Programm Dokumentation/Ladeprofil Elektrofahrzeuge

Der Dialog Ladeprofil Elektrofahrzeuge beschreibt eine Gruppe gleicher Elektrofahrzeuge an einem Standort: Anzahl, Akku, Ladepunkt, Standzeiten der Woche und Fahrstrecken. Das Ladeprofil ist ein Stromverbraucher des Projekts. Seine Ladeleistung entsteht erst in der Simulation aus dem Überschuss der Viertelstunde: Die Fahrzeuge laden im Standzeitfenster vorrangig mit PV-Strom oder mit dem Stromüberschuss eines BHKW, der sonst eingespeist würde. Reicht das nicht, ergänzt der Rechenweg Netzstrom, so spät und so wenig wie möglich, oder er lädt gar nicht – je nach Lademodus.

Aufruf

Die Kachel Ladeprofil Elektrofahrzeuge im Reiter Strombedarf der Startseite öffnet die Auswahl der Ladegruppen: oben Ladegruppen im Projekt, unten Datenbank Ladeprofile mit den Vorlagen des Katalogs. Das Ladeprofil tritt im selben Fenster an die Stelle der Auswahl; die Kopfzeile trägt Rückweg und Titel. Die übrigen Stromverbraucher stehen unter der Kachel Standardlastprofil; jede Kachel speichert nur ihre eigenen Zeilen.

Knopf	Wirkung
In das Projekt übernehmen	legt aus einer Vorlage eine Ladegruppe im Projekt an
Ladeprofil anlegen… (Fußleiste)	neue Ladegruppe; auf einer Zeile mit Ladeprofil heißt er Ladeprofil bearbeiten…. Frei erst im gespeicherten Projekt, gesperrt nennt sein Hinweis den Grund
In die Datenbank übernehmen… (Kopfleiste)	bringt die gewählten Ladegruppen in den Katalog; ohne Wahl gesperrt mit Grund
Simulation… (Kopfleiste)	fragt nach dem Speichern, schließt und öffnet die Simulation im Hauptfenster – erst der Lauf rechnet mit PV, BHKW und Speicher

In die Datenbank übernehmen

In die Datenbank übernehmen fragt je Ladegruppe nach dem Weg. Als neuen Katalogsatz anlegen (Vorgabe) schlägt einen Namen vor; ein vergebener sperrt mit Hinweis. Ursprung überschreiben ersetzt im Katalogsatz, aus dem die Gruppe stammt oder den sie angelegt hat, Fahrzeuge, Ladepunkt, Lademodus, Standzeiten, Fenster der Leistungsgrenze, Monatswerte und Beschreibung; Name und Schloss bleiben. Gesperrt mit Grund ist das bei gesperrtem Ursprung (ausgelieferte Vorlage: erst Schloss aufheben), bei unbekanntem oder fehlendem Ursprung (im Projekt angelegte Gruppe) und bei einem Ursprung, der kein Ladeprofil ist. In den Katalog geht der gespeicherte Stand; die Gruppe im Projekt bleibt unverändert.

Zeilen mit Ladeprofil tragen in der Projektliste das Kennzeichen Ladeprofil. Ihre Jahressumme ist abgeleitet; eine Eingabe dort skaliert die Fahrstrecken (Standzeiten). Die Summe im Kopf der Liste zählt alle Ladegruppen.

In der Katalogpflege (Datenbank Strombedarf) lassen sich Ladeprofile anlegen, ändern und duplizieren; dort gehört der Satz keinem Projekt, alle Wahlen des Reiters Laden stehen offen. Ausgelieferte Vorlagen sind nur lesbar, eine eigene Fassung entsteht über Duplizieren….

Eingaben

Fünf Reiter; ein Reiter mit Fehler oder Hinweis trägt einen Warnpunkt. Ein Fehler sperrt OK und Speichern und nennt den Grund, ein Hinweis nicht. Gespeichert wird mit OK des Bedarfsprofil-Dialogs.

Fahrzeuge

Fahrzeug:

• Bezeichnung und Beschreibung – bei einer Projektzeile im Dialog Bedarfsprofile zu ändern.
• Anzahl gleicher Fahrzeuge – 1 bis 500, gleicher Fahrplan, gemeinsam gerechnet.
• Nutzbare Akkukapazität je Fahrzeug in kWh netto; Verbrauch ab Akku in kWh je 100 km (die Jahreszeit wirkt über die Monatswerte).

