Ladekonzept für Deutschlands größte E-Tankstelle

Deutschlands größte E-Tankstelle: Bei der Bechtle AG in Neckarsulm können 50 E-Mobile mit einem für Parkhäuser optimierten Konzept betankt werden. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Am Hauptsitz der Bechtle AG in Neckarsulm wurden 50 Ladepunkte in ein Parkhaus integriert und mit der PV-Anlage auf dem Dach versorgt. Zum Einsatz kommt das Ladesystem „Zorro“ von RTB mit Komponenten von Phoenix Contact.

Deutschlands größte E-Tankstelle:
Bei der Bechtle AG in Neckarsulm
können 50 E-Mobile mit einem für
Parkhäuser optimierten Konzept
betankt werden. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Immer mehr Unternehmen in Deutschland wollen ihre Fahrzeugflotten elektrifizieren. Auch das IT-Systemhaus Bechtle AG hat dieses Thema in seine Nachhaltigkeitsstrategie mit aufgenommen. „Unser Ziel ist die signifikante Steigerung des Anteils von Elektro- und Hybridfahrzeugen bei den Dienstwagen unserer Mitarbeiter auf mittelfristig zehn Prozent“, erläutert Rainer Kury von der Unternehmenskommunikation der Bechtle AG in Neckarsulm. „Unsere Mitarbeiter entscheiden selbst, ob sie auf ein Auto mit alternativem Antriebskonzept umsteigen. Das Interesse an einem Wechsel wächst dabei stetig.“ Konsequenterweise wurden in der Ausschreibung für ein neues Mitarbeiterparkhaus Lademöglichkeiten für 50 E-Fahrzeuge gefordert – die bislang größte deutsche E-Tankstelle. Für den Betreiber kam es zudem darauf an, die Anlage auch für künftige Anforderungen hinreichend zu dimensionieren: leichte Erweiterbarkeit für mehr Fahrzeuge, eine eichrechtskonforme Abrechnung sowie ein Energiemanagementsystem für die optimale Ausnutzung regenerativer Energien. „Noch in diesem Jahr werden wir über 1.900 zusätzliche PV-Module auf dem Dach des Parkhauses in Betrieb nehmen“, erläutert Torsten Kocher vom Facility Management der Bechtle AG. „Deren Strom wird dann maßgeblich zum Laden der Fahrzeuge genutzt.“

Herausforderung Parkhaus

Zeitgemäße Parkhäuser sind nicht von tragenden Wänden durchzogen, senkrechte Stahlstützen und Querverstrebungen sind typisch für die offene Bauweise. Dabei wird die Integration und Installation der Ladepunkte zur echten Herausforderung. Bei einer Standsäule auf dem Boden wäre ein Anfahrschutz erforderlich, der wertvollen Platz benötigt und zusätzliche Kosten verursacht. Zur Montage einer klassischen Wallbox fehlt die tragende Wand. So bieten sich lediglich die schlanken Stahlstützen zur Montage der Ladepunkte an. Die Ladepunkte müssen ebenfalls eine kompakte Bauform ohne überstehende Kanten aufweisen. Dabei sollen sie sicher und zuverlässig sein und sich auch ästhetisch in das architektonische Gesamtbild einfügen. Es gab noch eine weitere Anforderung des Betreibers: Elektrische Anlagen im gewerblichen Bereich müssen regelmäßig überprüft werden, und die Kosten hierfür sollten nicht linear mit der Anzahl der Ladepunkte steigen.

Zentrale Leistungsverteilung als Lösung

Energieerzeugung vor Ort: Die von den 1.900 Solarmodulen auf dem Parkhausdach erzeugte Energie kann direkt zum Laden der Fahrzeuge genutzt werden. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

„Als Generalunternehmer für den Parkhausbau haben wir das Bielefelder Bauunternehmen Goldbeck beauftragt, das hauptsächlich im gewerblichen und kommunalen Hochbau tätig ist“, so Rainer Kury. „Im Rahmen des Projekts entschied sich Goldbeck für ein Ladesystem des Parkleitspezialisten RTB.“ Das Unternehmen RTB aus dem ostwestfälischen Bad Lippspringe folgte einer einfachen Philosophie: Nur das Nötigste kommt in den Parkraum, alle weiteren Systembestandteile gehören in den zentralen Schaltschrank.

Dieser Maxime folgend besteht der Ladepunkt selbst nur aus der – in einem schlanken Gehäuse untergebrachten – Typ-2-Ladesteckdose, einem RFID-Lesegerät zur Identifizierung des Nutzers sowie den lokalen LEDs zur Statusanzeige. So können auf der Breite einer Stahlstütze zwei Ladepunkte nebeneinander montiert werden. Alle weiteren Komponenten sind in einem zentralen Schaltschrank untergebracht: Schutz- und Schaltgeräte, Ladesteuerungen und Energiezähler. So werden bei Bechtle in Neckarsulm modular jeweils acht Ladepunkte aus einem Schaltschrank versorgt und angesteuert. Mehrere dieser Schaltschränke können in einem zentralen, verschließbaren Technikraum untergebracht werden – bei zukünftigen Erweiterungen idealerweise in zusätzlichen Schritten von jeweils acht Ladepunkten. „Für uns als Betreiber ist dieser Ansatz vorteilhaft“, erläutert Torsten Kocher. „Da am Ladepunkt selbst keine aktiven leistungsführenden Komponenten verbaut sind, beschränkt sich die Wartung der einzelnen Ladepunkte auf eine reine Sicht- und Funktionsprüfung.“ Die einzelnen Gehäuse am Ladepunkt müssen dann nicht mehr geöffnet werden. Sofern kein Fahrzeug lädt, sind am Ladepunkt selbst keine Spannungen über 12 V vorhanden. Die Überprüfung der kritischen Schutz- und Schaltgeräte erfolgt im zentralen Technikraum, in dem einzelne Segmente oder Schaltschränke gezielt spannungsfrei geschaltet werden können. Ladepunkte, die aus einem anderen Modul gespeist werden, können während der Wartung regulär betrieben werden.

