Bild 1: Nutzer haben das Recht auf eine korrekte Abrechnung des Ladevorgangs und Hersteller und Betreiber müssen dafür Sorge tragen. In Deutschland regelt dies das Eichrecht. (Bild: Phoenix Contact)
Wer hierzulande Ladeinfrastruktur aufbauen und damit Fahrzeuge laden möchte, muss die geladene Energie richtig abrechnen: Ladeinfrastruktur muss genau wie Lebensmittelwaagen oder herkömmliche Zapfsäulen geeicht sein. Für die Fahrzeugführer bietet die geeichte Lösung den Vorteil, dass die abgerechnete Energiemenge genau der geladenen Energie entspricht und diese direkt transparent eingesehen werden kann.
Weniger transparent ist die Gesetzeslage für die Betreiber und Hersteller von Ladeinfrastruktur: Das zunächst dafür vorgesehene Mess- und Eichgesetz (MessEG) mündet in der Mess- und Eichverordnung (MessEV). Beide zusammen regeln die Inverkehrbringung von Messeinrichtungen in den Markt sowie deren Verwendung und Eichung. Zusätzlich konkretisiert ein Regelermittlungsausschuss der physikalisch technischen Bundesanstalt im Dokument 6-A die wesentlichen Anforderungen aus der Mess- und Eichverordnung und diese werden auch vom VDE mittels einer Anwenderregel 2418-3-100 ausgeführt.
Die Konkretisierungen und Ausführungen erfordern in Konsequenz, dass Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur sich detailliert einarbeiten sowie die festgelegten Regeln aufwendig umsetzen, bis eine Lösung in Form einer geeichten Ladestation entsteht.
E-Mobility: Laden
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Genaue Messung der an das Fahrzeug abgegebenen Energie: Auswirkungen auf die Applikation
Die Anwenderregel fordert eine genaue Messung der an das Fahrzeug abgegebenen Energie durch ein geeichtes Energiemessgerät, welches mindestens der Genauigkeitsklasse A entsprechen muss. Die gemessene Energie muss dabei der tatsächlich am Abgabepunkt, also dem Fahrzeug, abgegebenen Energie entsprechen, was eine sehr geringe Verlustleistung auf dem Ladekabel voraussetzt. (Die Energie legt jedoch zwischen Ladestation und Abgabepunkt einen Weg durch das Ladekabel zurück, was immer eine gewisse Verlustleistung zur Folge hat.)
Die so erfassten Messwerte werden bis auf zwei Nachkommastellen genau betrachtet und zu einem Messergebnis in Kilowattstunden zusammengefasst. Ein Display muss das Messergebnis dem Fahrzeugführer mit weiteren eichrechtlich relevanten Parametern transparent anzeigen, sodass dieser sich während des Ladevorgangs über den Zustand seiner Ladung informieren kann. Weiterhin muss das System das Messergebnis verschlüsselt an einen Abrechnungsanbieter übermitteln oder anderweitig abspeichern.
Etwaige Fehler der eichrechtskonformen Komponenten während einer Ladung müssen registriert, gespeichert und dem Fahrzeugführer mitgeteilt werden, sodass dieser im Ernstfall einen Verdacht auf eine falsche Messung belegen kann. Die Daten müssen über einen längeren Zeitraum vorhanden sein, um sich auch im Nachhinein noch von der Richtigkeit der Abrechnungen überzeugen zu können.
Eine Ladestation muss sich zusätzlich zu diesen speziellen eichrechtlichen Anforderungen noch härteren Prüfungen aus den Bereichen der elektromagnetischen Verträglichkeit, Klima und Mechanik unterziehen, um schlussendlich die Baumusterprüfbescheinigung zu erhalten. (Bild 2)
Ladesteuerungsfamilie konform zum Eichrecht
Ladeinfrastruktur muss geeicht sein, damit die abgerechnete Energiemenge genau der geladenen Energie entspricht und diese transparent eigesehen werden kann. Die Ladesteuerungsfamilie Charx control modular von Phoenix Contact ist konform zum Eichrecht. Im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten passt sich diese Lösung an die Anforderungen des Eichrechts an. Zentrale Bestandteile dieses Konzeptes sind unter anderem ein Touch-Display, die Ladesteuerung mit ihrer Software und das Energiemessgerät.
