Intelligent opladning og netintegration

Intelligent opladning koordinerer, hvornår og hvor hurtigt elbiler oplades, så bilistens behov, stedets kapacitet, elomkostninger og netforhold kan vurderes samlet. Netintegration udvider styringen ud over én lader ved at forbinde biler, ladeudstyr, bygninger, operatører og energisystemets aktører gennem definerede data- og styringsgrænser.

Styring, ikke kun forbindelse

En lader er ikke intelligent, blot fordi den har en app, Wi-Fi eller en brugshistorik. Intelligent opladning ændrer ladeplanen eller effektgrænsen som reaktion på et mål og sikrer samtidig, at bilen er klar til den nødvendige afgang.

Målet kan være lokalt eller eksternt. En bolig kan udsætte opladningen, til en lavpristarif begynder. En arbejdsplads kan fordele et fast elektrisk budget mellem parkerede biler. Et depot kan prioritere biler med tidlig afgang. En styring på stedet kan reducere elbilforbruget, når bygningens belastning stiger, mens en aggregator eller et forsyningsprogram kan anmode om ændringer efter bredere netforhold.

Funktionerne kræver forskellige mængder data. En enkel tidsplan behøver måske kun et ur og en brugerindstilling. Mere avanceret styring kan bruge bilens ladetilstand, nødvendig energi, afgangstid, stedets forbrug, lokal produktion, elpriser eller en anmodning om en nettjeneste. Tilgængeligheden af disse input afhænger af bilen, EVSE'en, installationen, backend-systemet og markedet.

Styret ensrettet opladning

Styret ensrettet opladning, ofte kaldet V1G, holder strømmen i retning ind i bilen og styrer samtidig tidspunktet eller effekten. Almindelige former omfatter:

Planlagt opladning, som bruger forudbestemte start-, stop- eller tilladte ladeperioder
Tarifoptimering, som flytter energi mod perioder med lavere pris
Opladning med solcelleoverskud, som følger lokal produktion inden for bilens anvendelige ladegrænser
Belastningsbalancering, som holder det samlede ladeforbrug inden for en defineret kapacitet
Flådeladestyring, som fordeler energi efter ruter, opholdstider og afgangsprioriteter
Efterspørgselsrespons, som ændrer opladningen efter en anmodning eller tilskyndelse fra energisystemet

Formerne er beslægtede, men ikke indbyrdes udskiftelige. En timer måler ikke belastningen på stedet. En vægboks, der følger solceller på taget, deltager ikke nødvendigvis i et forsyningsprogram. Et flådesystem kan optimere bilernes beredskab uden at modtage et direkte signal fra nettet.

Styringen behøver også en serviceregel. Det er enkelt at reducere alle biler lige meget, men det kan efterlade en bil med tidlig afgang uden nok energi. Mere avancerede systemer kan beskytte mindste energimål, prioritere driftskritiske biler eller indhente udsat opladning, når en begrænsning ophører.

Stedets kapacitet og belastningsfordeling

Ladeeffekten begrænses af mere end EVSE'ens mærkeplade. Bygningens tilslutning, gruppekredse, fasearrangement, bilernes indbyggede ladere, stikgrænser og andre elektriske belastninger kan alle sætte en lavere grænse.

Et fast effektdelingssystem fordeler et konfigureret ladebudget til elbiler mellem aktive stik. Dynamisk belastningsstyring går videre: Den måler eller anslår stedets skiftende forbrug uden elbiler og justerer ladebudgettet, så summen forbliver inden for en grænse. Fordelingen mellem bilerne kan derefter være ligelig, prioritetsbaseret eller optimeret efter energi- og afgangskrav.

Virkelige installationer har også begrænsninger for minimumsstrøm, faser og responstid. Nogle biler stopper opladningen under en anvendelig strøm. Skift mellem enfaset og trefaset drift er ikke nødvendigvis problemfrit. Måle- og styringsforsinkelser kræver en sikkerhedsmargin, og tab af kommunikation kræver en defineret reservegrænse frem for en ukontrolleret tilbagevenden til maksimal effekt.

Se Home EV Charging for installation hos forbrugeren, dimensionering af kredsløb og daglig energiplanlægning.

Fra styring på stedet til elnettet

Netintegration betyder ikke, at et forsyningsselskab styrer alle biler direkte. En anmodning kan gå gennem en leverandør, ladeoperatør, aggregator, flådeplatform, bygningsenergistyringssystem eller et administrationssystem til ladestationer, før den bliver til en grænse eller tidsplan i EVSE'en.

Målet på netsiden kan være at undgå en lokal kapacitetsbegrænsning, reducere en samtidig spids, reagere på variable priser, bruge vedvarende produktion eller levere en aftalt fleksibilitetstjeneste. Deltagelsesregler, betaling, telemetri, basislinjer og rettigheder til tilsidesættelse varierer efter program. En teknisk styrbar lader kvalificerer derfor ikke automatisk til en nettjeneste.

Bilistens transportbehov er fortsat den vigtigste begrænsning. Nyttig styring kræver et afgangsmål, en reserve eller et minimumskrav til energi og en tydelig mulighed for at fravælge styringen eller anmode om øjeblikkelig opladning. Et system, der minimerer dagens elomkostninger, men efterlader bilen uklar, har svigtet sit grundlæggende formål.

Hvor passer protokollerne ind?

Ingen enkelt protokol dækker hele kæden.

ISO 15118 definerer kommunikationen mellem bilen og kompatibel EVSE, herunder oplysninger til ladestyring og i ISO 15118-20 tovejseffektoverførsel.
OCPP forbinder en ladestation med et administrationssystem til ladestationer. Understøttede versioner kan overføre ladeprofiler, grænser, tidsplaner og andre driftsfunktioner.
IEC 63110 definerer anvendelser og arkitektur til administration af infrastruktur for opladning og afladning af elbiler på tværs af e-mobilitets- og elsystemaktører.
Markedsregler, tariffer, forsyningsgrænseflader, målekrav og nationale elregler fuldender driftsgrænsen.

Standarder understøtter fælles meddelelser og grænseflader, men beviser ikke interoperabilitet fra ende til ende. Valgfrie protokolfunktioner, adgang til bildata, softwareversioner, certifikatsystemer, backend-implementeringer og lokale programregler skal stadig passe sammen.

Grænsen til tovejsopladning

Intelligent opladning kræver ikke eksport af effekt. V1G kan levere fleksibilitet ved at flytte eller reducere efterspørgslen, mens strømmen fortsat kun løber ind i batteriet.

Tovejsopladning tilføjer muligheden for at vende effektstrømmen. Det medfører spørgsmål om omdannelse, nettilslutning, beskyttelse, tilladelse og anvendelse, som ikke kræves ved almindelig styret opladning. Vehicle-to-load, vehicle-to-home, vehicle-to-building og vehicle-to-grid behandles i Bidirectional EV Charging.

Et system kan derfor være intelligent, men ensrettet, tovejs, men begrænset til lokal nødstrøm, eller både intelligent og netinteraktivt. Produktbeskrivelser bør angive den præcist understøttede funktion frem for at bruge »intelligent«, »V2X-klar« eller »netklar«, som om de garanterede hele systemet.

Hvad bør en operatør eller køber kontrollere?

Den nyttige specifikation er hele styringsvejen, ikke ét logo. Kontrollér:

Hvilket mål understøttes: timer, tarif, solceller, stedets kapacitet, flådeberedskab, efterspørgselsrespons eller nettjeneste?
Hvor styringen kører, og om nødvendig opladning fortsætter uden leverandørens cloud eller internetforbindelse
Hvilke bildata der er tilgængelige, og om afgangs- og minimumsenergimål håndhæves
Om grænser gælder én transaktion, én EVSE, en ladestation eller hele stedet
Hvordan prioriteter, fasegrænser, minimumsstrøm og kommunikationssvigt håndteres
Hvilke protokolversioner og valgfrie profiler der er implementeret og certificeret
Hvem der kan ændre en tidsplan, hvordan bilisten tilsidesætter den, og hvilke data der opbevares
Om det lokale forsyningsselskab, tariffen eller fleksibilitetsprogrammet accepterer udstyret og målearrangementet

Se EV Charging: The Complete System for hele effektvejen fra strømforsyningen til batteriet.