Elektromobilität NRW; Workshop Standards/Rahmenbedingungen: Übersicht Ladeschnittstelle. Alexander Brauns GFT-BO,

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1 Elektromobilität NRW; Workshop Standards/Rahmenbedingungen: Übersicht Ladeschnittstelle Alexander Brauns GFT-BO,

2 Inhalt Themen Ladestecker (alternativ: battery swap) Ladestationanforderungen Bezahlsysteme/Roaming/Grid 2 Die Informationen in dieser Präsentation wurden aus öffentlich zugänglichen Quellen zusammengestellt und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Ergänzungen sind mehr als willkommen.

3 Zusammenfassung Ladestecker (alternativ: battery swap) Normierung bereits weit fortgeschritten, kein Handlungsbedarf, Identifikation eines Beteiligten der die entsprechenden Unterlagen beschaffen und zur Verfügung stellen kann Ladestationanforderungen viele Normen hinsichtlich elektrischer Bauteile und -gruppen, noch keine Standards hinsichtlich der Ladesäule. NRW als möglicher Standort für Produktion? Bezahlsysteme/Roaming/Grid sehr komplexes Gebiet mit verschiedenen Ansätzen in der Erprobungsphase, proprietäre Systeme. Interoperabilität ist notwendig und angekündigt. Öffentlich zugängliche Information ist dürftig. 3

4 Standardisierung Ladestecker (Europa) Hannover, 24. April 2009 Eine neu entwickelte Standard- Steckverbindung zum Laden von Elektroautos präsentierte RWE auf der Hannover Messe, den der Stromkonzern gemeinsam mit Daimler entworfen hat und der vom Stecker-Spezialisten Mennekes umgesetzt wurde. Neben den drei Deutschen Daimler, BMW und VW haben sich Renault-Nissan, PSA, Fiat, Volvo, Ford, GM, Mitsubishi und Toyota sowie europäische Energiekonzerne angeschlossen. Bei den Energiekonzernen sind neben RWE, E.ON, EnBW und Vattenfall unter anderem auch der französische Stromriese EdF, und die italienische Enel beteiligt. Die vom VDE-Arbeitskreis (Steckverbinder Elektrofahrzeuge) weiterentwickelte Spezifikation soll bis Ende April der IEC (International Electrotechnical Commission) vorgelegt werden, bis Ende Mai soll der "final draft for vote" fertig sein. 7-Pol-Autostecker Links im Halbkreis sieht man die vier großen Kontakte für drei Phasen und Nullleiter. In der Mitte sitzt die Erdung. In den kleineren Buchsen rechts befinden sich unterschiedlich lange Pins zur Signalübermittlung (Powerline-Standard). (Bild: ssu) Seine Spannung liege bei 400 Volt und die Stromstärke reiche bis zu 63 Ampere. Das reiche angeblich aus, um die Batterie eines Elektroautos in wenigen Minuten zu laden. Derzeit gibt es noch keine Fahrzeuge die mit einer dieser Steckverbindung ausgestattet sind, noch mit der entsprechenden Kommunikationselektronik. Es ist anzunehmen, dass die in Berlin zum Einsatz kommenden Fahrzeuge (Smart, Mini) bereits auf der neuen Steckernorm aufsetzen. 4

5 Standardisierung Ladestecker (USA - Japan) Der SAE J1772-Standard sieht einen anderen Stecker vor. Dieser befindet sich zur Zeit in der Test- und Erprobungsphase. Er ist nur für eine Spannung von 240V und einen Strom von 70A konzipiert worden. Dafür ist eine Kommunikation über die bestehenden Leitungen mit dem angeschlossenen Fahrzeug möglich, so dass ein BMS die Steuerung der Leistungszufuhr regeln könnte. Eine Verabschiedung ist für September dieses Jahres ins Auge gefasst. Fazit Derzeit sind zwei große Normungsinitiativen aktiv: Europa und USA-Japan. Bei den OEM sind GM, Ford, Renault-Nissan, Mitsubishi und Toyota an beiden Initiativen beteiligt. Es ist fraglich, ob es in unmittelbarer Zukunft zu einem weltweit einheitlichen Stecker kommt. 5