Durch die Konformität zum Eichrecht erleichtert die Ladesteuerungsfamilie den Einstieg in die beschriebenen Bereiche mitsamt Abrechnung der Ladevorgänge. Sie bietet einen Baukasten mit einheitlichem Verdrahtungs-, Bedien- und Konfigurationskonzept. Die offene, auf PLCnext-Technologie basierende Plattform hat eine kompakte Bauweise mit hoher Integrationsdichte. Diese Steuerungsfamilie für eine nachhaltige Ladeinfrastruktur ermöglicht den Brückenschlag zu aktuellen Themen wie Sektorenkopplung, Internet of Things (IoT) und All Electric Society (AES) (Bild 3).
Plug & Play-Lösung, die sich an die Anforderungen des Eichrechts anpasst
Phoenix Contact hat mit der Charx control modular im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten ein Konzept entwickelt, welches sich an die Anforderungen des Eichrechts anpasst und gleichzeitig Vorteile für die Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur beinhaltet.
Zentrale Bestandteile dieses Konzeptes sind unter anderem ein Touch-Display, die Ladesteuerung mit ihrer Software und das Energiemessgerät. Die Lösung greift dabei auf ein signierendes und bereits zertifiziertes Energiemessgerät von Iskra zurück, um die zuvor beschriebenen harten Anforderungen zur Messung einzuhalten.
Der Nutzer kann sich direkt am Ladepunkt von der Richtigkeit der Ladung überzeugen
Der Nutzer startet den Ladevorgang wahlweise über einen RFID-Leser und das Display oder aber remote über die Freigabe aus dem Backend-System. Am Display wird der Nutzer intuitiv geführt von der Authentifizierung, über die Auswahl des Ladepunktes bis zur Anzeige von aktuellen Ladedaten. Während eines Ladevorgangs kommunizieren die Ladesteuerung und das Energiemessgerät. Die Ladesteuerung legt die signierten Daten in ihrem lokalen Speicher ab und kann diese über OCPP an einen Abrechnungsanbieter übermitteln. Der Nutzer kann sich direkt am Ladepunkt von der Richtigkeit der Ladung überzeugen, denn das Display zeigt Daten und ggf. auch Fehler zu seinem Ladeprozess transparent auf. Auch eichrechtsrelevante Änderungen, wie zum Beispiel einen Verbindungsverlust von eichrechtsrelevanten Komponenten, könnte der Nutzer einsehen.
Schwerpunktthema: E-Mobility
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Vorteile der Plug & Play-Lösung für Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur
Für die Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur ergeben sich durch die Plug&Play-fähige Lösung mehrere Vorteile mit Hinsicht auf die eichrechtsrelevanten Anforderungen.
Die signiert übermittelten Daten sorgen dafür, dass keine zusätzlichen Plomben im Ladepunkt angebracht werden müssen. Das System verifiziert die Daten, indem es Seriennummern und Komponenten prüft und koppelt.
Die entwickelte Software auf der Ladesteuerung ist so unterteilt, dass der modulare Ansatz der Lösung hiervon unberührt bleibt. Eichrechtsrelevante Software liegt in einem anderen Bereich der Ladesteuerung als die restlichen Softwarenbestandteile. Das bedeutet, dass ohne eine Gefährdung der Eichrechtskonformität weitere anwendungsspezifische Software auf der offenen Linux-Plattform betrieben werden kann (Bild 4).
Unabhängig von Abrechungsdienstleistern
Die lokale Speicherung der eichrechtsrelevanten Parameter erhöht die Flexibilität sogar zusätzlich. Durch die Abspeicherung der Ladevorgänge in einem lokalen Logbuch auf der Ladesteuerung, ist man weitestgehend unabhängig von Abrechnungsdienstleistern und muss diese nicht in die Zertifizierung einbeziehen, sondern kann je nach Projekt und Anwendernutzen den richtigen Anbieter auswählen.
Das eingesetzte Touch- und Farb-Display zeigt nicht nur eichrechtsrelevante Daten an, sondern führt den Anwender auch durch den Prozess. So können Nutzer durch einen Ladevorgang navigieren und dabei ihren Ladepunkt auswählen und Ladevorgänge lokal starten und stoppen.
Eine umfangreiche Dokumentation ergänzt die Lösung von Phoenix Contact – inklusive einer zertifizierten Beispielapplikation in Form eines Doppelladepunktes zum Thema Eichrechtskonformität. (neu)
Autor
Pascal Stegemann, Product Management Controls, Market Segment Infrastructure bei Phoenix Contact E-Mobility in Schieder-Schwalenberg.
