksichtigen

Wird die mobile Ladestation an einem anderen Anschluss eingesetzt, passen die bisherigen Einstellungen möglicherweise nicht mehr.

Vor der Nutzung sind insbesondere zu prüfen:

• Belastbarkeit und Absicherung des Anschlusses.

• Verfügbares Leistungsbudget.

• Phasenzuordnung.

• Verbindung zur Steuerung.

• Verhalten bei Kommunikationsausfall.

Temporäre Ladeplätze

An Veranstaltungen, Baustellen oder vorübergehenden Firmenstandorten kann eine koordinierte Leistungsbegrenzung sinnvoll sein.

Das funktioniert jedoch nur mit geeigneten Geräten und einer fachgerecht geplanten Stromversorgung. Einfache Adapter oder Verteiler übernehmen diese Steuerung nicht.

6. Lastmanagement für DC-Schnellladestationen

DC-Lader können hohe Leistungen bereitstellen. Besonders bei mehreren Geräten ist deshalb zu planen, wie viel Netzleistung gleichzeitig genutzt werden darf.

Netzbezug und Fahrzeugleistung unterscheiden

Die an Fahrzeuge abgegebene DC-Leistung entspricht nicht exakt der aufgenommenen Netzleistung. Umwandlungsverluste und Nebenverbraucher wie Kühlung müssen mit berücksichtigt werden.

Für die Begrenzung des Netzbezugs sind daher geeignete Messwerte und Regelgrenzen erforderlich.

Interne Leistungsverteilung und Standortsteuerung

Ein DC-Lader mit mehreren Ausgängen kann seine verfügbare Leistung intern zwischen Fahrzeugen aufteilen.

Ein übergeordnetes Lastmanagement koordiniert dagegen mehrere Geräte oder den gesamten Standort. Diese beiden Ebenen müssen aufeinander abgestimmt sein.

Ladebedarf und Standzeiten berücksichtigen

In einem öffentlichen Ladepark können andere Verteilungsregeln sinnvoll sein als in einem Depot. Während unterwegs kurze Ladepausen wichtig sind, lassen sich Depotfahrzeuge häufig anhand ihrer Einsatz- und Abfahrtszeiten planen.

Dynamisches Lastmanagement ist dabei nicht an jedem Standort zwingend die einzige Lösung. Auch ein ausreichend bemessenes festes Leistungsbudget kann geeignet sein.

Batteriespeicher ergänzen

Ein Batteriespeicher kann zeitweise zusätzliche Leistung bereitstellen und Bezugsspitzen reduzieren. Seine Wirkung hängt von Ladezustand, nutzbarer Kapazität und Lade- beziehungsweise Entladeleistung ab.

Ein Speicher ersetzt keinen unbegrenzt leistungsfähigen Anschluss. Seine Wiederaufladung muss ebenfalls in die Standortsteuerung einbezogen werden.

7. Steuerung, Schnittstellen und Softwarelösungen

Lastmanagement kann direkt in Ladeeinrichtungen, über einen lokalen Controller oder über ein übergeordnetes Energiemanagement umgesetzt werden.

Lokale Steuerung

Eine lokale Lösung verarbeitet Messwerte und steuert die Ladepunkte vor Ort. Je nach System ist der Betrieb dadurch auch ohne dauerhafte Internetverbindung möglich.

Backend und Cloud-Dienste

Ein Backend kann Ladeprofile, Benutzerverwaltung, Überwachung und Abrechnung ergänzen. Diese Funktionen bedeuten jedoch nicht automatisch, dass das System ein geeignetes dynamisches Lastmanagement bereitstellt.

Für die Einhaltung der Standortgrenzen müssen Messung, Reaktionszeiten und das Verhalten bei Verbindungsproblemen zusammenpassen.

Schnittstellen und Kompatibilität

Je nach System kommen beispielsweise folgende Schnittstellen zum Einsatz:

• OCPP: Kommunikation zwischen Ladeeinrichtung und zentralem Verwaltungssystem.

• Modbus TCP oder RTU: Anbindung von Messgeräten und Steuerungskomponenten.

• EEBUS: Austausch von Informationen zur Energiekoordination.

• Herstellerspezifische Schnittstellen: Funktionen innerhalb bestimmter Gerätesysteme.

Die Angabe „OCPP-fähig“ allein garantiert keine Lastmanagement-Kompatibilität. Die benötigten Smart-Charging-Funktionen müssen auf beiden Seiten unterstützt und passend umgesetzt sein.

Verhalten bei Ausfällen

Legen Sie fest, was bei fehlenden Messwerten oder unterbrochener Kommunikation geschieht. Je nach Planung kann eine reduzierte Ersatzleistung oder eine Ladepause erforderlich sein.

Die Ausfallstrategie muss verhindern, dass alle Ladepunkte unkontrolliert auf ihre volle Leistung zurückfallen.

8. Lastmanagement planen und einrichten

Schritt 1: Ladebedarf ermitteln

Erfassen Sie die Zahl der Fahrzeuge, ihren Energiebedarf und ihre üblichen Standzeiten. Berücksichtigen Sie auch eine geplante Erweiterung.

Schritt 2: Anschluss und Stromverteilung prüfen

Ein Elektrofachbetrieb ermittelt die verfügbaren Leistungsgrenzen und die Belastbarkeit der beteiligten Leitungen und Stromkreise.

Schritt 3: Steuerungskonzept auswählen

Entscheiden Sie, ob ein festes Ladebudget genügt oder eine laufende Messung des Standortverbrauchs erforderlich ist. Ergänzen Sie bei Bedarf Prioritäten und Ladeplanung.

Schritt 4: Kompatibilität klären

Prüfen Sie Ladegeräte, Messgeräte, Controller und Software als Gesamtsystem. Bestehende Geräte lassen sich nicht grundsätzlich nachträglich einbinden.

Schritt 5: Installieren und konfigurieren

Lassen Sie Messpunkte, Phasenzuordnung, Grenzwerte und Ausfallverhalten fachgerecht einrichten.

Schritt 6: Betrieb praktisch testen

Prüfen Sie unter anderem das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeuge, zusätzliche Gebäudelasten und Kommunikationsausfälle. Dokumentieren Sie die Einstellungen und Ergebnisse.

Schritt 7: Nutzung auswerten

Kontrollieren Sie, ob die Fahrzeuge innerhalb ihrer Standzeiten ausreichend Energie erhalten. Passen Sie Verteilungsregeln bei verändertem Bedarf an, ohne die elektrischen Grenzen zu überschreiten.

Fazit: Lastmanagement kann vorhandene Anschlussleistung besser nutzbar machen und den Aufbau mehrerer Ladepunkte erleichtern. Entscheidend sind eine passende Messung, kompatible Geräte und eine Steuerung, die auch bei Störungen die vorgesehenen Grenzen einhält.