Chance oder Risiko fu r Verteilnetzbetreiber? - NovaVolt
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Chance oder Risiko für
Verteilnetzbetreiber?
Ladeinfrastruktur | Mit dem rasanten Marktwachstum der Elektromobilität in der
Schweiz stellt sich immer dringlicher die Frage, welche Auswirkungen dies künftig
auf die Verteilnetze haben wird. Mit einer vorausschauenden Herangehensweise
und intelligenten Vorgaben können Verteilnetzbetreiber die Dekarbonisierung
des Verkehrssektors durch die Elektromobilität unterstützen.
F LO R I A N K I E N Z L E
D
er Marktanteil neu zugelasse- den, muss die Ladeinfrastruktur ent- Ladeinfrastruktur mit intelli
ner Steckerfahrzeuge, die bat- sprechend hohe technische Anforde- gentem Lastmanagement
terieelektrische Fahrzeuge rungen erfüllen. Der überwiegende Deshalb ist es zwingend, dass aus-
(BEV) und Plug-in-Hybride (PHEV) Anteil des Ladebedarfs von Elektro- schliesslich Ladeinfrastruktur mit
umfassen, hat sich in den letzten zwei fahrzeugen wird am Wohn- oder intelligentem Lastmanagement zum
Jahren von 3,2 % im Jahr 2018 auf 14,3 % Arbeitsort gedeckt, d. h. die dafür Einsatz kommt. Damit wird eine opti-
im Jahr 2020 mehr als vervierfacht erforderliche Ladeleistung wird über male Leistungsregelung auf verschie-
(Bild 1). Die Elektromobilität ist also bestehende Netzanschlüsse von Ge- denen Ebenen ermöglicht: Erstens
massentauglich geworden und wird bäuden zur Verfügung gestellt. Ohne kann die Kapazität, die für die Lade
einen grossen Beitrag zur Dekarboni- den Einsatz von Ladeinfrastruktur mit infrastruktur installiert werden muss,
sierung des Schweizer Verkehrssektors intelligentem Lastmanagement wür- minimiert werden. Zum Beispiel kön-
leisten. den Lastprofile mit enormen Leistungs nen damit die Elektroverteilung und
Die Ladeinfrastruktur für die neu spitzen resultieren, die in Gewerbe die elektrischen Zuleitungen in einer
auf die Strasse kommenden Elektro- immobilien am Vormittag und in Tiefgarage kleiner ausgelegt und damit
fahrzeuge spielt dabei eine zentrale Wohngebäuden am Abend zu Überlas- Geld gespart werden. Zweitens kann
Rolle. Ladestationen stellen die tungen der verfügbaren Kapazitäten dadurch verhindert werden, dass der
Schnittstelle zwischen Verkehrs- und führen würden. Durch diese Leistungs- Netzanschluss eines Gebäudes für die
Bild: NovaVolt.
Stromsystem dar. Damit diese Sektor- spitzen würden auch die vorgelagerten Integration der Elektromobilität ver-
kopplung erfolgen kann, ohne das Verteilnetze der einzelnen Gebäude an stärkt werden muss. Ein netz- und sys-
Stromversorgungssystem zu gefähr- ihre Grenzen kommen. temdienliches Lastmanagement kann
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auch dazu beitragen, einen Netzausbau
zu verhindern sowie Stromangebot und 30
-nachfrage im Gleichgewicht zu halten. BEV
Ein weiterer Aspekt einer intelligenten PHEV
HEV
Ladelösung, auf den auch das VSE-Do-
20 CNG
kument «Elektromobilität – Infoblatt Gesamt
Ladestationen» hinweist, ist eine 13,6 %
%
möglichst symmetrische Belastung
des Hausanschlusspunkts. Diese kann 10
durch den Einsatz einer Ladelösung
6,1 %
7,1 %
mit dynamischem Phasenausgleich 1,4 %
3,8 %
erreicht werden. Dieser sorgt dafür,
2,7 %
1,9% 2,4 % 1,5 %
dass ein-, zwei- und dreiphasig ladende 0 1,2 % 1,6 % 1,7 % 4,2 % 8,2 %
2015 2016 2017 2018 2019 2020
Fahrzeuge so gesteuert werden, dass
sie den Hausanschluss möglichst sym-
metrisch belasten. Im besten Fall kön- Bild 1 Marktanteile alternativer Antriebe in Prozent (Schweiz und Liechtenstein).
nen sogar bestehende unsymmetrische
Belastungen von Hausanschlüssen ren hat der Importeur rund 500 solcher Fahrzeuge angeschlossen, die dank des
durch eine intelligente Steuerung von AC-Ladestationen installiert, ohne intelligenten Lastmanagements mit
ein- oder zweiphasig ladenden Fahr- dass auch nur an einem einzigen ihrer dynamischem Phasenausgleich alle bei
zeugen kompensiert werden. rund 80 Standorte eine Verstärkung einer nahezu perfekt symmetrischen
des Netzanschlusses erforderlich gewe- Belastung des Stromkreises mit einer
Praxisbeispiel sen wäre. Sowohl bei den kleinsten Leistung von je gut 7 kW laden. Da die
Ladeinfrastruktur-Rollout Betrieben mit zwei Ladestationen als Ladelösung offene Standards einsetzt,
Um für die neue Ära der Elektromobili- auch bei der grössten Installation mit ist der Importeur auch für eine wei-
tät bereit zu sein, hat die Amag als 82 Ladestationen am Hauptsitz in tere Skalierung der Ladeinfrastruktur
Importeur von Fahrzeugen des Volks- Cham konnten dank des intelligenten gerüstet.
