31. Januar Regionalkonferenz "Energiewende Oberfranken"

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1 31. Januar 2019 Regionalkonferenz "Energiewende Oberfranken"

2 Ladetechnik und Wartung Bernd Zeilmann Obermeister Innung für Elektro- und Informationstechnik Bayreuth Geschäftsführer Richter R&W Steuerungstechnik GmbH Körzendorf Ahorntal OM Bernd Zeilmann 2

3 Ladetechnik und Wartung Gesetze, Verordnungen und Normen Standorte und Bereiche Ladebetriebsarten Ladestecker Induktives Laden Kommunikation und Lastmanagement Dimensionierung Umsetzung Prüfung und OM Bernd Zeilmann 3

4 Gesetze, Verordnungen und Normen NAV 13 Elektrische Anlage (1) Für die ordnungsgemäße Errichtung, Erweiterung, Änderung und Instandhaltung der elektrischen Anlage hinter der Hausanschlusssicherung (Anlage) ist der Anschlussnehmer gegenüber dem Netzbetreiber verantwortlich. Satz 1 gilt nicht für die Messeinrichtungen, die nicht im Eigentum des Anschlussnehmers stehen. Hat der Anschlussnehmer die Anlage ganz oder teilweise einem Dritten vermietet oder sonst zur Benutzung überlassen, so bleibt er verantwortlich. (2) Die Arbeiten dürfen außer durch den Netzbetreiber nur durch ein im Installateurverzeichnis eines Netzbetreibers eingetragenes Installationsunternehmen durchgeführt werden; im Interesse des Anschlussnehmers darf der Netzbetreiber eine Eintragung in das Installateurverzeichnis nur von dem Nachweis einer ausreichenden fachlichen Qualifikation für die Durchführung der jeweiligen Arbeiten abhängig OM Bernd Zeilmann 4

5 Gesetze, Verordnungen und Normen DIN VDE Stromversorgung von Elektrofahrzeugen Darin werden die Ladebetriebsarten beschrieben und ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 1 festgelegt. Als Schutz gegen elektrischen Schlag ist ein RCD Typ B mit einen Bemessungsdifferenzstrom von max 30 ma oder ein RCD Typ A mit einer Abschaltung bei einem Gleichfehlerstrom > 6mA. DIN Wird eine Lademöglichkeit für Elektrostraßenfahrzeuge vorgesehen: Zuleitung mit 3 Außenleitern (3L, N, PE) und einer zulässigen Strombelastbarkeit von 32A von der Hauptverteilung bzw. dem Zählerschrank zum Ladeplatz oder mindestens ein entsprechendes Rohr. Technischer Leitfaden Elektromobilität Der Bundesverband (ZVEH) hat eine aktualisierte Version des Technischen Leitfadens Elektromobilität herausgebracht. VDS 3471 Steckgeräte für den Hausgebrauch sind nur für eine Dauerbelastung von 10 A OM Bernd Zeilmann 5

