Lastmanagement für Ladeinfrastruktur: Netzanschluss effizient nutzen und Energiekosten senken

Lastmanagement bezeichnet die intelligente Steuerung von Ladevorgängen, um die verfügbare elektrische Leistung optimal auf mehrere Ladepunkte oder Fahrzeuge zu verteilen. Ziel ist es, den Netzanschluss effizient zu nutzen, Lastspitzen zu vermeiden und Fahrzeuge innerhalb der verfügbaren Standzeiten zuverlässig zu laden.

Mit der Elektrifizierung von Bus- und LKW-Flotten steigt der Leistungsbedarf an Busdepots und Logistikstandorten erheblich. Laden mehrere Fahrzeuge gleichzeitig, können schnell Leistungen von mehreren hundert Kilowatt bis in den Megawattbereich erforderlich werden. Ohne Lastmanagement müsste der Netzanschluss auf die maximale theoretische Spitzenlast ausgelegt werden. Das erhöht Investitionskosten für Netzanschluss, Transformatoren und elektrische Infrastruktur.

Ein Lastmanagementsystem verteilt die verfügbare Leistung bedarfsgerecht auf die angeschlossenen Fahrzeuge und berücksichtigt dabei den aktuellen Ladebedarf, die Standzeiten sowie die verfügbare Netzkapazität.

Für KEP-Betreiber, Logistikdepots und Busdepots ist Lastmanagement besonders relevant, wenn viele Fahrzeuge in einem engen Zeitfenster zurückkehren. Ein typisches Beispiel ist die Abendspitze zwischen 18.00 und 22.00 Uhr: Ohne Steuerung würden viele Fahrzeuge gleichzeitig laden und eine hohe Lastkurve erzeugen. Mit Smart Charging und Peak Shaving wird die Ladeleistung so verteilt, dass Fahrzeuge rechtzeitig bereitstehen, ohne den Netzanschluss unnötig gross auszulegen.

Warum ist Lastmanagement wichtig?

In vielen Ausbauprojekten ist der Netzanschluss der begrenzende Faktor. Ein intelligentes Lastmanagement ermöglicht es, die vorhandene Anschlussleistung optimal auszunutzen und kostspielige Netzausbauten teilweise zu vermeiden oder zeitlich hinauszuschieben.

Weitere Vorteile sind:

• geringere Investitionskosten für den Netzanschluss
• Vermeidung von Lastspitzen
• bessere Ausnutzung der vorhandenen Ladeinfrastruktur
• zuverlässige Versorgung aller Fahrzeuge innerhalb der Standzeiten
• niedrigere Energiekosten
• einfache Integration von Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern
• flexible Erweiterung der Ladeinfrastruktur bei wachsender Flotte

Beispiel KEP-Depot: 80 Elektrotransporter kehren zwischen 18.00 und 22.00 Uhr zurück. Ohne Lastmanagement müsste das Depot auf eine sehr hohe theoretische Spitzenlast ausgelegt werden. Mit dynamischem Lastmanagement werden Fahrzeuge nach Abfahrtszeit, Ladezustand und Tourenpriorität geladen. Fahrzeuge mit früher Abfahrt erhalten zuerst Leistung, Fahrzeuge mit langer Standzeit laden später oder mit reduzierter Leistung.

Statisches Lastmanagement

Beim statischen Lastmanagement steht der Ladeinfrastruktur eine fest definierte Gesamtleistung zur Verfügung. Diese Leistung wird unabhängig vom übrigen Stromverbrauch des Standorts auf die angeschlossenen Fahrzeuge verteilt.

Ein Beispiel: Für die Ladeinfrastruktur stehen dauerhaft 800 Kilowatt zur Verfügung. Sind acht Fahrzeuge angeschlossen, verteilt das Lastmanagement diese Leistung auf die Ladepunkte. Werden weniger Fahrzeuge geladen, erhalten diese entsprechend mehr Leistung. Die verfügbare Gesamtleistung bleibt jederzeit auf maximal 800 Kilowatt begrenzt.

Vorteile

• einfache Planung und Inbetriebnahme
• geringe Systemkomplexität
• hohe Betriebssicherheit
• keine Anbindung an ein Energiemanagementsystem erforderlich

Nachteile

• freie Netzkapazitäten bleiben teilweise ungenutzt
• aktueller Stromverbrauch am Standort wird nicht berücksichtigt
• häufig ist eine grössere Anschlussleistung erforderlich

Dynamisches Lastmanagement

Beim dynamischen Lastmanagement wird der gesamte Energieverbrauch eines Standorts berücksichtigt. Das System misst kontinuierlich den aktuellen Leistungsbezug und berechnet daraus die verfügbare Ladeleistung für die Fahrzeuge.

Verbrauchen Werkstatt, Fördertechnik, Kühlanlagen oder Bürogebäude wenig Energie, kann den Ladestationen automatisch mehr Leistung zugewiesen werden. Steigt der übrige Stromverbrauch, reduziert das System die Ladeleistung kurzfristig, damit der Netzanschluss nicht überlastet wird.

Dadurch wird die vorhandene Anschlussleistung wirtschaftlich optimiert genutzt.

Dynamisches Lastmanagement wird häufig auch als Smart Charging bezeichnet. Der Begriff betont, dass Ladeleistung nicht starr verteilt wird, sondern nach Netzkapazität, Fahrzeugbedarf, Tarifzeiten und Betriebsprioritäten gesteuert werden kann.

Vorteile

• maximale Ausnutzung des Netzanschlusses
• geringerer Bedarf an Netzausbau
• automatische Berücksichtigung weiterer Verbraucher
• hohe Flexibilität bei wachsenden Fahrzeugflotten
• optimale Einbindung von Photovoltaik, Batteriespeichern und Energiemanagementsystemen

Nachteile

• höhere Anforderungen an Mess- und Steuerungstechnik
• komplexere Systemintegration
• zusätzlicher Planungsaufwand

Wie funktioniert Lastmanagement?

Ein Lastmanagementsystem besteht aus mehreren Bausteinen:

• Erfassung der verfügbaren Netzleistung: Das System misst kontinuierlich den aktuellen Leistungsbezug am Netzanschluss.
• Kommunikation mit den Ladestationen: Die Ladepunkte übermitteln Informationen über angeschlossene Fahrzeuge, Ladezustand und maximal mögliche Ladeleistung.
• Berechnung der optimalen Leistungsverteilung: Auf Basis von Netzleistung und Fahrzeugdaten berechnet das System fortlaufend die optimale Verteilung.
• Steuerung der Ladevorgänge: Die Ladeleistung der einzelnen Ladepunkte wird automatisch angepasst, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen.

Dieser Prozess läuft kontinuierlich im Hintergrund und reagiert innerhalb weniger Sekunden auf veränderte Bedingungen.

Priorisierung der Ladevorgänge

Moderne Lastmanagementsysteme verteilen die verfügbare Leistung nicht gleichmässig, sondern nach definierten Prioritäten. Dabei können berücksichtigt werden:

• geplante Abfahrtszeit
• aktueller Ladezustand der Batterie
• benötigte Restenergie
• maximale Ladeleistung des Fahrzeugs
• Priorität einzelner Fahrzeuge oder Touren
• verfügbare Leistung aus Photovoltaikanlagen oder Batteriespeichern

So werden Linienbusse mit früher Abfahrt oder LKW mit bevorstehender Tour bevorzugt geladen, während Fahrzeuge mit längeren Standzeiten zunächst weniger Ladeleistung erhalten.

Lastmanagement im Bus- und LKW-Betrieb

Die Anforderungen unterscheiden sich je nach Einsatzgebiet. Busdepots verfügen häufig über planbare Standzeiten während der Nacht oder zwischen Umläufen. Hier steht im Vordergrund, alle Fahrzeuge bis zur nächsten Abfahrt zuverlässig mit der benötigten Energie zu versorgen.

Logistikstandorte weisen oft unterschiedliche Einsatzprofile auf. Während Fernverkehrsfahrzeuge längere Standzeiten nutzen können, müssen LKW im Verteilerverkehr teilweise innerhalb kurzer Zeit wieder einsatzbereit sein. Lastmanagement hilft dabei, die verfügbare Leistung entsprechend den Touren und Ladefenstern zu priorisieren.

In beiden Anwendungsfällen reduziert intelligentes Lastmanagement die erforderliche Anschlussleistung und erhöht gleichzeitig die Auslastung der Ladeinfrastruktur.

Für gemischte Flotten aus E-LKW, E-Bus und schweren Transportern ist die Priorisierung besonders wichtig. Linienbusse mit fixer Abfahrt, Verteilerfahrzeuge mit frühem Tourstart und Reservefahrzeuge haben unterschiedliche Ladefenster. Ein gutes Lastmanagement bildet diese Betriebslogik ab, statt alle Ladepunkte gleich zu behandeln.

Zusammenspiel mit Photovoltaik und Batteriespeichern

Viele Depots und Logistikstandorte verfügen über grosse Dachflächen, die sich für Photovoltaikanlagen eignen. Ein Energiemanagementsystem kann den Eigenverbrauch erhöhen, indem möglichst viel lokal erzeugter Solarstrom direkt für das Laden der Fahrzeuge genutzt wird.

Ergänzend können Batteriespeicher Lastspitzen abfangen oder überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern und später bereitstellen. Dadurch lassen sich Energiekosten und Netzbelastung reduzieren.

Wann lohnt sich dynamisches Lastmanagement?

Je mehr Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden und je stärker der Stromverbrauch am Standort schwankt, desto grösser ist der Nutzen eines dynamischen Lastmanagements.

Besonders sinnvoll ist es bei:

• Busdepots
• Logistikstandorten
• gemischten Fahrzeugflotten
• Standorten mit begrenzter Netzanschlussleistung
• Betriebshöfen mit Werkstätten oder weiteren grossen Stromverbrauchern
• Kombination mit Photovoltaik oder Batteriespeichern

Fazit

Lastmanagement ist ein zentraler Bestandteil moderner Ladeinfrastruktur für Bus- und LKW-Flotten. Es sorgt dafür, dass die vorhandene Anschlussleistung effizient genutzt, Lastspitzen vermieden und Fahrzeuge zuverlässig geladen werden. Während statische Systeme mit einer fest definierten Ladeleistung arbeiten, beziehen dynamische Systeme zusätzlich den aktuellen Energieverbrauch des gesamten Standorts ein. Dadurch können Investitionskosten reduziert, Energiekosten optimiert und zukünftige Flottenerweiterungen einfacher umgesetzt werden.