Load Balancing: Lastmanagement für Ladestationen

Das Problem: die Summe der Ladeleistungen

Ohne Lastmanagement muss jede Ladestation so versorgt werden, als würden alle gleichzeitig mit voller Leistung arbeiten. Bei mehreren Ladepunkten zeigt sich schnell, dass die Reserve in Anschluss und Verteiler nicht ausreicht und der einzige Weg eine Erhöhung der Anschlussleistung ist – mit Anschlussgebühr, neuem Vertrag und oft monatelangem Warten auf den Netzbetreiber.

Dabei arbeiten Ladestationen in der Praxis fast nie gleichzeitig mit voller Leistung. Die Autos kommen zu unterschiedlichen Zeiten, haben unterschiedliche Ladestände, und viele laden langsamer, als die Ladestation erlauben würde. Leistung „für alle Fälle“ zu reservieren heißt, für einen Anschluss zu bezahlen, der die meiste Zeit ungenutzt bleibt.

Was Load Balancing bedeutet

Das System erhält ein Leistungslimit für eine Gruppe von Ladestationen und verteilt es in Echtzeit auf die aktiven Sitzungen. Lädt ein Auto, erhält es die volle Leistung der Ladestation. Kommen weitere hinzu, wird die Leistung auf sie aufgeteilt, und die Summe überschreitet nie das Limit. Beendet ein Auto das Laden, geht die frei gewordene Leistung sofort an die übrigen.

• Statische Leistungsaufteilung – die Gruppe hat ein festes Limit, z. B. 44 kW, das in der Planung festgelegt wird. Einfach und sicher, nutzt aber keine Leistung, die das Gebäude gerade nicht braucht.
• Dynamische Leistungsaufteilung (DLB) – das System misst laufend den Verbrauch des gesamten Gebäudes (Aufzüge, Beleuchtung, Klimaanlage, Gewerbeeinheiten) und gibt den Ladestationen, was bis zum Limit des Anschlusses übrig bleibt. Nachts, wenn das Gebäude wenig verbraucht, erhalten die Autos mehr; zu Spitzenzeiten weniger.

Beispiel: 8 Ladestationen an 44 kW

Eine Garage hat 8 AC-Ladestationen mit 11 kW, die Planung sieht für sie insgesamt 44 kW vor. Ohne Lastmanagement wären 88 kW nötig. Mit Load Balancing:

• 1–4 Autos – jedes lädt mit voller Leistung von 11 kW.
• 6 Autos – jedes erhält ca. 7,3 kW.
• 8 Autos – jedes erhält 5,5 kW. Über 10 Stunden nächtliche Standzeit sind das 55 kWh, also Energie für mehrere hundert Kilometer – mehr, als die meisten Fahrer in einigen Tagen verbrauchen.

Beispielrechnung: Das tatsächliche Leistungslimit ergibt sich aus der Analyse von Anschluss und Installation des Gebäudes, und die Ladeleistung hängt auch von den Möglichkeiten des Fahrzeugs ab.

Wird das Laden langsamer?

Bei nächtlicher Standzeit im Wohnblock oder ganztägiger am Büro ist die Leistungsaufteilung meist nicht spürbar – das Auto wird ohnehin rechtzeitig voll. Wer abends mit niedrigem Ladestand zurückkommt, hat morgens eine volle oder fast volle Batterie, unabhängig davon, wie viele Autos daneben geladen haben.

Eine Rolle spielt sie dagegen bei kurzen Standzeiten, z. B. auf dem Parkplatz eines Einkaufszentrums. Dann sollten Sie ein höheres Leistungslimit einplanen oder Prioritäten festlegen, damit Autos mit kurzer Standzeit mehr erhalten.

Prioritäten, Zeitpläne und Phasen

• Prioritäten – z. B. können Flottenfahrzeuge, die morgens auf Tour gehen, vor den Privatautos der Mitarbeiter Leistung erhalten.
• Zeitpläne – Laden zu Zeiten, in denen das Gebäude wenig Energie verbraucht oder ein günstigerer Nachttarif gilt.
• Gruppenlimits – eigene Limits für Garagenbereiche, Gebäude einer Wohnanlage oder Ladestationen, die aus verschiedenen Verteilern gespeist werden.
• Phasenausgleich – einphasig ladende Autos belasten nur eine Phase; werden sie auf verschiedene Phasen verteilt, lässt sich der Anschluss besser nutzen.

Was benötigt wird

• Ladestationen mit Lastmanagement-Unterstützung – idealerweise über das offene Protokoll OCPP, mit dem das System die Leistung jeder Sitzung herstellerunabhängig aus der Ferne einstellen kann.
• Bei dynamischer Aufteilung – eine Messung des Gebäudeverbrauchs, z. B. ein Zähler oder Stromwandler an der Einspeisung, aus denen das System die aktuelle Last ausliest.
• Eine dauerhafte Verbindung der Ladestationen mit dem System – auch in der Tiefgarage, z. B. über eine M2M-SIM-Karte.
• Sichere Rückfalleinstellungen – bei Verbindungsverlust sollten die Ladestationen auf eine niedrige, sichere Standardleistung wechseln, statt ohne Limit weiterzuarbeiten.
• Eine Planung der Installation – Load Balancing ersetzt keine korrekt dimensionierten Leitungen und Schutzeinrichtungen. Das Leistungslimit legt der Planer auf Grundlage einer Bewertung der Installation fest.

Was der Investor gewinnt

• Mehr Ladepunkte am bestehenden Anschluss – ohne kostspielige und langwierige Erhöhung der Anschlussleistung.
• Schutz der Installation vor Überlastung und vor dem Auslösen der Schutzeinrichtungen zu Verbrauchsspitzen des Gebäudes.
• Schrittweiser Ausbau – weitere Ladestationen kommen in dieselbe Gruppe, ohne Umbau der Stromversorgung.
• Bessere Nutzung eigener Energie – die dynamische Aufteilung kann die Erzeugung einer Photovoltaikanlage (PV) auf dem Dach berücksichtigen.