wagenkonzerns an rund 80 Standorten Lastmanagements Netzanschlussver-
schweizweit Ladeinfrastruktur ausge- stärkungen vermieden werden. Massnahmen für ein sicheres
rollt. Da eine Erhöhung der Anschluss- Dank des dynamischen Phasenaus- Verteilnetz
leistung teuer und langwierig gewesen gleichs konnte zudem auch unter Um dafür zu sorgen, dass flächende-
wäre, war es das erklärte Ziel des besonderen Bedingungen eine symme- ckend intelligente Ladelösungen ein-
Importeurs, an allen Standorten mit trische Leistungsnutzung ermöglicht gesetzt werden, die einen Ausbau der
den bestehenden Anschlusskapazitä- werden. Bild 2 zeigt die Belastung Verteilnetze weitestgehend vermeiden,
ten auszukommen. eines 63-A-Stromkreises, an den haben Netzbetreiber verschiedene Mög-
Aus der 2017 begonnenen Evaluation 13 Ladestationen mit einer maximalen lichkeiten. Neben der Pflicht, für den
der Amag ging hervor, dass die Anfor- Ladekapazität von je 32 A dreiphasig Anschluss von Ladestationen ein tech-
derungen mit der Zaptec-Pro-Lade- bzw. 22 kW angeschlossen sind. nisches Anschlussgesuch (TAG) und
lösung von NovaVolt am besten erfüllt An sechs der dreizehn Ladestatio- eine Installationsanzeige einzureichen,
werden. In den vergangenen drei Jah- nen sind mit 16 A zweiphasig ladende können insbesondere über die Werkvor-
Bilder: Auto Schweiz. | NovaVolt.
Bild 2 Dynamischer Phasenausgleich in Aktion: Vollständig symmetrische Belastung bei Ladung von sechs zweiphasig ladenden
Fahrzeugen.
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Haupt-
sicherung
Strom- WLAN-Router
zähler
63A
Sicherung
Grundinstallation
Rückplatten Ladestationen Installation
erweitern
Bild 3 Ausbaustufen aus dem SIA-Merkblatt 2060 und praktische Umsetzung mit der Zaptec-Pro-Ladelösung.
schriften und speziellen Bestimmungen sein muss, d. h. es sind entsprechende installierten Leistung der Ladeinfra-
entsprechende Vorgaben gemacht wer- Vorkehrungen wie Reserverohre und struktur von ≥ 22 kVA oder wenn die
den. In den schweizweiten Werkvor- Platzbedarf für Steuereinheiten auf Installation dafür ausgelegt ist (Absi-
schriften (WVCH – CH 2018) ist defi- den Verteilungen vorzusehen. Wenn an cherung der Zuleitung ≥ 32 A) eine
niert, dass Installation mit mehreren einem Hausanschluss zwei oder meh- separate Verrechnungsmessung für die
Ladestationen am gleichen Anschluss- rere Ladestationen installiert werden, gesamte Ladeinfrastruktur.
punkt ein Lademanagement nach den muss im SAK-Netzgebiet mit einem Im Netzgebiet des Elektrizitätswerks
Vorgaben des Netzbetreibers benötigen. Lademanagement die Bezugsleistung Jona-Rapperswil muss für Ladestatio-
Mehrere Netzbetreiber machen in am Hausanschluss begrenzt werden. nen ein intelligentes Ladesystem ins-
ihren speziellen Bestimmungen weiter- EWZ schreibt vor, dass Ladestatio- talliert werden, das über ein Ladema-
gehende Vorgaben. Die SAK schreibt nen für Elektrofahrzeuge für einen nagement verfügt, das Leistungsspitzen
beispielsweise vor, dass die spätere netz- möglichen Last- oder Einspeiseabwurf verhindert und den Phasenausgleich
dienliche Steuerung der Ladestationen hinter Schaltapparaten anzuschliessen sicherstellt. Und auch das EWJR
für Elektrofahrzeuge jederzeit möglich sind. Zudem fordert EWZ ab einer schreibt vor, dass in Liegenschaften mit
RÉSUMÉ
Opportunité ou risque pour les gestionnaires de réseaux de distribution ?
