Wallbox Steuerung mit dem Energiemonitor

Ziel

Zum einen besteht beim Laden des Elektroautos häufig ein gewisser Spielraum bezüglich der Zeit und der Ladeleistung. Zum anderen sind durch das Vorhandensein eigener Erzeugungsanlagen, in der Regel eine Photovoltaikanlage, Strom-Überschüsse vorhanden. Zu berücksichtigen ist die stetig wechselnde Verbrauchs– und Erzeugungssituation.

Die Wallbox kann natürlich auch vom Energieversorger gesteuert werden. Deren Interesse ist die Entlastung der Netze, das ist nachvollziehbar und dringend nötig. Unser Ansatz ist aber auch die Autonomie kleiner Einheiten und daher hat unsere Wallbox Steuerung folgende Ziele:

  • Priorität: optimale Nutzung der erzeugten Strom-Überschußmenge
  • damit weitestgehende Vermeidung von Strombezug (und aber auch Reduzierung der Einspeisung)
  • damit Netzentlastung
  • Bilanzierung, Visualisierung und Aufzeichnung des Ladevorgangs (Monitoring)

Visualisierung

wallbox-steuern-stromsollwert

Bild 1: Das Diagramm links enthält den zeitlichen Verlauf des Sollwertes für den Strom [A] und die Umsetzung durch die Wallbox. Die Stromvorgabe wird aus dem Überschuß (Bild ganz unten) berechnet. Durch die minimale bzw. maximale Stromstärke (6A /16A) ergibt sich quasi ein Regelbereich für die Überschußleistung von ca. 1500W-4000W (1-phasig, SMART).

wallbox-steuern-ladeleistung

Bild 2: Verlauf der Ladeleistung [W], wie er von der Wallbox zurückgemeldet wird. Die „Kamm-Struktur“ergibt sich aus der Auflösung (1Wh bei 15s→240W).

Bild 3: Verlauf von PV Erzeugung, Überschuß und Ladeleistung [W]

  • dunkelgrün: Erzeugung
  • gelb: Bilanz = Erzeugung – Verbraucher 1..n (ohne Wallbox)
  • hellgrün: Überschuß (inklusive Wallbox)
  • blau: Ladeleistung

Von 7:45Uhr bis 09:30Uhr ist recht gut das Regelverhalten bei geringer Einstrahlung erkennbar, der Überschuß wird im Regelbereich auf fast 0 reduziert. Ein Offset ist einstellbar zur Vermeidung von Bezug im Regelbereich. Außerhalb des Regelbereichs wird der maximale Sollstrom ausgegeben und die Einspeiseleistung entsprechend um den Betrag abgesenkt.

Umsetzung

„Überschuss“-Messkanal

Der Messkanal bildet den Stromüberschuss im Objekt ab. Das kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen:

  • einfachster Fall: Stromeinspeisung am Bezugspunkt, über D0→und den EVU Zweirichtungszähler das Register mit der OBIS-Kennzahl „2.8.0“
  • wenn die Werte vom Bezugspunkt nicht vorhanden sind, kann ein Hutschienenzähler → installiert werden
  • falls bereits Zähler für Erzeugung und Verbrauch/Verbrauchseinheiten vorhanden sind, kann ein virtueller Zähler angelegt werden:
    • + Erzeugungszähler (Photovoltaik etc.)
    • – Verbrauchszähler 1..n

Vorgabe Sollwert der Wallbox Steuerung

Der Sollwert wird der Wallbox als „Strom“ Sollwert vorgegeben. Die Software kennt die Überschuß-Leistung aus dem zu Grunde liegenden „Überschuss“-Kanal und berechnet den Stromwert. Dabei wird mit Hilfe der Messwerte berücksichtigt, ob 3-phasig oder 1-phasig je nach Autotyp geladen wird.

Controlling

Strom-, Ladeleistung und Ladezustand werden kontinuierlich ausgelesen und archiviert.

Technologie der Wallbox Steuerung

Der Zugriff auf eine Wallbox erfolgt im Allgemeinen via Modbus ( weiterlesen→). Die gängigen Formate sind hier

  • RTU: auf Basis einer RS485 2-Draht-Busleitung
  • TCP: über das Netzwerk

Eine weitere Möglichkeit ist die Steuerung über ein einfaches Freigabesignal. Diese Funktion wird seit langem an unseren Energiemonitoren für zum Beispiel die Zuschaltung von Wärmepumpen genutzt (weiterlesen „Laststeuerung“→ oder weiterlesen „Schaltausgang“ (pdf) →).