Die Verkehrswende ist da. Elektroautos setzen sich im Markt durch – erkennbar daran, das erste Hersteller bereits ein Datum für das Ende der Verbrenner-Herstellung nennen. Eine wichtige Voraussetzungen für die Elektromobilität ist ein europaweites Netz aus AC- und DC- Ladestationen.
Das Problem: Ladestationen müssen viele Szenarien unterstützen
Anders als beim Tankstellennetz sind die Anforderungen an Ladepunkte sehr unterschiedlich. So gibt es einige Supermärkte, die kostenloses Ladestrom als Service anbieten. Arbeitgeber beginnen, für ihre pendelnden Mitarbeiter Ladestationen aufzubauen. Auch einzelne Immobiliengesellschaften errichten Ladestationen an ihren Objekten. Diese Lademöglichkeiten nutzen meist Wechselstrom und liefern elf bis 22 Kilowatt Leistung.
Ein anderer Fall sind Gleichstrom-Schnellladesäulen an Autobahnen, die nach aktuellem Stand der Technik bis zu 350 Kilowatt Ladeleistung bieten. Dabei gibt es technische Unterschiede zwischen Schnellladern mit bis zu 50 Kilowatt und den extraschnellen Hyperchargern, die spezielle Ladekabel mit Flüssigkühlung benötigen.
Um ihre Aufgaben zu erfüllen, sind die Geräte nicht nur mit dem Stromnetz verbunden, sondern auch mit dem Industrial IoT (Internet of Things). Es erlaubt ihnen unter anderen die Abrechnung mit dem Ladenetzbetreiber und dem jeweiligen, oft regional unterschiedlichen Stromanbieter sowie dem Nutzer.
Die Lösung: Anbindung an Cloud und Industrial IoT
Für Hersteller von Ladetechnologie wie Compleo bedeutet die Vielzahl an unterschiedlichen Einsatzszenarien, dass Connectivity und Datenaustausch wichtige Bestandteile von Ladestationen sind. So müssen sich die Nutzer mit einer App oder RFID-Ladekarte an der Station identifizieren. Backend-Systeme in der Cloud prüfen die Autorisierung und starten den Ladevorgang. Hierfür ist es üblich, dass die Säulen mehrere Mobilfunknetze mit SIM-Karten unterstützen. Die Netzverfügbarkeit und -stabilität ist nicht immer sicher, doch die Säule muss in jedem Fall eine Cloud-Verbindung aufbauen können.
Über die Verbindung mit dem Open Charge Point Protocol (OCPP) werden die Authentifizierungs- und Abrechnungsdaten mit den Ladepunktbetreibern (Charge Point Operator, CPO) ausgetauscht. Die Abrechnungen werden außerdem an den Ladevertragsanbieter (Electromobility Provider, EMP) weitergeleitet. Durch diese Trennung der Rollen ist sichergestellt, dass die Kunden der jeweiligen EMP an allen Ladepunkten Strom bekommen. Insgesamt gibt es in der Elektromobilität viele CPOs und EMPs. Über spezielle Roaming-Plattformen werden die jeweils notwendigen Daten zwischen ihnen vermittelt.
Darüber hinaus gibt es auch Connectivity für Statusdaten. Viele Ladestationen sind in der Lage, die aktuelle Auslastung und die Anzahl der freien Plätze anzuzeigen. Zudem ist eine Datenverbindung auch für die Fernüberwachung und -steuerung der Ladesäulen wichtig. Die Betreiber können die Säule remote zurücksetzen, kleinere technische Probleme beheben und den Wartungsstatus abfragen. Dadurch werden auch die Einsätze von Technikern einfacher, da sie nun vorher wissen, welche Ersatzteile nötig sind.
Eine Ladesäule von Compleo ist ein komplexes IoT-Gerät, das über seine Verbindung zum Mittelspannungsnetz und zum Mobilfunk die Abrechnung mit unterschiedlichen Stromanbietern managen kann. Hierfür sind spezielle Geräte für das Industrial IoT und die Verbindung zum Mobilfunk notwendig. Compleo nutzt die IIoT-Lösungen vom Industrie-4.0-Spezialisten Round Solutions. Sie vereinfachen die Kommunikation mit der Cloud. Die Mobilfunk-Komponente stammt von Telit, einem Experten für die Anbindung von IoT-Geräten an 4G/5G und andere Netze.
Das Ergebnis: Europaweit einsetzbare Ladestationen
Durch die Flexibilität der Hardware und Software von Round Solutions und Telit kann Compleo seine AC- und DC-Ladenstationen europaweit vertreiben. Unterschiedlich ausgebaute Mobilfunknetze werden dabei berücksichtigt. Die Säule wählt immer das beste verfügbare Netz. Nur so können jederzeit Anmelde- und Abrechnungsdaten, aber auch Statusdaten für Navigationssysteme in eine Cloud-Anwendung gesendet werden.
Denn die Tarifberechnung ist ebenso komplex wie die Technologie. So gibt es unterschiedliche Tarife je nach Ladeinfrastrukturanbieter. Nutzer bestimmter Fahrzeugmarken besitzen Sondertarife und können sich über eine spezielle Ladekarte an den Säulen anmelden. Zudem gibt es von einzelnen Stromanbietern ebenfalls eigene Tarife und dementsprechend auch eigene Ladekarten. Diese Komplexität muss eine moderne Ladestation berücksichtigen und die Abrechnungsdaten für den Nutzer transparent berechnen.
