Wer heutzutage in Deutschland Ladeinfrastruktur aufbauen und damit Fahrzeuge laden möchte, hat es nicht einfach, wenn die geladene Energie abgerechnet werden soll. Die Ladeinfrastruktur muss genau wie Lebensmittelwaagen oder herkömmliche Zapfsäulen geeicht sein. Für die Fahrzeugführer bietet die geeichte Lösung vor allem den Vorteil, dass die abgerechnete Energiemenge genau der geladenen Energie entspricht und diese direkt transparent eingesehen werden kann.
Für die Betreiber und Hersteller von Ladeinfrastruktur ist die Gesetzeslage allerdings weniger transparent. Das zunächst dafür vorgesehene Mess- und Eichgesetz (MessEG) mündet in der Mess- und Eichverordnung (MessEV). Beide zusammen regeln die Inverkehrbringung von Messeinrichtungen in den Markt sowie deren Verwendung und Eichung. Die wesentlichen Anforderungen aus der Mess- und Eichverordnung werden zusätzlich durch einen Regelermittlungsausschuss der physikalisch technischen Bundesanstalt im Dokument 6-A konkretisiert und auch vom VDE mittels einer Anwenderregel 2418-3-100 ausgeführt.
Die Konkretisierungen und Ausführungen erfordern in Konsequenz, dass Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur sich detailliert einarbeiten sowie die festgelegten Regeln aufwändig umsetzen, bis eine Lösung in Form einer geeichten Ladestation ausgearbeitet werden kann.
Auswirkungen auf die Applikation
Grundlegend fordert die Anwenderregel eine genaue Messung der ans Fahrzeug abgegebenen Energie durch ein geeichtes Energiemessgerät, welches mindestens der Genauigkeitsklasse A entsprechen muss. Die gemessene Energie muss dabei der tatsächlich am Abgabepunkt (Fahrzeug) abgegebenen Energie entsprechen, welches eine sehr geringe Verlustleistung auf dem Ladekabel voraussetzt. Die Energie legt jedoch zwischen Ladestation und Abgabepunkt einen Weg durch das Ladekabel zurück, was immer eine gewisse Verlustleistung zur Folge hat.
Die so erfassten Messwerte werden bis auf zwei Nachkommastellen genau betrachtet und zu einem Messergebnis in Kilowattstunden zusammengefasst. Ein Display muss das Messergebnis dem Fahrzeugführer mit weiteren eichrechtlich relevanten Parametern transparent anzeigen, sodass dieser sich während des Ladevorgangs über den Zustand seiner Ladung informieren kann. Weiterhin muss das System das Messergebnis verschlüsselt an einen Abrechnungsanbieter übermitteln oder anderweitig abspeichern.
Etwaige Fehler der eichrechtskonformen Komponenten während einer Ladung müssen registriert, gespeichert und dem Fahrzeugführer mitgeteilt werden, sodass dieser im Ernstfall einen Verdacht auf eine falsche Messung belegen kann. Die Daten müssen über einen längeren Zeitraum vorhanden sein, um sich auch im Nachhinein noch von der Richtigkeit der Abrechnungen überzeugen zu können.
Eine Ladestation muss sich zusätzlich zu diesen speziellen eichrechtlichen Anforderungen noch härteren Prüfungen aus den Bereichen der elektromagnetischen Verträglichkeit, Klima und Mechanik unterziehen, um schlussendlich die begehrte Baumusterprüfbescheinigung zu erhalten.