Ladepunkt:

• Ladeart – Eingabehilfe, die sich nach dem Wert richtet: AC 3,7 kW einphasig, AC 11 kW, AC 22 kW setzen die höchste Ladeleistung, die einphasige dazu die kleinste, wenn sie darüber läge. Größere Leistung (Schnellladen DC), frei setzt 50 kW vor, danach ist jede Leistung frei.
• Höchste Ladeleistung je Ladepunkt in kW am Zähler, begrenzt durch Ladepunkt (AC oder DC) und Fahrzeug; jede Zahl über 0, ungekappt.
• Kleinste Ladeleistung in kW; Überschuss darunter lädt nicht. Wahl: dreiphasig 4,1 kW, einphasig 1,4 kW, dreiphasig AC 11 kW (Ladepunkt ohne Leistungsstellung) oder frei. Über der höchsten ist sie ein Fehler.
• Ladewirkungsgrad vom Zähler zum Akku, konstant.

Leistungsgrenze

Leistungsgrenze der Gruppe in kW (Lastmanagement); leer gilt Anzahl × höchste Ladeleistung.

Die Leistungsgrenze nach Wochenprofil setzt Fenster mit kleinerer Grenze, etwa für die Steuerung durch den Netzbetreiber nach § 14a EnWG oder eine Hochtarif-Sperre mit 0 kW. Wirksam ist je Viertelstunde das Minimum aus Leistungsgrenze und allen treffenden Fenstern; Feiertage und Ferien folgen dem Betriebskalender wie die Standzeiten (Feiertag „wie Sonntag“ nimmt die Fenster des Sonntags).

• Die Tabelle führt je Fenster Tag und Stunde von/bis und die Grenze in kW; das Wochenband darüber zeigt je Fenster einen Balken in sieben Spuren Montag bis Sonntag im Stundenraster, eine Sperre dunkel.
• Fenster hinzufügen legt Montag bis Freitag 17 bis 20 Uhr mit 4,2 kW je Fahrzeug an, Fenster entfernen nimmt das gewählte heraus.
• Ein Fenster unter der kleinsten Ladeleistung ist ein Hinweis: Im Zeitfenster und mit Nur PV-Strom lädt die Gruppe dann nicht.

Beispiel. Drei Fahrzeuge mit je 11 kW, Leistungsgrenze leer: höchstens 3 × 11 = 33 kW. Fenster hinzufügen setzt Montag bis Freitag 17 bis 20 Uhr 3 × 4,2 = 12,6 kW; in diesen Stunden laden die drei zusammen höchstens 12,6 kW.

Laden

Lademodus. Welche Stellungen zur Wahl stehen, hängt von den Anlagen des Projekts ab; wie sie rechnen, steht unter Berechnung.

Stellung	lädt	zur Wahl
Zeitfenster mit PV-Vorrang	Überschuss; fehlender Netzstrom nach Prognoseplan, Soll-Ladezustand zur Abfahrt sicher	mit PV-Anlage oder BHKW; ohne wirksame PV (nur BHKW, PV abgewählt) als Zeitfenster mit BHKW-Vorrang
Mindestleistung, Überschuss erhöht	stets mindestens die kleinste Ladeleistung, Überschuss erhöht bis zur höchsten, der Rest aus dem Netz; ohne Prognoseplan	mit PV-Anlage oder BHKW
Nur PV-Strom	nur PV-Überschuss, nie Netz oder BHKW; was fehlt, ist Fremdladung	mit PV-Anlage
Sofort laden	ab Ankunft mit voller Leistung bis zum Zielladestand	immer; ohne PV und BHKW die einzige, mit Hinweis

Gespeicherte Werte bleiben, auch wenn das Projekt sie nicht trägt; die Prüfung meldet einen Hinweis. Nur PV-Strom ohne PV-Anlage lädt nicht (Fremdladung), ein Zeitfenster ohne Überschussquelle lädt nach Plan aus dem Netz, eine Mindestleistung ohne Quelle nur ihren Sockel.

Prognose (nur Zeitfenster): Prognoseabschlag (Vorgabe 20 %) – so viel weniger Überschuss nimmt der Plan an; Sicherheitszeit vor der Abfahrt (Vorgabe 1 h, in Viertelstunden) – so früh soll der Soll-Ladezustand erreicht sein.

Ladestände und Quellen

Ladestände in Prozent der nutzbaren Kapazität, als Marken im Ladestandsbalken und als Felder:

• Reserveladestand – darunter fällt der Akku nie; was fehlt, ist Fremdladung.
• Sofortladestand – bis hierher lädt das Fahrzeug ab Ankunft sofort, auch aus dem Netz.
• Zielladestand bis zur Abfahrt – notfalls aus dem Netz erreicht.
• Höchstladestand mit PV – bis hierher lädt Überschuss; bei Sofort laden das Ziel der Sofortladung.