6 Übersicht über die Standorte Typische Standorte für Private Aufstellorte Halb öffentliche Aufstellorte Öffentlich zugängliche Aufstellorte Einzel-/ Doppelgarage bzw. Stellplatz beim Eigenheim Parkplätze bzw. Tiefgarage von Wohnanlagen, Mehrfamilienhäuser, Wohnblocks Firmenparkplätze auf eigenem Gelände Autohof, Autobahn-Raststätte Einkaufzentren, Parkhäuser, Kundenparkplätze Straßenrand/ öffentliche Parkplätze Vorgaben zur Ladetechnologie Combined Charging System empfohlen Combined Charging System als Mindeststandard vorgeschrieben Stromversorgung Über vorhandenen Hausanschluss Über vorhandenen Anschluss der Anlage oder separaten Anschluss an das Niederspannungs- bzw. Mittelspannungsnetz Über vorhandene Infrastruktur oder neuen Anschluss an das Niederspannungs- bzw. Mittelspannungsnetz Verbrauchserfassung Alternativen: 1) Nutzung des vorhandenen Stromzählers 2) separater Zähler zur Nutzung spezieller Stromtarife Alternativen: 1) Nutzung der vorhandenen Stromzähler der Besitzer/Mieter jeder einzelnen Stellfläche 2) separater Zähler bei Eigentümern/ Mietern der jeweiligen Stellfläche zur Nutzung spezieller Stromtarife Alternativen: 1) Nutzung der vorhandenen Stromzähler der Liegenschaft 2) separater Zähler zur Nutzung spezieller Stromtarife ausschließlich für Ladestrom Über Stromzähler in der Ladestation Abrechnung Möglich: nach bezogener Energiemenge Möglich: nach bezogener Energiemenge nach Nutzungsdauer pauschal Möglich: je nach gewünschtem Geschäftsmodell, z.b.: nach Ladeleistung nach bezogener Energiemenge nach Nutzungsdauer OM Bernd Zeilmann 6

7 Ladebetriebsart 1 (mode 1) Diese Ladebetriebsart beschreibt das Laden mit Wechselstrom an einer landesüblichen Haushaltssteckdose ( Schutzkontaktsteckdose ) oder einer ein- bzw. dreiphasigen Industriesteckdose (z. B. CEE-Steckdose ) ohne Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur. Sie wird nur von wenigen Fahrzeugherstellern unterstützt, da für diese Ladebetriebsart das Vorhandensein einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (FI-Schutzschalter, RCD (Residual Current Device)) in der Infrastruktur zwingend erforderlich ist. Dies kann insbesondere bei Bestandsinstallationen nicht immer gewährleistet werden. Laden mit Wechselstrom ~ 250 V ~; 480 V ~; 10 A/2,3 kw Keine Kommunikation zwischen Energieabgabestelle und Fahrzeug konventionelle OM Bernd Zeilmann 7

8 Aktuelle Situation: Laden an der OM Bernd Zeilmann 8

9 Ladebetriebsart 2 (mode 2) Wie auch bei der Ladebetriebsart 1 können Haushaltssteckdosen oder Industriesteckdosen genutzt werden. Entgegen der vorherigen Betriebsart befindet sich in der Ladeleitung des Fahrzeugs eine Steuer- und Schutzeinrichtung ( In Cable Control Box ICCB). Optional verfügt die Steckverbindung am Fahrzeug über eine Verriegelung, um Manipulationen durch Dritte zu verhindern. Bei Neuinstallationen, Änderungen und Erweiterungen elektrischer Anlagen ist das Vorhandensein einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung in der Infrastruktur zwingend erforderlich. Laden mit Wechselstrom ~ 250 V ~; 480 V ~; 10 A/2,3 kw (32 A/ 22 kw) Mit in Cable Control Box im Ladekabel, dieses verbindet das E- Fahrzeug, das üblicherweise unter Mode 3 geladen wird mit der Energieabgabestelle Kommunikation zwischen Steuerung in Cable Control Box ICCB und Fahrzeug konventionelle Netzsteckdose (Bemessungsleistung ist nicht OM Bernd Zeilmann 9

10 Ladebetriebsart 3 (mode 3) Normalladen Die Ladebetriebsart 3 wird für das ein- bzw. dreiphasige Laden mit Wechselstrom bei fest installierten Ladestationen genutzt. Die Sicherheitsfunktionalität inklusive Fehlerstrom- Schutzeinrichtung ist in der Gesamtinstallation integriert, so dass nur eine Ladeleitung mit zweckgebundenem Stecker auf der Infrastrukturseite notwendig ist. Kann auch mit fest an der Ladestation angeschlossene Ladeleitung mit entsprechender Fahrzeugkupplung ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen Infrastruktur und Fahrzeug erfolgt über die Ladeleitung. Bei dieser Ladebetriebsart werden bei Verwendung des Typ 2 die Steckverbinder auf beiden Seiten der Ladeleitung verriegelt. Laden mit 3-phasen Wechselstrom ~ bis 32A/22 kw Nur über zweckgebundene Steckdose Typ 2 oder fest angeschlossenes Mode 3 Ladekabel mit Typ 2-Stecker nach Norm Kommunikation zwischen Energieabgabestelle und Fahrzeug entsprechend IEC und optional entsprechend DIN Wallbox bzw. OM Bernd Zeilmann 10