Plug&Play mit CHARX control modular
Durch die Konformität zum Eichrecht erleichtert die Steuerungsfamilie CHARX control modular von Phoenix Contact den Einstieg in die beschriebenen Bereiche mitsamt Abrechnung der Ladevorgänge. Die Ladesteuerungsfamilie bietet einen Baukasten mit einheitlichem Verdrahtungs-, Bedien- und Konfigurationskonzept. Die offene, auf PLCnext-Technologie basierende Plattform zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise mit hoher Integrationsdichte aus
Diese Steuerungsfamilie für eine nachhaltige Ladeinfrastruktur ermöglicht den Brückenschlag zu aktuellen Themen wie Sektorenkopplung, Internet of Things (IoT) und All Electric Society (AES). Phoenix Contact hat mit der CHARX control modular im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten ein Konzept entwickelt, welches sich an die Anforderungen des Eichrechts anpasst und gleichzeitig Vorteile für die Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur beinhaltet.
Herausstechende und zentrale Bestandteile dieses Konzeptes sind unter anderem ein Touch-Display, die Ladesteuerung mit ihrer Software und das Energiemessgerät. Die Lösung greift dabei auf ein signierendes und bereits zertifiziertes Energiemessgerät der Firma Iskra zurück, um die zuvor beschriebenen harten Anforderungen zur Messung einzuhalten. Dabei gestaltet sich der Ablauf des Ladevorgangs einfach und nutzerfreundlich: Der Nutzer startet diesen wahlweise über einen RFID-Leser und das Display oder aber remote über die Freigabe aus dem Backend-System.
Dabei erlebt der Nutzer am Display eine intuitive Führung von der Authentifizierung, über die Auswahl des Ladepunktes bis zur Anzeige von aktuellen Ladedaten. Während eines Ladevorgangs kommunizieren die Ladesteuerung und das Energiemessgerät. Die Ladesteuerung legt die signierten Daten in ihrem lokalen Speicher ab und kann diese über OCPP an einen Abrechnungsanbieter übermitteln. Der Nutzer kann sich direkt am Ladepunkt von der Richtigkeit der Ladung überzeugen, denn das Display zeigt Daten und auch Fehler zu seinem Ladeprozess transparent auf. Auch eichrechtsrelevante Änderungen, wie einen Verbindungsverlust von eichrechtsrelevanten Komponenten, könnte der Nutzer einsehen.
Fazit
Für die Hersteller und Betreiber von Ladeinfrastruktur ergeben sich durch die Plug&Play-fähige Lösung mehrere Vorteile mit Hinsicht auf die eichrechtsrelevanten Anforderungen. Die signiert übermittelten Daten sorgen dafür, dass keine zusätzlichen Plomben im Ladepunkt angebracht werden müssen. Das System verifiziert die Daten, indem es Seriennummern und Komponenten prüft und koppelt.
Die entwickelte Software auf der Ladesteuerung Charx control modular ist so unterteilt, dass der modulare Ansatz der Lösung hiervon unberührt bleibt. Eichrechtsrelevante Software liegt in einem anderen Bereich der Ladesteuerung als die restlichen Softwarenbestandteile. Das bedeutet, dass ohne eine Gefährdung der Eichrechtskonformität weitere kundenspezifische Software auf der offenen Linux-Plattform betrieben werden kann.
Die lokale Speicherung der eichrechtsrelevanten Parameter erhöht die Flexibilität sogar zusätzlich. Durch die Abspeicherung der Ladevorgänge in einem lokalen Logbuch auf der Ladesteuerung, ist man weitestgehend unabhängig von Abrechnungsdienstleistern und muss diese nicht in die Zertifizierung einbeziehen, sondern kann je nach Projekt und Kundennutzen den richtigen Anbieter auswählen.
Das eingesetzte Touch- und Farb-Display zeigt nicht nur eichrechtsrelevante Daten an, sondern führt den Anwender auch bedienfreundlich durch den Prozess. So können Nutzer sicher und einfach durch einen Ladevorgang navigieren – dabei ihren Ladepunkt auswählen und auch Ladevorgänge lokal starten und stoppen. Eine Dokumentation ergänzt die Lösung von Phoenix Contact – inklusive einer zertifizierten Beispielapplikation in Form eines Doppelladepunktes zum Thema Eichrechtskonformität.