Nur PV-Strom und Sofort laden nutzen nur Reserve und Höchststand, die beiden anderen alle vier.

Überschussquellen und Rang. Die Zeile Im Projekt: … nennt PV-Anlage und BHKW. Mit beiden stehen PV-Überschuss darf laden und Stromüberschuss des BHKW darf laden zur Wahl, einer bleibt an; mit einer gilt sie fest. Nur PV-Strom lädt keinen BHKW-Überschuss; aus gemischtem Überschuss zählt zuerst die PV. Stromspeicher darf das Fahrzeug laden lässt den Speicher die Netzladung decken, sonst bleibt sie Netzbezug. Der Rang unter den Ladegruppen ordnet mehrere Ladeprofile, 1 lädt zuerst. Die Folge am Überschuss steht im Dialog: Wärmepumpe im PV-Betrieb → Ladegruppen nach Rang → Stromspeicher → Einspeisung.

Standzeiten

Die Standzeitwoche zeigt sieben Spuren (Montag bis Sonntag) im Viertelstundenraster. Ein Balken ist eine Standzeit, in der das Fahrzeug laden kann; die Marke am Beginn ist die Ankunft, bei der die Fahrenergie abgebucht wird. Gelb ist eine Standzeit mit Hinweis. Standzeiten dürfen über Mitternacht und das Wochenende reichen.

Die Tabelle führt je Standzeit Ankunft und Abfahrt (Tag und Uhrzeit, 15-Minuten-Raster), die Fahrstrecke vor Ankunft in km, abgeleitet Dauer, Fahrenergie und Ladezeit bei voller Leistung sowie eine Prüfampel. Standzeit hinzufügen und Entfernen pflegen die Liste, Wie Montag für Di–Fr kopiert den Montag auf die vier folgenden Tage. Höchstens 21 Standzeiten je Woche, ohne Überlappung; zu kurz für die Fahrenergie oder kürzer als die Sicherheitszeit meldet die Prüfung.

Vorlage und Jahressumme

Als Vorlage speichern… legt das Ladeprofil mit allen Werten und Standzeiten unter einem freien Namen als eigene Vorlage im Katalog an; sie steht dann unter Vorlage übernehmen… und in der Katalogpflege der Stromverbraucher. Standzeiten aus Vorlage… ersetzt nach Rückfrage nur die Standzeiten samt Fahrstrecken durch die einer Vorlage.

Fahrleistung und Jahressumme sind wechselseitig; gespeichert bleiben die Fahrstrecken, eine Änderung an ihnen leitet die Summe neu ab. Gleich auf alle Ankünfte verteilen verteilt eine Jahresfahrleistung je Fahrzeug gleich auf die Ankünfte der Woche. Fahrstrecken auf diese Summe skalieren setzt die Jahressumme am Zähler und skaliert alle Fahrstrecken mit demselben Faktor; sind alle 0, verteilt sie sich gleich. Dieselbe Summe steht in der Zuordnung im Dialog Bedarfsprofile und wirkt dort genauso.

Beispiel. Fünf Ankünfte mit je 30 km; wird die Jahressumme verdoppelt, steht jede Fahrstrecke auf 60 km.

Kalender und Monate

• Betriebskalender der Zuordnung – gewählt an der Zeile im Dialog Bedarfsprofile, hier nur zur Ansicht. Mit Feiertag wie Sonntag oder Ferien wie Sonntag gilt an diesen Tagen die Sonntagsspur: am Betriebsparkplatz kein Fahrzeug, am Wohnhaus der Sonntagsfahrplan. Ohne Kalender gilt die Woche das ganze Jahr (Betriebskalender). Der Ferienfaktor wirkt bei Ladeprofilen nicht.
• Monatswerte der Fahrenergie – zwölf Gewichte, auf das Jahr normiert. Gleich verteilen setzt alle gleich, Winterzuschlag der Vorlage den Mehrverbrauch im Winter durch Heizung und Akkutemperatur.

Vorschau

Die Vorschau zeigt vor dem Lauf die Jahreswerte im Wochentagsraster des Projekts: Fahrenergie ab Akku, Jahressumme am Zähler (sie geht in die Zuordnung), Fahrenergie und Ankünfte je Woche und die Spitzenleistung bei Sofortladen. Der Wochengang zeigt die Ladeleistung bei Sofort laden; die PV-geführte Reihe entsteht erst im Lauf. Die Prüfliste nennt Fehler und Hinweise einzeln.

