Berge versetzen mit Lastmanagement

ChargePoint: hinter den Kulissen | 17.12.2020

Solutions Engineering Team
Berge versetzen mit Lastmanagement

Eine ChargePoint AC-Normalladestation liefert eine Ladeleistung von etwa 22 Kilowatt (kW), also grob 11 kW pro Ladepunkt. Ein durchschnittliches Einfamilienhaus in Deutschland verbraucht bis zu 1 kW pro Stunde. Obwohl Ladestationen den Stromverbrauch potentiell erheblich steigern (was zu höheren Nebenkosten führen kann), können Nebenkosten mit ChargePoint’s Lastmanagement niedrig gehalten werden. Das Lastmanagement wird durch einen sogenannten Power-Sharing-Algorithmus (PSA) - also einen Stromverteilungsalgorithmus - ermöglicht, der durch maschinelles Lernen Stromspitzen aufgrund einer höheren Leistungsnachfrage abfedert.

Stromspitzen können zu erheblichen Problemen führen

Elektrische Energie wird über ein komplexes Netzwerk geliefert, das Folgendes umfasst: Stromerzeugung, -übertragung, und -verteilung sowie Transformatoren, die hohe Übertragungsspannungen in niedrigere Spannungen umwandeln. Dieses Netzwerk, das als „Stromnetz" bezeichnet wird, liefert Strom an Verbraucher und Unternehmen anhand der Hausanschlussleitung. Die Hausanschlussleitung ist an einen „Stromzähler" angeschlossen, der die Leistung und den Stromverbrauch aller angeschlossenen Nutzer erfasst. In der Regel berechnen Energieversorger den Stromverbrauch auf zwei Arten: einheitliche Stromgebühren oder variable Stromtarife. Einheitliche Stromgebühren werden in Kilowattstunden (kWh) gemessen und basieren auf der verbrauchten Strommenge, wohingegen variable Tarife je nach Nachfrage schwanken.

Die maximale Stromkapazität des Netzes ist das oberste Limit, das von allen Verbrauchern in einem Gebiet geteilt wird; es ist sehr kostspielig, es zu erweitern. Ein Stromverbrauch, der die maximale Leistung übersteigt, überlastet die Netzkomponenten und kann zu schweren Schäden führen. Energieversorger bieten variable Stromtarife, um Verbraucher zu ermutigen, ihren Stromverbrauch zeitlich zu verteilen, um: a) kurzfristig eine Überlastung des Stromnetzes zu vermeiden und b) langfristig die Kosten für die Erweiterung der maximalen Netzkapazität zu decken.

Nehmen Sie zum Beispiel ein großes Bürogebäude mit 64 Ladestationsanschlüssen für elektrische Fahrzeuge. Die Grafik zeigt die tägliche Stromspitzen und deren Stromverbrauch, die von diesen Anschlüssen innerhalb eines dreiwöchigen Zeitraums genutzt werden.

power management_peak power before

Diese Grafik ähnelt einem steilen Berg. Die Steilheit korreliert mit höheren Stromspitzen, da die Ladeanschlüsse für eine relativ kurze Zeit viel Strom verbrauchen - was sich auf die maximale Stromkapazität des Netzes zu dieser Zeit auswirkt.

Berge versetzen

Glücklicherweise ist es uns gelungen, die Herausforderung der Stromspitzen mithilfe der Lastmanagement-Software zu lösen. Mit Lastmanagement können wir diesen metaphorischen Berg versetzen und damit Stromspitzen für unsere Kunden reduzieren - ohne dass E-Fahrer ihr Verhalten ändern müssen.

Wie? Es gibt zwei Wege: 1) Reduzieren der Stromspitzen während Stoßzeiten und 2) Planung von Ladevorgängen außerhalb der Stoßzeiten.

Mit der ersten Option können Kunden elektrische Gerätegruppen für ihren Standort definieren. Jede dieser Gerätegruppen hat ein Limit für die Gesamtspitzenleistung, die von allen Ladeanschlüssen innerhalb dieser Gerätegruppe gemeinsam genutzt werden kann. Diese Grafik zeigt einen Standort mit Ladeanschlüssen, die mit einem Transformator und zwei Paneelen verbunden sind.

power management_topology

Je nach Anwendungsfall wählt unser Kunde eine bestimmte Richtlinie aus, die regelt, wie die Stromverteilung erfolgen soll (z. B. "gleiche Verteilung für alle” oder "wer zuerst kommt, lädt zuerst" usw.). Diese Stromverteilungsrichtlinie leitet unser Stromverteilungsalgorithmus (PSA) zur dynamischen Überwachung und Steuerung der Strompegel aller Ladeanschlüsse.

