Ladeinfrastruktur für Elektroflotten Wie intelligentes Lastmanagement den E-Mobil-Fuhrpark flott hält

Autor / Redakteur: Gregor Kellner * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Wenn E-Mobilität auch in Fuhrparks funktionieren soll, ist ein intelligentes Lastmanagement erforderlich, das die Größe des Einsatzgebietes, die Reichweite der Autos und die Auslastung berücksichtigt.

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Je nach Hersteller werden die Fahrzeuge mit unterschiedlichen Anschlussvarianten ausgeliefert. Daher ist unter Umständen eine Anpassung mit Adapterkabeln notwendig.
Je nach Hersteller werden die Fahrzeuge mit unterschiedlichen Anschlussvarianten ausgeliefert. Daher ist unter Umständen eine Anpassung mit Adapterkabeln notwendig.
(Bild: Kellner Telecom)

Damit E-Mobilität Alltag wird, ist nicht zuletzt das Engagement großer Fuhrparkbetreiber gefragt. Deshalb forschen nicht nur Energieversorger zu dem Thema, auch Wissenschaftler und Unternehmen, wie das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO oder das Post- und Logistikunternehmen Deutsche Post DHL, sind aktiv an zukunftsweisenden Projekten rund um CO2-freie Fahrzeugkonzepte beteiligt.

Eine wichtige Voraussetzung dafür, dass sich der Einsatz von Elektrofahrzeugen nicht nur aus ökologischen oder aus Imagegründen lohnt, sondern auch wirtschaftlich umsetzbar ist, ist ein intelligentes Lastmanagement, das die Größe des Einsatzgebietes, die Reichweite der Autos und die Auslastung berücksichtigt. Das Herzstück ist dabei die Steuerung der Strom- und Ladeinfrastruktur. Einer der erfahrensten Anbieter in dieser noch jungen Branche ist die Kellner Telecom GmbH.

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Da das Nutzerverhalten immer Auswirkungen auf die Infrastruktur und die Fuhrparkorganisation hat, müssen die Ladepunkte an den Bedarf angepasst und entsprechend dimensioniert werden. Nur wenn dies berücksichtigt wird, ist E-Mobilität wirtschaftlich realisierbar. Aus einer Ladesäule kommt nicht nur Strom, wie aus einer Steckdose, sie muss intelligent sein und mit dem Auto und der Infrastruktur kommunizieren.

Dazu gehört auch, dass Daten über den Ladezustand, aktuelle Strompreise oder Wartezeiten ausgetauscht werden können. In diesem Zusammenhang berät der Systemintegrator auch verschiedene regionale Energieversorger hinsichtlich einer optimierten Auswahl der Ladeinfrastruktur für unterschiedliche Anforderungen, der Lieferung und des Service.

Die Auslastung von Flottenfahrzeugen ist oft nicht vorhersehbar

Bei den meisten Einsatzgebieten der Elektromobilität, wie Autovermietungen, Hotelketten, Einkaufszentren, aber auch Parkhausbetreibern, sind die Auslastung der Fahrzeuge sowie die benötigte Reichweite für den Betreiber kaum vorhersehbar. Auch das ist bei der Planung der Infrastruktur zu berücksichtigen. Deshalb sammelt das Fraunhofer IAO zusammen mit Kellner Telecom seit 2012 Erkenntnisse über das Lastverhalten und Lagemanagement in Parkhäusern.

Derzeit betreibt das Fraunhofer IAO in Stuttgart-Vaihingen die deutschlandweit größte Ladeinfrastruktur in einem Parkhaus. Die Gesamtladeleistung der dort installierten Ladestationen liegt bei 350 kW und verteilt sich auf verschiedene Steckertypen. Die gesammelten Erfahrungen dienen als Anhaltspunkt dafür, welche Anforderungen auf die Betreiber von öffentlichen oder halb-öffentlichen Ladestationen zukommen werden.

Intelligente Steuerung des Ladens reduziert die Spitzenlast

Seit Mitte 2013 betreut Kellner Telecom auch ein Projekt im Süden Nordrhein-Westfalens. Hier ist eine der weltweit größten in der Paket- und Verbundzustellung eingesetzten Nutzfahrzeugflotten mit Elektroantrieb unterwegs. Da sich die E-Autos besonders gut für Fahrten mit ausgeprägtem Start-Stoppverkehr eignen, plant Deutsche Post DHL bis 2016 den Einsatz von 141 Elektrofahrzeugen in Bonn und Umgebung. Bisher wurden 80 Ladestationen an den vier Standorten Bonn-Nord, Bonn-Beuel, Königswinter und Wachtberg installiert.