Vorlagen

Vorlage übernehmen… in der Fußleiste lädt die Werte einer Katalogvorlage; Bezeichnung und Kalender bleiben. Höchste Ladeleistung, abweichend (frei) übernimmt sie mit einer anderen Leistung, leer mit ihrer eigenen. Ausgeliefert sind vier Vorlagen mit runden Werten, alle mit Winterzuschlag und mit Laden aus BHKW-Überschuss:

Vorlage	Fahrzeuge	Standzeit	Lademodus, Kalender
Pendler Wohnhaus	eins	Abendankunft, Morgenabfahrt	Zeitfenster
Dienstwagen Tagbetrieb	drei	Mo–Fr tagsüber am Betrieb	Zeitfenster, Ferien wie Sonntag
Flotte Nachtladen	fünf	nachts	Zeitfenster
Mitarbeiterparkplatz	zehn	Mo–Fr tagsüber	Nur PV-Strom, Feiertag und Ferien wie Sonntag

Die Werte sind Ausgangspunkte; Anzahl, Akku, Fahrstrecken und Modus sind an das Projekt anzupassen.

Rechenweg

Jede Ladegruppe rechnet im Viertelstundenraster (35.040 Werte) in der Kaskade der Erzeuger, hinter der Wärmepumpe im PV-Betrieb und vor dem Stromspeicher. Heraus kommen die Ladeleistung je Viertelstunde mit ihren Anteilen aus PV, BHKW und Netz, die Fremdladung und die Abfahrten unter Ziel. Eigenverbrauch, Autarkie, Netzbezug und Einspeisung schließen die Ladegruppen von selbst ein.

Berechnung: Ladeleistung je Viertelstunde

1 · Fahrplan. Aus Standzeitwoche, Wochentagsraster der Klimaregion und Betriebskalender: je Viertelstunde, ob die Gruppe steht, je Ankunft die Fahrstrecke. Das Jahr ist ein Ring; der Ladestand am 1. Januar kommt vom Ende des Vorjahres.

2 · Überschuss. Last nach der Kaskade (Hauslast, Strom der Wärmeerzeuger samt Wärmepumpe im PV-Betrieb, Kälte- und Kopplungsstrom, abzüglich BHKW-Erzeugung) gegen die PV-Erzeugung. PV-Überschuss = PV über der Last, BHKW-Überschuss = BHKW-Strom über der Last, jeweils samt dem Teil über der Einspeisegrenze, der sonst abgeregelt würde. Die Gruppen rechnen nach Rang; jede bekommt, was die vorrangigen übrig lassen.

3 · Ankunft. Die Fahrenergie geht vom Ladestand ab; was unter den Reserveladestand fiele, ist Fremdladung, der Akku steht auf der Reserve.

Laden je Lademodus

4 · Zeitfenster. Überschuss ab der kleinsten Ladeleistung lädt bis zum Höchstladestand, dazu die Sofortladung bis zum Sofortladestand. Der Prognoseplan rechnet den Überschuss bis zur Abfahrt mit Abschlag und legt die fehlende Netzenergie für den Zielladestand in die Viertelstunden mit der geringsten erwarteten Leistung, bei Gleichstand in die erste; er endet um die Sicherheitszeit vor der Abfahrt und wird jede Viertelstunde neu gerechnet. Reicht er nicht, lädt ein Rückfall ohne Prognose so spät wie möglich mit voller Leistung aus dem Netz. Reicht selbst das ab Ankunft nicht, lädt die Gruppe durchgehend, und die Abfahrt zählt als unter Ziel.

5 · Nur PV-Strom lädt allein mit Überschuss. Sofort laden lädt ab Ankunft voll; der Überschuss deckt, was da ist, den Rest das Netz.

6 · Mindestleistung. Je angeschlossener Viertelstunde mindestens die kleinste Ladeleistung, solange Raum bis zum Höchstladestand bleibt; jeder Überschuss zählt ohne Schwelle und erhöht bis zur höchsten. Der Rest der Mindestleistung ist Netzbezug und steht unter Sofortladung. Sofortladung und Rückfall wie im Zeitfenster, ohne Prognoseplan.

Grenze, Einbau und Vergleich

7 · Fenster. Je Viertelstunde gilt das Minimum aus Leistungsgrenze und treffenden Fenstern – für Ladeleistung, Rückwärtsreserve des Rückfalls und Kapazität im Prognoseplan; 0 kW sperrt.