6 Existierende Ladestationen (Park & Charge) Park & Charge Ladestationen EF Ladestation gemäß EN : 2001 Daten Ladebetriebsart 1, Anschluss-Fall A,B, IP44 Absicherung nach VDE Modell 1-phasig: 230 V / 16 A / 3,6 kw / FI, Sicherung 1 x 16 A Leistungsentnahme: ca. 3 x 1 kw oder 1 x 3 kw Modell 3-phasig: 400 V / 16 A / 10,8 kw / FI, Sicherung 3 x 16 A Leistungsentnahme: ca. 3 x 3 kw Version 3.0 Anschluss: 400 V / 16 A / 11 kva Auch für Drehstromladegeräte geeignet Ladestecker: 1 x CEE 5-pol. rot (10 kw) 1 x CEE 3-pol blau (3 kw) 1 x Schuko (3 kw), Version 3.1 zzgl. 1 x Energiezähler ungeeicht, für Gesamttankstelle bzw. 3 Energiezähler Geschäftsmodell: Nutzer bezahlen jährliche Pauschalgebühr nach Leistungsklasse des Fahrzeugs und erhalten einen Schlüssel. Derzeit sind die Stromkosten noch nicht in relevanten Größenordnungen. Bundesverband Solare Mobilität e.v., AG Park & Charge 6

7 Alternative: Battery swap vs. fast charge Batterietausch als Konzept vor allem von Better Place vorangetrieben Pilotprojekte in Israel, Dänemark, Kalifornien Pfandsystem die Batterie bleibt Eigentum des Anbieters keine eigentliche Norm/Standard sondern eher Geschäftsmodell (welches eine gewisse Standardisierung voraussetzt) OEM kooperieren mit Better Place, jedoch entwickeln die größeren Anbieter selbst (Toyota) oder mit Partner (etwa Daimler/Li-Tec) eigene Batteriekonzepte 7

8 Ladestationen Es existieren bereits eine Reihe von Normen oder Vornormen, allerdings wahrscheinlich keine einheitlichen Standard hinsichtlich der Anforderungen für Ladestationen Anforderungen: elektrischer Schutz (Überspannung, Potentialausgleich, Blitz) Wetterisolierung (Temperatur, Feuchtigkeit) Vandalismus, Missbrauch (Außenhülle, Steckerverriegelung) Abrechnung (siehe nächsten Abschnitt) Sicherheit (z.t. bereits in den vorhergehenden Punkten enthalten) TÜV/VDE Abnahme nach welchen Kriterien? DIN EN VDE : Stecker, Steckdosen, Fahrzeugsteckvorrichtungen und Fahrzeugstecker - Ladung von Elektrofahrzeugen - Teil 1: Leitungsgebundenes Laden von Elektrofahrzeugen bis 250 A Wechselstrom und 400 A Gleichstrom - (IEC :2003); Deutsche Fassung EN :2003 (möglicherweise Veraltet) DIN CLC/TS :2008 Konduktive Ladung von Elektrofahrzeugen Teil 1: Gleichstrom-Ladestation; Diese Technische Spezifikation gibt in Verbindung mit EN die Anforderungen für Gleichstrom-Elektrofahrzeug-Ladestationen an, die für die konduktive Ladung von Elektrofahrzeugen vorgesehen sind und mit Wechselspannung nach IEC bis 690 V versorgt werden. Diese Technische Spezifikation erfasst nicht alle mit der Wartung zusammenhängenden Sicherheitsaspekte. Walther Stromtankstelle RWE Ladestation (Berlin) DIN CLC/TS :2008 Konduktive Ladung von Elektrofahrzeugen Teil 2: Kommunikationsprotokoll zwischen externem Ladegerät und Elektrofahrzeug; Diese Technische Spezifikation gilt für die Datenkommunikation während des Ladevorganges zwischen einem externen Ladegerät und einem Elektrofahrzeug, wobei die gebräuchlichste Kommunikationsverbindung eingesetzt wird. Dieser Teil 2 gilt für die Datenkommunikationsverbindung zwischen einem externen Gleichstrom-Ladesystem und Elektrofahrzeugen. Vatenfall Ladestation und Mini-E (Feldversuch Berlin) 8

9 Projektvorschlag Ladestationen Beschreibung der relevanten Bauteile/Funktionsgruppen einer Ladestation Sammlung aller relevanten Normen und Standards pro Bauteil Zusammenstellung aller derzeit bekannten oder diskutierten Kommunikationskonzepte Fahrzeug/Ladestation (hinsichtlich Ladevorgang und Abrechnung) Sammlung aller relevanten Normen, Standards, Vorschläge bzw. Akteure für die verschiedenen Kommunikationskonzepte Zusammenstellung aller möglichen in NRW ansässigen Firmen für die einzelnen Bauteile Zusammenstellung aller relevanten F&E Einrichtungen in NRW (nach Bauteilen, Kommunikationselementen) Ergebnis: Handreichung für Interessenten zur Herstellung von Ladestationen in NRW (als Vorinvestitiotn) Größter Anbieter bisher: Rittal (Hessen) 9