Recharge des véhicules électriques
En Suisse, le marché de la mobilité électrique est en pleine distribution électrique et des lignes d’alimentation qui
croissance. Mais quel sera son impact sur les réseaux de dis doivent être installées pour l’infrastructure de recharge
tribution à l’avenir ? L’infrastructure de recharge des nou dans un garage souterrain, par exemple, peut être minima
veaux véhicules électriques joue ici un rôle primordial. Pour lisée. Ensuite, ceci permet d’éviter d’avoir à renforcer la
que ce couplage sectoriel puisse se faire sans mettre en dan connexion au réseau d’un bâtiment pour l’intégration de
ger le système d’approvisionnement en électricité, l’infra l’électromobilité. De plus, une gestion de la charge au ser
structure de recharge doit répondre à certaines exigences vice du réseau et du système peut contribuer à éviter une
techniques de haut niveau. Sans l’utilisation d’une infra expansion du réseau et à maintenir l’équilibre entre l’offre
structure de recharge avec une gestion intelligente de la et la demande d’électricité. Un autre aspect : la charge au
charge, des profils de charge avec d’énormes pics de puis point de raccordement du bâtiment, qui doit être aussi
sance sont à prévoir, ce qui entraînerait des surcharges dans symétrique que possible. Cet objectif peut être a
tteint en
les immeubles commerciaux le matin et résidentiels le soir. utilisant une solution de recharge avec équilibrage dyna
En raison de ces pics de puissance, les réseaux de distribu mique des phases. Dans le meilleur des cas, il serait même
tion en amont atteindraient également leurs limites. possible de compenser ainsi des charges asymétriques exis
Une infrastructure de recharge dotée d’une gestion intel tantes sur les connexions domestiques grâce à un contrôle
ligente de la charge permet un contrôle optimal de la puis intelligent des véhicules en cours de recharge monophasée
Bild: SIA
sance à différents niveaux : tout d’abord, la capacité de la ou biphasée. NO
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mehr als einem Energiebezüger für die und fördern. Auch der SIA hat sich mit gen Ladestation. Bei der oben beschrie-
Verrechnung des Energieverbrauchs dem Merkblatt 2060 der Elektromobili- benen Ladelösung wird diese Ausbau-
der Ladestation(en) ein separater tät angenommen und sorgt damit für stufe durch Anbringen einer Rückplatte
Smart Meter zu installieren ist. Planungssicherheit im Gebäudesektor umgesetzt. Diese ermöglicht die Reali-
Bezüglich Verrechnung bietet sich (Bild 3). Dies ist besonders wichtig, da sierung der Ausbaustufe D durch eine
Energieversorgern die Chance, den sich bei der Elektromobilität der grösste einfache Plug-&-Play-Montage der
Energiebezug von Ladestationen für Anteil der «Tankvorgänge» von der Ladestation ohne nachträgliche
ihre Kunden direkt über die Stromrech- Tankstelle in die Immobilie verschiebt. Elektroinstallationsarbeiten.
nung abzurechnen. Mit einer Schnitt- Hauptzielgruppe des Merkblatts 2060 Mit den vier Ausbaustufen gibt die
stelle zum von vielen Energieversor- sind Architekten, Immobilieninvestoren SIA 2060 hilfreiche Leitplanken für die
gern eingesetzten Abrechnungssystem und Elektroplaner. Ein wesentlicher Bei- modulare Skalierung von Ladeinfra-
IS-E bietet NovaVolt zusammen mit trag der SIA 2060 ist die Definition von struktur vor. Dies schafft Planungs- und
einer Software-Partnerfirma eine auto- vier aufeinander aufbauenden Ausbau- Investitionssicherheit und gewährleistet
matisierte Datenverarbeitung für eine stufen A bis D für die Ladeinfrastruktur zusammen mit den Vorgaben der Ver-
einfache und effiziente Abrechnung in Gebäuden. Auch wenn der Hauptfokus teilnetzbetreiber für intelligentes Last-
des Energiebezugs von Ladestationen auf Neubauten und umfassenden Sanie- management, dass das weitere Markt-
an. So wird nicht nur der Stromabsatz rungen liegt, können die Ausbaustufen C wachstum der Elektromobilität nicht
durch den Energiebezug der Elektro- und D auch auf Bestandsliegenschaften durch unzureichende Ladeinfrastruktur
fahrzeuge erhöht, sondern Energiever- angewendet werden. Die Ausbaustufe C1 gebremst wird. Die Voraussetzungen
sorger können mit der Schnittstelle «power to garage» umfasst die elektri- sind also geschaffen, dass der Strom-
auch eine neue Dienstleistung im sche Erschliessung mit einer gemeinsa- und Gebäudesektor die Elektrifizierung
Bereich der Abrechnung anbieten. men Stromzuleitung unmittelbar über und damit die Dekarbonisierung des
den Parkplätzen. Diese kann z. B. mit Verkehrssektors vorantreiben kann.
SIA 2060 – Nachfragegerechter einer Flachkabelinstallation an der
modularer Infrastrukturausbau Wand oder an der Decke entlang reali- Autor
Nicht nur Verteilnetzbetreiber können siert werden. Die Ausbaustufe C2 «power Florian Kienzle ist Geschäftsführer der
mit adäquaten Vorgaben den Ausbau von to parking» umfasst den elektrischen NovaVolt AG.
JJ NovaVolt, 8005 Zürich
intelligenter Ladeinfrastruktur fordern Anschluss an der Position der zukünfti- JJ florian.kienzle@novavolt.ch
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