8 · Einbau. Die Ladeleistung ist zusätzliche Last in PV-Bilanz, Stromspeicher und Netzbezug. Netzladung, die der Speicher nicht decken darf, bleibt außerhalb der Speicherlast.

9 · Vergleich. Eine Schattenrechnung Sofort laden gegen denselben Überschuss, ohne Rückwirkung, liefert den Gewinn der Steuerung gegenüber ungesteuertem Laden.

Berechnung: Beispiel eines Ladetags

Rechenweg einer Gruppe mit einem Fahrzeug: oben Sofort laden, unten Zeitfenster mit PV-Vorrang mit Plan und Überschuss – Prinzipbild mit den Vorgaben des Dialogs

Ein Fahrzeug mit den Vorgaben des Dialogs (60 kWh, 11 kW höchste, 4,1 kW kleinste Ladeleistung, Wirkungsgrad 0,90, Ziel 80 %, Höchstwert 100 %, Abschlag 20 %, Sicherheitszeit 1 h) kommt um 17 Uhr mit 28 kWh an und fährt am übernächsten Morgen um 7 Uhr; der Überschuss stammt aus 10 kWp an einem Sommertag (Schritte 2 bis 5).

• Plan bei Ankunft: bis zur Frist um 6 Uhr rund 13 kWh aus dem Überschuss erwartet, Netzbedarf 7 kWh – gelegt in die ersten Abendviertelstunden, in denen die PV-Anlage die Last nicht mehr deckt.
• Zeitfenster: ab 19:45 Uhr 7,7 kWh am Zähler aus dem Netz, am Tag darauf 10:30 bis 16:00 Uhr 27,8 kWh aus dem Überschuss bis zum Höchststand; der Rückfall bleibt leer.
• Sofort laden: dieselben 35,6 kWh ab Ankunft, davon 31,5 kWh aus dem Netz.
• Ergebnis: PV-Anteil 78 gegen 11 %, Gewinn gegenüber Sofortladen rund 67 Prozentpunkte.

Ergebnisse

Nach einem Lauf in den Reitern der Simulation, im Stundenraster:

• Photovoltaik, Bedarf und Deckung – Reihen Ladung aus PV, Ladung aus BHKW-Überschuss (mit BHKW) und Ladung aus dem Netz; darunter je Ladeprofil der Block Laden (Laden: <Bezeichnung>): Ladeenergie, PV-Anteil der Ladung, Netzladung mit davon Sofortladung, davon nach Plan, davon Rückfall zum Soll-Ladezustand, Gewinn gegenüber Sofortladen (Prozentpunkte), Fremdladung, Abfahrten unter Ziel („x von y“).
• Bedarf, Strom – Reihe Ladung E-Fahrzeuge über dem Strombedarf.
• Stromgang – die Ladung als eigener Posten.

Die Meldungen nennen je Ladeprofil die Energie mit den Anteilen aus PV, BHKW und Netz, Abfahrten unter dem Zielladestand mit der fehlenden Energie und den Fall, dass ohne PV-Anlage aus dem Netz geladen wird.

Grenzen

• Gleiche Fahrzeuge einer Gruppe kommen und fahren gleichzeitig; Streuung nur über mehrere Gruppen.
• Konstante Ladeleistung bis zum Höchstladestand, keine Ladekurve, kein Abfall nahe 100 %; konstanter Wirkungsgrad.
• Die Prognose ist die Überschussreihe des Laufs mit pauschalem Abschlag, ohne zufälligen Prognosefehler.
• Kein Laden in Gegenrichtung, keine Phasenumschaltung als Vorgang, keine Taktung in der Viertelstunde, keine Temperaturabhängigkeit außer über die Monatswerte.
• Die Fahrenergie wird bei Ankunft gebucht; die Fremdladung ist eine Kennzahl ohne Kosten.

• Eine Ladegruppe steht nicht im Rang vor der Wärmepumpe im PV-Betrieb.
• Der Ferienfaktor des Betriebskalenders wirkt nicht.

Siehe auch

• Stromverbraucher – der Dialog, aus dem das Ladeprofil entsteht
• Strombedarf – Lastgänge und Strombedarf des Projekts
• Photovoltaik – PV-Anlage und Eigenverbrauch
• Stromspeicher – Speicher am Überschuss
• Betriebskalender – Feiertage und Ferien im Wochenprofil
• Grundlagen: Strombedarf und Lastprofile – PV-geführtes Laden im Zusammenhang