10 Bezahlsysteme/Roaming/Grid-Konzepte Pioniersysteme Park & Charge (Pauschalsubskription für Nutzer, derzeit keine Ladegebühr) Universalschlüssel für die Ladestationen EVU/OEM Feldversuche: RWE/Daimler Feldversuch Berlin Automatische Authentifizierung über das Ladekabel* Das Auto meldet sich künftig ganz automatisch an. Die Ladestation bezieht die Fahrzeugdaten direkt über das Ladekabel, gleicht diese mit den Daten des Kunden ab und gibt den Ladevorgang frei. Während das Elektrofahrzeug auftankt, misst die Ladestation den individuellen Verbrauch. Einfache und genaue Abrechnung Die Ladestation übermittelt den individuellen Verbrauch an das RWE Kundencenter, wo dieser dem persönlichen Konto des Kunden zugeordnet wird. Selbstverständlich bietet jede Ladestation auch die Möglichkeit, direkt vor Ort zu bezahlen. Als besonderen Service können Sie natürlich auch die Rechnung für Ihre Kunden übernehmen und so Kundenbindung und längere Besuchszeiten fördern. Quelle Vattenfall/BMW Feldversuch Berlin Öffentlich zugängliche Stromladesäulen werden von Vattenfall auf Parkflächen und Parkhäusern installiert. Hier authentifiziert sich der Fahrer mit einer Karte, die Säule wird entriegelt, der Nutzer verbindet die Ladesäule via Stromkabel mit seinem Fahrzeug. Der vollständige Ladevorgang dauert maximal viereinhalb Stunden und wird dann über die Stromrechnung abgerechnet. Für die Teilnehmer am Pilotprojekt wird Vattenfall zusätzlich Lademöglichkeiten zu Hause oder am Arbeitsplatz installieren. e.on /BMW Feldversuch München ab Mai mindestens 15 Mini-E, öffentliche zugängliche Ladestationen, Nutzeridentifizierung und Abrechung? 10

11 Bezahlsysteme/Roaming/Grid-Konzepte Coulomb Technologies ChargePoint Network/ Smartlets sind proprietäre Ladepunkte in USA bereits im Einsatz 365Energy Group Berlin ist eine Tochter von Coulomb in Deutschland RFID Karte beim Kunden, Wireless Technologie in Ladesäulen vorgesehen Vernetztes System über Network Operating System (NOS) Kunden Ladestationbetreinber Stromerzeuger/-anbieter Internetportale zur Interaktion 11

12 Bezahlsysteme/Roaming/Grid-Konzepte Gridpoint/V2Green V2G technology has been successfully creating grid-aware vehicles since Many of the nation's leading utilities have deployed the V2Green System to communicate with their plug-in vehicles and successfully execute smart charging strategies (4-5 Pilotprojekte). Today we are working closely with automakers and industry standards bodies to deliver commercially available, grid-aware electric vehicles. In December 2008, V2Green successfully equipped a Chevy Volt battery pack with our technology, enabling the pack to intelligently interact with the grid. EWE-Karman E3 (4-6 Prototypen bis 2011) EWE will damit die Einbindung der batteriebetriebenen Fahrzeuge in das Strom- und Telekommunikationsnetz testen. Ziel ist die Entwicklung einer Kommunikationssoftware für den Informationsfluss zwischen Fahrzeug, Kunde und Energieversorger, damit auch ein standortungebundenes Abrechnungssystems sowie die Versorgung mit Strom außerhalb des EWE-Gebietes (oldenburg) möglich wird. Über das Daten-Netz kann der Wagen dann unter anderem seinen Strombedarf mitteilen. So gehört es auch zu den Forschungszielen, effiziente Steuersysteme für das Batterie- und Netzmanagement zu entwickeln. 12

13 Zusammenfassung Kommunikation mit Ladestation/Bezahlsysteme Es gibt keinen Standard für Identifikation Kunde/Fahrzeug an Ladestation Fahrzeugidentifikation durch dedizierte Elektronik über Ladekabel oder - Unterscheidung Lademanagement/kommerzielle Transaktion Kundenidentifikation über Smartcard/RFID oder Direktzahlung (EC/Kreditkarte?) Wenn Kunde identifiziert: Abrechnung mit Stromrechnung = roaming Vernetzung Kunde - Ladevorgang Stromanbieter ist Gegenstand von Feldversuchen und auch nicht im Ansatz standardisiert Player: EVU und V2G (Vehicle to Grid) Firmen die Lösungspakete anbieten Ansatzpunkte: Nähere Information nur über Insider zu beschaffen (RWE?) Überschneidungen zum Workshop Infrastruktur klären und gemeinsame Arbeitsgruppe bilden Leit-Bezahlsystem NRW auswählen und Schnittstelle dokumentieren? 13