11 Ladebetriebsart 4 (mode 4) Schnellladen Die Ladebetriebsart 4 ist für das Laden mit Gleichstrom (DC-Laden) an fest installierten Ladestationen vorgesehen. Die Ladeleitung ist immer an den Ladestationen fest angeschlossen! Im Gegensatz zu den anderen Ladebetriebsarten ist bei dieser das Ladegerät in der Ladestation integriert, welche auch die Sicherheitsfunktionalitäten umfasst. Die Kommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug erfolgt über die Ladeleitung. Laden mit DC (AC) >22 kw bis 350 kw (400 A) Bidirektionale Kommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug. Verriegelung des Steckverbinders OM Bernd Zeilmann 11

12 Ladestecker Der Ladestecker definiert die Schnittstelle zwischen Fahrzeug und und ist der DIN VDE 0623 (ICE 62196) festgelegt. Dabei sind dort u.a. folgende, in Europa verwendete, Varianten beschrieben: Ladestecker Typ 1 AC-Charging (USA, Japan) Ladestecker Typ 2 MENNEKES Stecker AC-Charging (Europa) Ladestecker Combo 2 (CCS) Combined Charging System AC/DC-Charging OM Bernd Zeilmann 12

13 Ladestecker Der CHAdeMO1-Steckertyp wurde ursprünglich in Japan von TEPCO, Nissan, Mitshubishi usw. für DC-Laden entwickelt. Ist in Europa vielfach zu finden. Die Ladeleitung von DC-Ladekabeln ist an der Ladestation fest angeschlagen. CHAdeMO (Charge for moving) Ladestecker CHAdeMO1 DC-Charging OM Bernd Zeilmann 13

14 Prinzip das induktiven Ladens Induktives Laden nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur berührungslosen Übertragung elektrischer Energie von der in das Elektrofahrzeug. Die folgende Abbildung verdeutlicht das Prinzip:. Die besteht neben dem Anschluss an die bestehende Elektroinstallation aus der zugehörigen Ladeeinrichtung mit einem Wechselrichter und einer stationären Ladeplatte. Die Ladeeinrichtung kann als fest installierte Ladestation oder steckbare Einrichtung ausgeführt sein. Die Ladeplatte enthält die Primärspule, über die ein magnetisches Wechselfeld aufgebaut wird. Im Elektrofahrzeug befinden sich eine Sekundärspule (Pick-up) und ein Gleichrichter. In der Sekundärspule wird durch das Wechselfeld eine elektrische Spannung induziert. Der Gleichrichter wandelt diese in den für das Laden der Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs benötigten Gleichstrom OM Bernd Zeilmann 14

15 Kommunikation und Lastmanagement Quelle: Fraunhofer IISB Professor März 15

16 Übersicht Ladedauer und Anschlusstypen Siehe: adedauer_bei_elektroautos.pdf Siehe auch OM Bernd Zeilmann 16

