Der Screenshot zeigt einen Ladepark-Simulator am PC.

Die AFIR (Alternative Fuels Infrastructure Regulation) ist für Neuinstallationen seit 13. April 2024 Europaweit in Kraft. Bis 1. Januar 2027 müssen auch bestehende Anlagen ab 50kW nachgerüstet werden. Es ist davon auszugehen, dass die Kunden den Komfort rasch bei sämtlichen öffentlichen Ladestationen erwarten. 
Bestehende Anlagen fit für die Zukunft zu machen, davon handelt dieser Beitrag mit Fokus auf diskriminierungsfreiem Bezahlen am Kartenterminal. Informationen zu Tarifstruktur und Preisdeklaration sowie einige Besonderheiten finden sich in Videos am Schluss, zu einem späteren Zeitpunkt folgen weitere Beiträge mit Details und Hintergründen.

Laden ist ein Spezialgebiet, bezahlen ebenso. Je besser die beiden Bereiche auseinander gehalten werden, umso einfacher das Ganze. Entsprechend kommuniziert das Kassensystem nicht direkt mit den Ladepunkten, sondern mit der Ladesteuerung.
Im Demonstrator sympaPay / sympaCharger ist ein RaspberryPi installiert, welcher gleichzeitig als Webserver für den Bildschirm und OCPP-Server für die angeschlossenen Ladepunkte (NRGkick) arbeitet sowie über ein paar Zeilen JavaScript mit dem Kartenterminal kommuniziert. 
Hinweise:

• Das Kartenterminal nutzt eine vorhandene Internet-Verbindung, jedoch über einen eigenen, regulationskonformen Kanal. 
  
• Das verwendete Kartenterminal UPT1000F zeigt übrigens automatisch einen Ziffernblock für die PIN-Eingabe, sofern diese vom verwendeten Zahlungsmittel gefordert wird.

Eine elektronische Transaktion ist durch zwei Nummern eindeutig definiert: die Terminalnummer (TerminalID) und eine Laufnummer (Transaction Sequency Counter, TrxSeqCnt).

• Somit wird das Ganze ziemlich einfach: TerminalID und Laufnummer mit dem Ladeprotokoll verknüpfen, fertig!
• Positiver Nebeneffekt: weitere Details über den Ladekunden erfährt die Ladesteuerung nicht, also weder seinen Namen noch weitere Daten über das verwendete Zahlungsmittel. Gedeckt JA/Nein reicht.
• Der #Datenschutz ist aus Sicht des Kunden optimal sichergestellt.

Die obenstehende Anzeige erscheint unaufgefordert und bevor der Kunde die Ladung startet. Besondere Merkmale: 

• Moderate Startgebühr,
• Parkgebühr integriert mit der Möglichkeit einer Karenzeit (kostenloses Parkieren),
• Blockiergebühr (sinnvoll beim Schnellladen, AC nur in Ausnahmefällen) ebenfalls mit Karenzzeit.

Den Prozess sieht man in den Videos, ebenso weitere Eigenschaften. Diese und auch die Tarifstruktur werden in späteren Beiträgen erläutert.

Hinweis: Wie im Titel angedeutet, handelt es sich um ein früheres Entwicklungsstadium. Verbessert wurde insbesondere die Ladungsüberwachung, zudem kann die Quittung nun als PDF direkt auf das Smartphone heruntergeladen werden. 

Im Privatbereich sind es vor allem Wärmepumpen und Wallboxen (und Stromspeicher, dazu gelegentlich ein eigener Beitrag), die intelligent gesteuert werden können. Dazu kommen vielerorts Elektroboiler, die zwar gesteuert werden, aber meistens noch ausgelegt auf überschüssigen #Bandstrom in der Nacht und nicht auf kostengünstigen PV-Strom tagsüber. Daraus resultieren Lastkurven wie in untenstehendem Beispiel: kurz nach Mitternacht werden alle Boiler im Gebäude eingeschaltet, nach kurzer Zeit ist die eingestellte Wassertemperatur erreicht und die Heizungen schalten sich wieder ab. Die könnten auch tagsüber aufheizen!

In der Titelgrafik gehen wir in einem einfachen Optimierungsmodell gehen von einem Verbrauch von 18kWh pro Tag aus (Haushalt plus Elektroauto mit 40km Tagesfahrstrecke) und vergleichen einen linearen Verbrauch zum Doppeltarif mit zwei Varianten:

• einmal mit einer Reduktion auf 50% des linearen Verbrauches bei Tarifen über 25 Rappen,
• einmal ab derselben Grenze eine Reduktion auf 30%.
• In Zeiten mit Preisen unter 25 Rappen wird durch Einschalten der entsprechenden Verbraucher natürlich entsprechend mehr Strom verbraucht,

Der Bedarf ist da, aber wie wirkt sich bidirektionales Laden auf die Garantieleistung aus? Die Informationen sind eher spärlich.

• Für die ID – Modelle von Volkswagen gibt es immerhin Angaben: 4‘000 Stunden kann man die Batterie bidirektional nutzen, 10‘000 Kilowattstunden dürfen entnommen werden.
• Bei 20 kWh/100km entspricht das einer Garantie-Erweiterung um 50‘000 Fahrkilometer, insgesamt sind es dann quasi 210‘000km, nach welchen die Batterie noch mindestens 70 Prozent Restkapazität aufweisen muss.
• Wie man inzwischen weiss, sind die üblichen 160'000km keine relevante Grenze: wenn die Batterie nicht wegen einem Defekt ersetzt werden muss, gibt es keinen Grund, sie zu tauschen. Im Gegenteil: ist der Rest des Autos reif für den Schrottplatz, geht die Batterie ins SecondLife als stationärer Speicher - voraussichtlich noch für viele Jahre.

Gängige bidirektionale Wallboxen haben eine Leistung von 10 Kilowatt.

• Folglich liegt die mögliche Belastung der Batterie weit unterhalb derjenigen im Fahrbetrieb (die 150kW des ID.Buzz wollen gefüttert sein).
• Aus einem Video von e3dc habe ich zudem entnommen, dass bei der Energieübertragung via bidirektionale Wallbox eine Leistungs-Untergrenze besteht.
• Deshalb braucht es eine stationäre Batterie als Puffer. Deren Inverter ist so konzipiert, dass er exakt die im Haus oder vom Netz benötigte Strommenge liefern kann: wenig für Fernseher und Co. oder viel Leistung, wenn abends Kochherd, Backofen, Waschmaschine und Tumbler gleichzeitig laufen.
  • Andere Kombinationen (Auto/Wallbox) haben im Inselbetrieb keine Leistungsuntergrenze, d.h. können auch minimale Strommengen liefern. Sie sind so wahrscheinlich dauernd im Bidirektional-Betrieb.
    
• Ich schätze, dass der minimale Abgabe-Strom bei 6 Ampere liegt, gleich wie beim laden. Damit kommen wir auf eine Minimalleistung von knapp 2.5 kW, mit welcher die Traktionsbatterie die stationäre Hausbatterie laden kann.
• Und was gibt 10‘000kWh geteilt durch 4‘000h? