Smartlading og nettintegrasjon

Smartlading koordinerer når og hvor raskt elbiler lades, slik at førerens behov, stedets kapasitet, strømkostnader og nettforhold kan vurderes samlet. Nettintegrasjon utvider styringen utover én lader ved å koble sammen kjøretøy, ladeutstyr, bygninger, operatører og energisystemets aktører gjennom definerte data- og styringsgrenser.

Styring, ikke bare tilkobling

En lader er ikke smart bare fordi den har en app, Wi-Fi eller brukshistorikk. Smartlading endrer ladeplanen eller effektgrensen som respons på et mål og sikrer samtidig at kjøretøyet er klart til nødvendig avgang.

Målet kan være lokalt eller eksternt. En bolig kan utsette ladingen til en lavpristariff begynner. En arbeidsplass kan fordele et fast elektrisk budsjett mellom parkerte biler. Et depot kan prioritere kjøretøy med tidlig avgang. En styring på stedet kan redusere elbilforbruket når bygningens belastning øker, mens en aggregator eller et energiselskapsprogram kan be om endringer basert på bredere nettforhold.

Funksjonene krever ulike mengder data. En enkel tidsplan trenger kanskje bare en klokke og en brukerinnstilling. Mer avansert styring kan bruke kjøretøyets ladetilstand, nødvendig energi, avgangstid, stedets forbruk, lokal produksjon, strømpriser eller en forespørsel om en nettjeneste. Tilgjengeligheten av disse inndataene avhenger av kjøretøyet, EVSE-en, installasjonen, backend-systemet og markedet.

Styrt enveis lading

Styrt enveis lading, ofte kalt V1G, holder strømmen i retning inn i kjøretøyet og styrer samtidig tidspunktet eller hastigheten. Vanlige former omfatter:

Planlagt lading, som bruker forhåndsbestemte start-, stopp- eller tillatte ladeperioder
Tariffoptimalisering, som flytter energi mot perioder med lavere pris
Lading med solkraftoverskudd, som følger lokal produksjon innenfor kjøretøyets brukbare ladegrenser
Lastbalansering, som holder det samlede ladeforbruket innenfor en definert kapasitet
Ladestyring for flåter, som fordeler energi etter ruter, oppholdstider og avgangsprioriteringer
Etterspørselsrespons, som endrer ladingen som respons på en forespørsel eller et insentiv fra energisystemet

Formene er beslektede, men ikke utskiftbare. En tidtaker måler ikke belastningen på stedet. En veggboks som følger solcelleproduksjonen på taket, deltar ikke nødvendigvis i et energiselskapsprogram. Et flåtesystem kan optimalisere kjøretøyenes beredskap uten å motta et direkte nettsignal.

Styringen trenger også en tjenesteregel. Det er enkelt å redusere alle kjøretøy likt, men det kan etterlate et kjøretøy med tidlig avgang uten nok energi. Mer avanserte systemer kan beskytte minste energimål, prioritere driftskritiske kjøretøy eller hente inn utsatt lading når en begrensning opphører.

Stedets kapasitet og lastfordeling

Ladeeffekten begrenses av mer enn EVSE-ens merkeeffekt. Bygningens tilkobling, kurser, fasearrangement, kjøretøyenes ombordladere, kontaktgrenser og andre elektriske laster kan alle sette en lavere grense.

Et fast effektdelingssystem fordeler et konfigurert ladebudsjett for elbiler mellom aktive kontakter. Dynamisk laststyring går lenger: Den måler eller anslår stedets skiftende forbruk uten elbiler og justerer ladebudsjettet slik at summen holder seg innenfor en grense. Fordelingen mellom kjøretøyene kan deretter være lik, prioritetsbasert eller optimalisert etter energi- og avgangskrav.

Virkelige installasjoner har også begrensninger for minste strøm, faser og responstid. Noen kjøretøy stopper ladingen under en brukbar strøm. Skifte mellom enfaset og trefaset drift er ikke nødvendigvis problemfritt. Måle- og styringsforsinkelser krever en sikkerhetsmargin, og tap av kommunikasjon krever en definert reservegrense fremfor en ukontrollert retur til maksimal effekt.

Se Home EV Charging for installasjon på forbrukersiden, dimensjonering av kretser og daglig energiplanlegging.

