Elektromobilität Abrechnung leicht gemacht – Elektronische Wirkstromzähler für die Stromtankstelle

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Elektromobilität steht heute als potentielle Schlüsseltechnologie für den Verkehr zumindest in der Politik ganz oben auf der Agenda. So sollen bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fahren. Die ersten Serienfahrzeuge der großen Automobilhersteller kommen zurzeit auf den Markt. Daneben ist aber auch eine entsprechende Infrastruktur notwendig. Nur wenn die Verkehrsteilnehmer ihre Elektrofahrzeuge jederzeit, überall und unkompliziert laden können, wird sich diese Technologie auf Dauer durchsetzen.

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Die Ladestationen ICU für Elektrofahrzeuge kombinieren ansprechendes Design mit einfacher Bedienung.
Die Ladestationen ICU für Elektrofahrzeuge kombinieren ansprechendes Design mit einfacher Bedienung.
(Bilder: Finder)

Im August 1888 unternahm Bertha Benz mit dem von ihrem Mann entwickelten und gebauten Benz-Patent-Motorwagen die erste Überlandfahrt von Mannheim nach Pforzheim. Um Treibstoff einzukaufen, hielt sie an der Stadtapotheke in Wiesloch bei Heidelberg. Diese gilt daher als die erste Tankstelle Deutschlands. Bis sich das heute übliche flächendeckende Tankstellennetz entwickelte dauerte es jedoch noch einige Jahrzehnte.

Bei der Elektromobilität soll jetzt alles viel schneller gehen. Dabei ist es natürlich von großem Vorteil, dass die Infrastruktur zur Verteilung von elektrischer Energie schon lange vorhanden ist. Auf der anderen Seite sind entsprechende „Zapfsäulen“ für elektrische Energie deutlich komplexer, da der Ladevorgang viel länger dauert, als das Betanken eines Autos mit Benzin oder Diesel.

Nötig ist eine flächendeckende Versorgung

Zu einer effizienten Elektromobilität gehört daher eine gut ausgebaute Infrastruktur mit entsprechenden Ladestationen. Ein Kleinwagen verbraucht heute etwa 15 bis 25 kWh pro 100 km. Mit der aktuell zur Verfügung stehenden Batterietechnik sind damit Reichweiten von etwa 200 km möglich.

Zwar sind 80 Prozent der Fahrten in Deutschland kürzer als 60 km und Entfernungen bis zu 100 km umfassen sogar 90 Prozent aller Fahrten. Eine flächendeckende Versorgung ist aber auf jeden Fall notwendig, wenn eine große Akzeptanz für Elektrofahrzeuge erreicht werden soll.

Alltagstaugliche Ladestation entwickelt

Die Firma Dipl.-Ing. H. Vrielmann aus Nordhorn hat zusammen mit einem Partner aus den Niederlanden die alltagstaugliche Ladestation ICU Twin für Elektrofahrzeuge entwickelt. Das mittelständische Unternehmen, das seit 1976 in den Bereichen Schaltanlagenbau und Kompakt-Trafostationen tätig ist, hat im vergangenen Jahr mit 65 Mitarbeitern einen Umsatz von rund 10 Mio. Euro erwirtschaftet.

„Die Anforderungen, die an solche Ladestationen gestellt werden, sind sehr umfangreich“, erklärt Simon Evenblij, der als Leiter Kundenbetreuung bei Vrielmann für die Vermarktung der Ladesäulen verantwortlich ist. Diese sollen einfach zu bedienen sein und, da sie häufig im öffentlichen Bereich aufgestellt werden, Sicherheit gegenüber Vandalismus bieten. „Auch der Anschluss“, so Evenblij weiter, „erfordert ein entsprechendes Know-how.“ Schließlich müssen die Vorschriften des jeweiligen Energieversorgungs-Unternehmens erfüllt werden, damit eine Ladestation in Betrieb gehen kann. Durch seine langjährige Erfahrung mit Trafostationen und Schaltanlagen kann das Unternehmen hier auf umfassende Kenntnisse zurückgreifen. Dies war einer der Gründe, warum der niederländische Partner mit Vrielmann hier eine Kooperation anstrebte.

