Carlo Gavazzi: Was Stromtankstellen kompliziert macht

Nutzer von Elektrofahrzeugen dürfen an kommerziellen Ladestationen gegenüber den Nutzern von Benzinern oder Dieseln an Tankstellen nicht benachteiligt werden. Das macht eine ausgeklügelte Technologie notwendig.

MID-konformer Zähler von Carlo Gavazzi Bildquelle: © Carlo Gavazzi

Ein MID-konformer Zähler ist diw Sonderversion des Energiezählers EM340 von Carlo Gavazzi.

Für die Messung und Abrechnung der geladenen Strommenge müssen die gleichen Kriterien gelten wie für Kraftstoff. Diese Anforderung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt macht das Stromtanken zu einem hochkomplexen Prozess mit Komponenten, die erst einmal entwickelt und zum Teil zertifiziert sein müssen, bevor sie an Ladesäulen verwendet werden können.

Das Tankverhalten ist sehr unterschiedlich
Der Umbau der Mobilität hin zum Elektroauto schreitet langsam voran. Fördermittel für die Anschaffung von Elektrofahrzeugen und das wachsende Modellangebot machen den Umstieg für Privatpersonen und Unternehmen attraktiv, aber Fragen der Ladeinfrastruktur lassen bei der Entscheidung für ein Elektrofahrzeug zögern. Denn da im Vergleich zur Tankfüllung mit herkömmlichem Kraftstoff die Reichweite von E-Fahrzeugen durch die Batteriespeicher heute noch geringer ist, müssen E-Mobilisten ein anderes »Tankverhalten« an den Tag legen als die Nutzer von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Damit ihnen unterwegs unnötige Zwangspausen zum Aufladen erspart bleiben, müssen sie jeden Aufenthalt, bei dem das Auto ungenutzt steht, ob zuhause oder am Arbeitsplatz, während des Einkaufsbummels oder eines Kinobesuches fürs Laden nutzen, so dass sie jederzeit mit möglichst vollem Batteriespeicher starten können. Noch aber sind die Maschen im Versorgungsnetz locker geknüpft, und noch gehört die öffentliche Ladesäule, genauer: das Messsystem in der Ladesäule, zum Bremsklotz der E-Mobilität.

Die Anforderungen der PTB
Eigentlich ist die Messung von Stromverbrauch kein Hexenwerk. Stromzähler für jeden Haushalt sind in allen Gebäuden installiert, die, da sie Abrechnungszwecken dienen, geeicht sein müssen. Die Eichung der Energiezähler muss der europäischen Messgeräterichtlinie 2004/22/EG MID (Measurement Instruments Directive) entsprechen. Die Vorgaben der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) jedoch lassen die Komplexität der Messeinrichtung für öffentliche Ladepunkte gegenüber dem Haushaltszähler in die Höhe schnellen. Denn zum Schutz der Verbraucher fordert sie, dass nicht nur die Messung, sondern auch der gesamte Abrechnungsprozess dem nationalen Recht entspricht. An der Stromtankstelle soll es so zugehen wie an der Tankstelle für Kraftstoffe. Die wesentlichen Punkte dabei:
Dem Kunden ist nur die Strommenge zu berechnen, die tatsächlich geladen wurde. Die Betreiber kommerzieller Ladestationen dürfen keine Pauschale oder einen von der Ladezeit abhängigen Betrag fürs Stromtanken erheben, sondern müssen das Entgelt nach den tatsächlich abgegebenen Kilowattstunden berechnen. Zudem sind beim DC-Laden Messlösungen nicht zulässig, bei denen anstelle einer DC-Messung eine AC-Messung vor der Wandlung des Ladestroms in Gleichstrom vorgenommen wird, da bei der AC-Messung Verluste des AC-/DC-Wandler-Systems zu Lasten des Abnehmers gehen würden.
Bei Ladepunkten müssen das aktuelle Datum, die aktuelle Uhrzeit, der aktuelle Zählerstand (kWh_tot), der Zählerstand beim Start des Ladevorgangs (kWh_start), die bereits geladene Energie (kWh_charging) und die aktuelle Ladeleistung (kW_dm) dargestellt werden. Weiterhin müssen der öffentliche Schlüssel der Messkapsel (Public Key), die ID-Nummer des Zählers und die aktuelle Softwareversion der Ladesäule ersichtlich sein. Die Ablesbarkeit der eichrechtlich relevanten Anzeige muss unter allen Einflussfaktoren und Umgebungsbedingungen sichergestellt sein. In der Praxis muss also diese Anzeige in der Ladeeinrichtung beleuchtet sein.
Die angezeigten Werte an der Ladesäule müssen mit den Angaben an unterschiedlichen Ableseeinrichtungen, zu denen sie übertragen werden, übereinstimmen und vor Manipulation sicher sein. Hierzu gehören das Backend, also der Verrechnungsstelle, oder eine App auf dem Mobiltelefon des Kunden.
Damit ein Nutzer später nachvollziehen kann, wann er wo wieviel Strom zu welchem Preis getankt hat, müssen von jedem Ladevorgang zusätzlich zum kWh-Wert die Identifikationsnummer des Zählers, das Datum und die Uhrzeit zusammen mit seiner Kundennummer erfasst und gespeichert werden.
Stromzähler werden unter anderen Bedingungen eingesetzt als Haushaltszähler. Da Ladesäulen in der Regel im Außenbereich aufgestellt sind, zudem häufig in Ladesäulen mit schwarzem Design, und unter Umständen in der prallen Sonne statt im gleichmäßig temperierten Gebäudeinneren stehen, müssen die darin verwendeten Zähler für den Einsatz bis 70 Grad geeignet sein.
Der Nachweis über die regelkonforme Funktionsfähigkeit für den Zähler ist per MID-Zertifizierung nachzuweisen und bei jeder Änderung an Zähler erneut zu erbringen. Ein Beispiel für einen MID-konformen Zähler, der die Vorgaben des Eichrechts erfüllt und für Abrechnungszwecke in öffentlichen Ladesäulen zugelassen ist, ist eine Sonderversion der Energiezähler für Drehstromlasten EM340 von Carlo Gavazzi (siehe Bild).