Der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) von ChargePoint stellt durch maschinelles Lernen sicher, dass alle Ladeanschlüsse die höchste Gesamtstrommenge nutzen können und gleichzeitig die Gesamtspitzenleistungsgrenzen der Gerätegruppen eines Standorts einhalten. Dafür lernt der Algorithmus kontinuierlich und passt an, wie jedes Fahrzeug Strom bezieht. Zudem passt er die angebotene Ladeleistung pro Fahrzeug dynamisch in Bezug auf andere Fahrzeuge an, die die gleichen Leistungsgrenzen der Gerätegruppe nutzen.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Fahrzeug in der Vergangenheit weniger Strom von der Station bezogen hat, als ihm angeboten wurde (vielleicht aufgrund von Hitze, die den Algorithmus zum Laden der Fahrzeugbatterie veranlasst, die aufgenommene Leistung zu reduzieren). Der Algorithmus lernt und reagiert, indem er für dieses Fahrzeug eine geringere Leistung anbietet, während er die Leistung für andere Fahrzeuge sicher und schrittweise erhöht.

Der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) kann auch den Verbrauchszähler in Echtzeit überwachen und den Durchschnittswert der Ladeleistung verfolgen. Damit kann der dynamische Spitzenwert berechnet werden, der sowohl die Lade- als auch die Gesamtstandortlast berücksichtigt. Wenn sich der Zähler nicht einem monatlichen Spitzenwert nähert, sieht der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) keinen Grund, die Ladeleistung zu begrenzen. Wenn sich ein Spitzenwert nähert, drosselt der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) die Ladeaktivität, um die Gesamtlast am Standort unter einem bestimmten Schwellenwert zu halten. Im Laufe der Zeit lernt der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) das Lastprofil des gesamten Standorts kennen und kann so einen optimalen Grenzwert für die Spitzenleistung berechnen und Zeiten mit erhöhtem Bedarf vorhersehen.

Im Wesentlichen analysiert der Algorithmus kontinuierlich die Leistungspegel und passt sie entsprechend an, um eine optimale Ladeleistung zu erzielen. Gleichzeitig stellt er sicher, dass die Leistungsverteilung zwischen Fahrzeugen nicht die Gesamtgrenzen der elektrischen Gerätegruppen oder der gesamten Standortlast überschreitet. So ermöglichen wir unseren Kunden, den Stromverbrauch während der Stoßzeiten zu reduzieren und dadurch ihre Stromspitzen zu senken.

Ladevorgänge außerhalb der Stoßzeiten zu planen, ist eine weitere Möglichkeit Stromspitzen zu reduzieren. Hier werden Gesamtspitzenleistungsgrenzen jeder Gerätegruppe gemäß einem festgelegten Zeitplan konfiguriert (d. h. Begrenzung der Leistungsstufe auf 0 kW während der Stoßzeiten von 9 bis 17 Uhr und Erhöhung auf 180 kW außerhalb der Stoßzeiten von 17 bis 9 Uhr). Zeitgesteuertes Laden reduziert nicht nur Stromspitzen, sondern kann auch die Stromkosten senken (da für bestimmte Stunden des Tages niedrigere Strompreise gelten).

Niedrigere Spitzenwerte, niedrigere Rechnungen

Der Stromverteilungsalgorithmus (PSA) von ChargePoint überwacht und optimiert dynamisch die Leistungspegel der Ladeanschlüsse, basierend auf dem Standort, der definierten Stromaufteilungsrichtlinien, den Algorithmen der Fahrzeuge zur Stromabnahme und in einigen Fällen auch auf dem Verbrauchszähler des Standorts.

Das zweite Diagramm zeigt eine deutliche Reduzierung der täglichen Spitzenleistung, die von denselben 64 Anschlüssen nach der Verwendung von ChargePoint’s Lastmanagement im Laufe einer Woche verbraucht wurde. Die Leistungsspitzen wurden reduziert und sind nun zeitlich verteilt, was zu weniger variablen Stromspitzen und folglich zu geringeren Kosten führt.

power management_peak power graphs

Mit unserer Lastmanagement-Technologie kann auch eine höhere Anzahl von Ladeanschlüssen installiert werden, als es an einem bestimmten Standort aufgrund der maximalen Stromkapazität möglich gewesen wäre.

Ganz gleich, ob Sie Stromspitzen und Stromkosten senken oder einfach mehr Anschlüsse installieren wollen, ohne die maximale Leistungskapazität eines Standorts zu überschreiten, das ChargePoint Lastmanagement erledigt diese Aufgabe für Sie. Kontaktieren Sie uns, um eine für Ihre Bedürfnisse und Ihren Standort passgenaue Ladelösung samt intelligentem Lastmanagement zu finden.

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