Steuerung der Ladevorgänge

Bei der Ladesteuerung hat sich RTB für den Einsatz der Ladesteuerung EV CC Basic von Phoenix Contact entschieden – in einer Kombination mit der DC-Fehlerstromüberwachung EV-RCM. Diese Kombination sorgt für eine hohe Verfügbarkeit und verhindert unnötige Service-Einsätze durch eine automatische Rücksetzfunktion nach einem vom Fahrzeug verursachten Fehlerstrom (siehe Kasten). Über die serienmäßige RS485-Schnittstelle und das darüberliegende Modbus-RTU-Protokoll können die jeweiligen Ladevorgänge nach erfolgreicher Identifizierung freigeschaltet werden. Auch die Ladeleistung kann – künftig sogar in Abhängigkeit der verfügbaren PV-Leistung auf dem Parkhausdach – nach dem Standard IEC 61851-1 variiert werden.

Über einen PC (ganz oben links) werden die Ladesteuerungen EV CC Basic und Energiezähler im Schaltschrank angesteuert – die abgesetzten Ladepunkte (rechts unten) beinhalten nur noch die Ladesteckdose und den RFID-Leser. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Die Erfassung der aktuellen Ladeströme und -leistungen sowie der bereits geladenen Energie erfolgt dabei über die Energiezähler EEM-350, die ebenfalls von Phoenix Contact kommen. Vorteilhaft ist auch, dass die Geräte MID-zertifiziert sind. MID ist eine vom Europäischen Parlament herausgegebene Richtlinie, die grundlegende und messgerätespezifische Anforderungen für bestimmte Gerätegruppen festlegt und dem Hersteller die Verantwortung für das erstmalige Inverkehrbringen der Messgeräte zuweist. So eignen sich die Energiezähler für die eichrechtskonforme Abrechnung von Ladevorgängen. Sowohl Ladesteuerungen als auch Energiezähler werden über ein „Embedded System“ von RTB ausgelesen und angesteuert, auf dem die entsprechende Software zum Lastmanagement und künftig auch zur eichrechtskonformen Abrechnung der Ladevorgänge implementiert ist. Die Kombination aus Hardware und Software wurde bei den zuständigen Behörden zur Zulassung für eichrechtskonforme Abrechnungen eingereicht.

„An dieses System haben wir auch die Parkhausleittechnik gekoppelt, die zum Beispiel eine Stellplatzüberwachung sowie eine dynamische Nutzerführung beim Weg durch das Parkhaus zum nächsten freien Stellplatz ermöglicht“, so Torsten Kocher. „Dadurch wird das Parken für unsere Mitarbeiter erheblich komfortabler.“

Tücken im Detail

Der naheliegende Ansatz der abgesetzten Ladepunkte birgt weitere Herausforderungen. Wenn die Ladepunkte bis zu 50 m von der Ladesteuerung entfernt sind, können Störungseinkopplungen und Signalverschleifungen auf der für den Ladevorgang maßgeblichen Control-Pilot-Leitung zwischen Fahrzeug und Ladestation nicht ausgeschlossen werden. Im neuen Bechtle Parkhaus schafft die Ladesteuerung EV CC Basic von Phoenix Contact hier Abhilfe, die diese Signalleitung gemäß der Norm IEC 61851-1 ansteuert und auswertet. Durch Erfahrungen in ähnlichen Applikationen konnte der Auswerte-Algorithmus dahingehend optimiert und so robust gestaltet werden, dass eine Ladung unter diesen speziellen Anforderungen möglich ist und dabei trotzdem die bestehenden normativen Anforderungen eingehalten werden. Eine weitere Herausforderung ergibt sich hinsichtlich der Störfestigkeit auf den Signalleitungen, die zum Ladepunkt geführt werden. Die aktuell in der Erstellung befindliche Norm IEC 61851-21-2 sieht hier spezielle Anforderungen bei Leitungslängen über 30 m bei den sogenannten Surge- und Burst-Prüfungen vor. Diese werden bereits heute von der Ladesteuerung EV CC Basic erfüllt – eine wichtige Voraussetzung für eine robuste Lösung in diesem Umfeld.

Kontakt: Phoenix Contact E-Mobility GmbH, Dipl.-Ing. Thorsten Temme, 32816 Schieder-Schwalenberg,Tel.: +49 5235 3-43890, emobility@phoenixcontact.com

Lesen Sie auch: