Die Verkaufszahlen der Elektroautos steigen, damit stellt sich für immer mehr Menschen die Frage, wie und wo soll das Fahrzeug geladen werden - vor Allem auf gemeinschaftlichen Parkplätzen oder in Tiefgaragen, braucht es mehr, also nur Wallboxen.
Mein Artikel über das Laden erklärt die Grundlagen, die allgemeingültig sind. Die konkrete Umsetzung einer stabilen und sicheren Ladeinfrastruktur stellt vor allem die Bewohner von Mehrfamilienhäusern vor das eine oder andere Problem.
Da ich im Jahre 2022 an der Umsetzung einer solchen Ladeinfrastruktur in einer Tiefgarage eines Wohngebäudes beteiligt war, möchte ich hier mit Euch meine Erfahrungen teilen.
Als Eigentümergemeinschaft standen wir vor der Frage, wie die 12 Parkplätze in der eigenen Tiefgarage ausgestattet werden sollen, damit alle Bewohner problemlos ein Elektroauto einsetzen können. Da es sich um einen Neubau handelt, wurden bereits die einzelnen Stellplätze mit einem Stromanschluss ausgestattet - und zwar 3-phasig über den Sicherungskasten und den Zähler der einzelnen Wohnungen. Diese Verkabelung ist die Grundvoraussetzung.
Als nächstes musste die mögliche Last auf das Stromnetz des Gebäudes und die verfügbare Reserve ermittelt werden. Die Reserve, welche der Ladeinfrastruktur zur Verfügung stehen würde, ermittelte ein Elektro-Dienstleister mit ~30kW. Die maximale Last ist auch schnell ermittelt: 12 x 11kW ergibt 132kW.
Die Reserve deckt also nicht mal 1/4 der maximalen Last. Wie geht man nun also vor? Grundsätzlich gibt es diese drei Möglichkeiten:
- Die Reserve gleichverteilen und an jedem Stellplatz nur 2,5kW fest erlauben - das ist sehr langsam und wenn nicht alle gleichzeitig laden, verschenkt man die verfügbare Reserve
- Den tatsächlichen Stromverbrauch am Hausanschluss dynamisch messen und ggf. sogar mehr als die statische Reserve zur Verfügung stellen. Wenn also im Haus nicht gekocht wird und die große Wärmepumpe nicht gerade heizen muss, dann stehen vielleicht die vollen 132kW zur Verfügung. Das System setzt eine Kopfstelle voraus, welche die permanente Messung am Hausanschluss durchführt und alle angeschlossenen Wallboxen über die maximal verfügbare Leistung informiert. Solche Systeme gibt es, sie sind jedoch sehr teuer. Dazu müssen zusätzlich alle Wallboxen miteinander verkabelt werden.
- Wir entschieden uns für eine sehr kostengünstige Zwischenlösung: Lastmanagement mit Hilfe der Tesla Wall Connector - Wallboxen. Diese brauchen keine extra Verkabelung, da sie per WLAN kommunizieren und sie teilen sich die verfügbare statische Reserve entsprechend auf.
Die Wallboxen können im Tesla-Shop online bestellt werden und kosten ~500€/Stück. Sie mussten dann nur noch an die vorhandenen Stromanschlüsse angeschlossen werden - der Rest ist Konfiguration.
Da die Tesla-Wallboxen maximal 6 Boxen in einem Verbund unterstützen, haben wir uns für zwei Gruppen mit je 6 Boxen und einer Verteilung der Reserve zu je 15kW entschieden. Nachfolgend möchte ich die Konfiguration dieser Wallboxen an einem vereinfachten Beispiel mit 4 Stellplätzen und einer statischen Reserve von 10kW erläutern.
Einführung in Statisches Lastmanagement
Nehmen wir also an, wir haben vier Parkplätze, die wir mit einer Lademöglichkeit ausstatten wollen. Dabei stehen uns max. 10kW an elektrischer Leistung zur Verfügung. Nachdem die Boxen 3-phasig an die Stromleitung angeschlossen wurden, wird eine der Boxen als "Master" des Verbundes definiert. Welche dieser Boxen es ist, ist dabei irrelevant, sie muss nur permanent mit Strom versorgt werden:
Wird ein einziges Fahrzeug angeschlossen, lädt dieses mit der vollen verfügbaren Leistung, also 10kW (diese Information sendet die Wallbox über die Datenleitung des Type2-Anschlusses an das Fahrzeug, dieses bestimmt dann die maximale Stromstärke).
Sind alle Ladeplätze belegt, so teilen sich diese die verfügbare Reserve durch vier, jedes Fahrzeug lädt also mit 2,5kW.
In der realen Welt kann sich der Zustand der Belegung permanent ändern: es kommen neue Fahrzeuge dazu, andere fahren weg. Manche werden voll geladen oder erreichen das definierte Limit und beenden den Ladevorgang, was zu einer Erhöhung der Ladeleistung an den übrigen Plätzen führt. Anbei ein Beispiel, was in so einem Verbund von Nachmittags 15:00 bis morgens um 9:00 zu erwarten ist:
Das blaue "Fahrzeug 1" kommt als erstes in die Tiefgarage und lädt zunächst von 15:00 bis 17:00 mit vollen 10kW. Zwischen 17:00 und 19:00 teilt es sich die Ladeleistung mit dem roten "Fahrzeug 2" (5kW) ab 19:00 sind alle Fahrzeuge am Laden - dann mit nur noch 2,5kW. Um 21:00 ist das blaue Fahrzeug fertig und hat während des Ladevorgangs 35kWh geladen, was bei 20kWh/100km einer Fahrstrecke von 175km entspricht. Am nächsten morgen um 9:00 ist auch das letzte Fahrzeug, das gelbe fertig und hat während seines Ladevorgangs 65kWh geladen (325km).
Installation und Konfiguration der Tesla "Wall Connector GEN.3" Wallbox
Wie wird die Tesla-Wallbox nun für den oben genannten Anwendungsfall konfiguriert? Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
- Alle Boxen verbinden sich mit einem externen WLAN-Access-Point (der über einen Internetzugang verfügt) - das hat den Vorteil, dass diese sich automatisch updaten lassen und der verbaute Stromzähler jeder Box sich in diesem Netzwerk abfragen lässt - das ist im Fall einer gemeinsamen Tiefgarage eher schlecht umsetzbar.
- Eine der Boxen ist der "Master", sie fungiert also als WLAN-Access-Point für die anderen - hier wird keinerlei weitere Infrastruktur benötigt, hat aber den Nachteil, das mögliche Firmware-Updates manuell in jeder Box eingebracht werden müssen
Bei meinem Tiefgaragen-Projekt fand die zweite Variante Anwendung. Da unsere Tesla-Wallboxen noch mit einem älteren Firmware-Stand ausgeliefert wurden, welcher das Lastmanagement noch nicht beherrschte, musste zunächst die Firmware aktualisiert werden. Wie das genau geht, beschreibt der Tesla-Artikel: https://www.tesla.com/de_DE/support/gen-3-wall-connector-troubleshooting#offline
Grundsätzlich läuft das folgendermaßen ab:
- Box an Strom anschließen (Sicherung einschalten) - für ein paar Minuten kann man sich nun mit dem Access-Point dieser Box mit einem PC/Tablet/Handy verbinden. Die SSID lautet immer: "TeslaWallConnector_XXXXXX"
- Auf dem verbundenen Gerät im Browser die URL aufrufen: http://192.168.92.1/update
- Auf der Seite die zuvor heruntergeladene Firmware-Datei (siehe Link oben) öffnen und Upload zur Box starten
- Wallbox macht nach einem erfolgreichen Update einen Restart - dadurch verliert man die WLAN-Verbindung
Nun kann das Lastmanagement konfiguriert werden. Dazu wie oben beschrieben eine Verbindung zu dem ausgewählten "Master" des Verbundes über WLAN herstellen und dort die anderen Wallboxen als "Slaves" mit deren SSID und Passwort eintragen:
Das war's. Die anderen Wallboxen erscheinen dann unten, eine nach der anderen und sind Teil des Lastmanagement-Verbundes. Zusätzlich kann man noch bei jeder einzelnen Box den maximalen Strom begrenzen, falls erwünscht. Eine weitere interessante Funktion ist die "Zugangskontrolle" (Access Control) - hier kann defniert werden, welche Fahrzuge an dieser Box laden dürfen. Zur Auswahl stehen: Alle Fahrzuege, nur Tesla, nur Teslas mit einer bestimmten VIN (Fahrgestellnummer):
Fazit und Einschränkungen
Der Tesla Wall Connector Gen3 ist eine sehr kostengünstige Alternative zur Umsetzung eines Lastmanagements auf einem Parkplatz, oder einer Tiefgarage mit einer überschaubaren Anzahl an Stellplätzen. Ein Verbund umfasst maximal 6 Wallboxen, diese teilen sich dann eine verfügbare, statische Leistungsreserve. Eine recht rudimentäre Zugangskontrolle, ohne RFID-Karte, PIN etc. schränkt den Einsatz dieser Box in leicht zugänglichen Orten mit nicht-Teslas jedoch ein.
In meinem Fall ist mit einem Strom-Klau eher weniger zu rechnen, da nur die wenigen Anwohner des Hauses Zugang zu der Tiefgarage haben. Tesla-Fahrer können die eigene Box nur an das eigene Fahrzeug koppeln, anderen steht immer noch die Möglichkeit, den Ladestecker mit einem mechanischen Schloss zu sicheren.
Suchst Du Unterstützung bei der Installation von Wallboxen, oder hast andere Fragen zur Elektromobilität, dann schreibe mir eine Nachricht: https://elektrisch.info/contact
Hier noch ein paar Links, welche bei der oben genannten Umsetzung im Speziellen bzw. beim Thema Lastmanagement im Allgemeinen behilflich sein könnten:
Beschreibung des "Power Sharing" bei Tesla
Einführung in das Thema Lastmanagement auf Mobilityhouse
Auf der Abbildung darunter sind die Tesla-Wallconnector-Wallboxen in unserer Tiefgarage in Fürth zu sehen:
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