Um einen schnellstmöglichen Start der Elektroflotte zu ermöglichen, musste das Projekt innerhalb von sechs Wochen umgesetzt werden. Dazu wurden die Netzwerktechnik, die Anbindung an die Leitstelle, der Tiefbau, sowie die Kabelverlegung von Kellner Telecom geplant und realisiert. Parallel hierzu wurden neue Elektroverteiler sowie Zähleranlagen für die kompletten Gebäude, nicht nur für die Elektromobilität, installiert. In der Leitstelle übernimmt eine von der Langmatz GmbH entwickelte Steuerungssoftware das Lastmanagement. Auf diese kann über berechtigte Smartphones weltweit zugegriffen werden.

Synchrones Laden aller Fahrzeuge ist nicht immer sinnvoll

Bei einem elektrischen Fuhrpark wie bei Deutsche Post DHL und einem gleichzeitig hohen Energiebedarf des Firmengeländes – in diesem Fall durch die mechanisierte Zustellbasis – ist ein synchrones Laden aller Fahrzeuge aus Kosten- und Kapazitätsgründen nicht sinnvoll. Die Ladestationen sind daher so steuerbar, dass der komplette für die Fahrzeugladung verfügbare Zeitraum genutzt werden kann, um die Fahrzeuge entsprechend ihres Energiebedarfs aufzuladen.

Die intelligente Steuerung der Ladevorgänge ermöglicht es, durch eine Reduzierung der Spitzenlast die verfügbare Anschlussleistung wirtschaftlich auszunutzen. Aber nicht nur bei Deutsche Post DHL sind die Zeiten, zu denen die E-Autos zur Verfügung stehen müssen, vorher bekannt. Auch Kommunen oder Unternehmen mit einer eigenen Fahrzeugflotte können von der zeitgesteuerten Aufladung profitieren.

Ladesäulen für den öffentlichen und halböffentlichen Bereich

Kellner Telecom und Langmatz sind seit 2009 im Bereich Elektromobilität tätig und auch in einigen Forschungsgruppen aktiv. Das mittelständische Familienunternehmen Kellner Telecom ist spezialisiert auf die Errichtung von leistungsfähigen Infrastrukturen und deren bedarfsorientierten Dimensionierung.

Langmatz hat den Schwerpunkt auf die Entwicklung von Ladesäulen gesetzt, die ideal für den öffentlichen und halböffentlichen Bereich geeignet sind. Alle relevanten Messdaten sind über eine intelligente und schlanke Leitwartenanbindung auslesbar. Auch bei privaten Stationen stellt sich die Frage, ob die Hausinstallation hinsichtlich Strombelastbarkeit und Absicherung der Anschlussleistung auf dem aktuellen Stand ist.

„Hier können wir mit den Erfahrungen unzähliger Installationen auch im Privatkundengeschäft die Mobilitätsanbieter unterstützen“, erläutert Frank Scherff, der für die strategische Unternehmensentwicklung bei Kellner Telecom zuständig ist. Das bundesweit tätige Unternehmen hat bereits eine Vielzahl von Ladepunkten errichtet und kennt daher die Vor- und Nachteile der verschiedenen Systemansätze, die dafür sorgen sollen, dass ein Maximum an Zuverlässigkeit und elektrischer Sicherheit beim Laden gegeben ist.

So gehört zur Entwurfs- und Genehmigungsplanung auch die Ausarbeitung technischer Feinkonzepte: Je nachdem, wer Zugang haben soll, muss beispielsweise ein Zugangsschutz in Form eines Schlüsselschalters oder eines RFID-Lesegeräts eingerichtet werden. Zusätzlich gilt es zu berücksichtigen, dass die Fahrzeuge je nach Hersteller mit unterschiedlichen Anschlussvarianten ausgeliefert werden. „Die europäischen Fahrzeughersteller verwenden inzwischen Typ 2-Steckverbindungen, beziehungsweise in Zukunft den Combostecker. Bei den japanischen Herstellern sieht das heute noch anders aus. Auch das ist ein wichtiger Planungsaspekt“, erklärt Frank Scherff.

Gerätevorhaltung, Hardwaretausch und Software-Updates

Neben der Gerätevorhaltung und dem Hardwaretausch gehört auch die Aktualisierung der Software zu den Dienstleistungen, die das Unternehmen anbietet. Da jedes Fahrzeug zu 100% auf die Funktionalität der Ladeinfrastruktur angewiesen ist, übernimmt das Unternehmen Überwachungs-, Hotline- sowie Bereitschaftsdienste und führt bei Bedarf Entstörungen und Wartungen durch.

* Gregor Kellner ist Geschäftsführer der Kellner Telecom GmbH in Korntal-Münchingen.

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