17 Dimensionierung und Bedarf Die korrekte Dimensionierung der Anschlussleistung und der Ausführung hat maßgeblichen Einfluss auf die Kosten und den sicheren und zuverlässigen Ladebetrieb. Bei der Planung muss folglich die Art und Anzahl der Fahrzeuge, die für diesen Standort zu erwarten sind die Ladeleistung der anzuschließenden Fahrzeuge die erwartete durchschnittliche Parkdauer das Ladeverhalten der Fahrzeugbesitzer Kosten für eine Leistungserhöhung Baukostenzuschuss Versorgung der Ladesäule durch Eigenstrom ist eine Mehrfachnutzung möglich (eigener Fuhrpark, Mitarbeiter, Kunden usw.) Attraktivität und die Zugänglichkeit des Standortes Abrechnung und Kosten berücksichtigt werden. Zudem kann mit einem Lastmanagement der Bedarf an Anschlussleistung reduziert werden. Planungshilfen: Broschüre Öffentliche für Städte, Kommunen und Versorger OM Bernd Zeilmann 17

18 Umsetzung Öffentliche Ladesäule Vorteile Robust und Servicefreundlich Von allen Seiten Bedienbar Standortunabhängig Kann direkt an das Ortsnetz angeschlossen werden Nachteile Hohe Anschaffungskosten und zusätzliche Erdarbeiten nötig Kann umgefahren werden Fundament mit örtlichem Potentialausgleich und Erdung OM Bernd Zeilmann 18

19 Umsetzung Öffentliche Wallbox Vorteile Günstig in der Anschaffung Keine Erdarbeiten nötig Leicht austauschbar Erweiterbar Nachteile Nicht alle Wallboxen sind für den öffentlichen Bereich zugelassen Weitere Einbauten von Betriebsmitteln wie RCD in der Unterverteilung nötig Nicht von allen Seiten bedienbar OM Bernd Zeilmann 19

20 Umsetzung Anschluss über das Ortsnetz Vorteile Keine weitere Gebäudeinfrastruktur nötig Zugänglichkeit Nachteile Umlagen, Steuern und Netzkosten erhöhen den Strompreis Keine Versorgung mit Eigenstrom möglich In der Regel kein dynamisches oder intelligentes Laden OM Bernd Zeilmann 20

21 Umsetzung Anschluss über die eigene Gebäudeversorgung Vorteile Eigenstromversorgung z.b. über PV-Anlage möglich Günstige Lademöglichkeit für den eigenen Fuhrpark Kosten für den Ausbau der elektrischen Anlage werden gefördert Dynamisch-, Intelligentes Laden möglich Nachteile Leistungserhöhung nötig Je nach Leistung muss der Zählerschrank und die NSHV umgebaut werden Zugänglichkeit muss Gewährleistet OM Bernd Zeilmann 21

22 Prüfung und Wartung Empfohlene Prüffristen Prüffristen und Art der wiederkehrenden Prüfungen von für Elektrostraßenfahrzeuge in Anlehnung an die DGUV Vorschrift 3/4 (vormals BGV A3 bzw. GUV-V A3) Prüfungen oder TRBS 1201 Prüffristen von für Elektrostraßenfahrzeuge in Anlehnung an die DGUV Vorschrift 3/4 Wann Wo Was Wer Täglich Ladestation Sichtkontrolle vor Benutzung Nutzer Kontrolle der Betriebsbereitschaft Betreiber Halbjährlich Fehlerstrom-Schutzeinrichtung Betätigung der Prüftaste Betreiber Ladekabel Wiederholung der Messungen und Prüfungen nach VDE 0701/702 Jährlich Gesamtanlage Wiederholung der Messungen und Prüfungen nach VDE Ladesäule Prüfungen zur Verkehrssicherheit Betreiber Zur Prüfung befähigte Person Zur Prüfung befähigte OM Bernd Zeilmann 21

23 Elektrohandwerk Qualifizierung zum E-Mobilität Fachbetrieb In Kooperation mit der Handwerkskammer für Oberfranken haben wir bis jetzt in Bayreuth mehrere Schulungen zum Fachbetrieb für Elektromobilität durchgeführt. Alle teilnehmenden E-Markenbetriebe erhalten die Zertifizierung zum E-Mobilität Fachbetrieb. Diese sind unter folgender Internetadresse zu finden: OM Bernd Zeilmann 23