Schnellladung möglich

Die ICU-Ladestationen sind nicht nur technisch ausgereift sondern überzeugen auch durch ein ansprechendes Design. Bei der Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation vertraut man bei Vrielmann auf den Ladestecker von Mennekes, der bereits vom VDE (VDE-AR-E 2623-2-2) normiert wurde und auch in die IEC 62196 aufgenommen werden wird.

Mit diesem Steckverbinder sind verschiedene Lademodi mit Strömen bis zu 125 A bei 600 V Gleichstrom möglich. Dadurch ist eine entsprechend schnelle Ladung der Batterien realisierbar. Zudem beherrschen die Ladestationen auch alle anderen in den Normen aufgeführten Lademodi.

Neben der reinen Energieübertragung lassen die Steckverbinder auch eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation zu.

Zentrale Abrechnung per Daten-Fernübertragung

Die ICU-Ladestationen sind mit Daten-Fernübertragung ausgestattet, die es erlaubt, die Abrechnung des Ladevorgangs zentral vorzunehmen. Die Strommengen werden dabei innerhalb der Ladestation mit den elektronischen Wirkstromzählern der Serie 7E von Finder erfasst. Sie sind für Wechsel- oder Drehstrom, direkte Messung oder über Wandleranschluss zur Zähler-Fernauslesung des Energieverbrauchs geeignet.

Die Energiezähler erfüllen die Genauigkeitsanforderungen der Klasse B (EN 50470-1). Eine multifunktionale LCD-Anzeige zeigt den Gesamt-Verbrauch, den Teil-Verbrauch (rückstellbar) und die Momentanwerte, beispielsweise Leistung pro Phase oder aller Phasen, Spannung pro Phase, Strom pro Phase, an. Der Energieverbrauch lässt sich über die integrierte S0-Schnittstelle nach DIN 43864 ausgeben.

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Pro Ladestation sind jeweils zwei Wirkstromzähler im Einsatz, sodass zwei Fahrzeuge gleichzeitig ihre Batterien laden können. Die Steuerung der Ladestation liest die Verbrauchwerte der Zähler aus und überträgt sie per GPRS an eine Leitstelle zur Abrechnung.

Vrielmann liefert Komplettlösung

Vrielmann liefert nicht nur die ICU-Ladestationen sondern bietet dem Kunden gleich eine komplette Lösung inklusive einer Verwaltungsplattform zur Abrechnung an. Der Kunde, der sein Elektrofahrzeug laden will, muss dabei zuvor registriert sein und identifiziert sich an der Station über NFC-Technologie (Near Field Communication). Dies kann sowohl über eine Kundenkarte oder auch über ein Mobiltelefon, das die entsprechende Technologie unterstützt, geschehen.

Erst nach erfolgter Autorisierung und nachdem der Stecker eingesteckt ist, fließt Strom um die Batterien im Fahrzeug zu laden. Nach Abschluss des Ladevorgangs meldet sich der Kunde wieder von der Ladestation ab und kann den Stecker abziehen. Anschließend werden die Daten, wie geflossene Strommenge und Ladezeit, an die zentrale Leitstelle übertragen, sodass eine Abrechnung erfolgen kann. Der Kunde muss also den Ladevorgang nicht direkt bezahlen sondern erhält etwa monatlich eine Abrechnung seines Energieversorgers.

Die ersten Ladestationen sind bereits in Aachen und Düsseldorf installiert. Weitere sollen im Verlauf des Jahres folgen. Richtig in Fahrt kommen wird der Markt nach Überzeugung von Vrielmann, wenn auch die deutschen Hersteller alle Elektrofahrzeuge im Angebot haben.

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