Fra en styring på stedet til strømnettet

Nettintegrasjon betyr ikke at et energiselskap styrer hver bil direkte. En forespørsel kan gå gjennom en leverandør, ladeoperatør, aggregator, flåteplattform, bygningens energistyringssystem eller et administrasjonssystem for ladestasjoner før den blir en grense eller tidsplan i EVSE-en.

Målet på nettsiden kan være å unngå en lokal kapasitetsbegrensning, redusere en samtidig topp, reagere på variable priser, bruke fornybar produksjon eller levere en avtalt fleksibilitetstjeneste. Deltakelsesregler, kompensasjon, telemetri, basislinjer og rettigheter til overstyring varierer mellom programmer. En teknisk styrbar lader kvalifiserer derfor ikke automatisk til en nettjeneste.

Førerens transportbehov er fortsatt den viktigste begrensningen. Nyttig styring trenger et avgangsmål, en reserve eller et minste energikrav og en tydelig måte å velge bort styringen eller be om umiddelbar lading. Et system som minimerer dagens strømkostnad, men etterlater kjøretøyet uklart, har mislyktes med sitt grunnleggende formål.

Hvor passer protokollene inn?

Ingen enkelt protokoll dekker hele kjeden.

ISO 15118 definerer kommunikasjonen mellom kjøretøyet og kompatibel EVSE, inkludert informasjon som brukes til ladestyring og, i ISO 15118-20, toveis effektoverføring.
OCPP kobler en ladestasjon til et administrasjonssystem for ladestasjoner. Versjoner som støttes, kan overføre ladeprofiler, grenser, tidsplaner og andre driftsfunksjoner.
IEC 63110 definerer brukstilfeller og arkitektur for administrasjon av infrastruktur for lading og utlading av elbiler på tvers av aktører innen e-mobilitet og kraftsystemet.
Markedsregler, tariffer, energiselskapsgrensesnitt, målekrav og nasjonale elektriske regler fullfører driftsgrensen.

Standarder støtter felles meldinger og grensesnitt, men beviser ikke ende-til-ende-interoperabilitet. Valgfrie protokollfunksjoner, tilgang til kjøretøydata, programvareversjoner, sertifikatsystemer, backend-implementeringer og lokale programregler må fortsatt stemme overens.

Grensen mot toveis lading

Smartlading krever ikke eksport av effekt. V1G kan gi fleksibilitet ved å flytte eller redusere etterspørselen mens strømmen fortsatt bare flyter inn i batteriet.

Toveis lading legger til muligheten for å snu effektflyten. Det medfører spørsmål om omforming, nettilkobling, beskyttelse, tillatelse og brukstilfeller som ikke kreves for vanlig styrt lading. Vehicle-to-load, vehicle-to-home, vehicle-to-building og vehicle-to-grid behandles i Bidirectional EV Charging.

Et system kan derfor være smart, men enveis, toveis, men begrenset til lokal reservestrøm, eller både smart og nettinteraktivt. Produktbeskrivelser bør angi den nøyaktige funksjonen som støttes, fremfor å bruke «smart», «V2X-klart» eller «nettklart» som om de garanterte hele systemet.

Hva bør en operatør eller kjøper kontrollere?

Den nyttige spesifikasjonen er hele styringsveien, ikke én logo. Kontroller:

Hvilket mål som støttes: tidtaker, tariff, solkraft, stedets kapasitet, flåteberedskap, etterspørselsrespons eller nettjeneste
Hvor styringen kjører, og om nødvendig lading fortsetter uten leverandørens nettsky eller internettforbindelse
Hvilke kjøretøydata som er tilgjengelige, og om avgangs- og minste energimål håndheves
Om grenser gjelder én transaksjon, én EVSE, en ladestasjon eller hele stedet
Hvordan prioriteringer, fasegrenser, minste strøm og kommunikasjonssvikt håndteres
Hvilke protokollversjoner og valgfrie profiler som er implementert og sertifisert
Hvem som kan endre en tidsplan, hvordan føreren overstyrer den, og hvilke data som lagres
Om det lokale energiselskapet, tariffen eller fleksibilitetsprogrammet godtar utstyret og målearrangementet

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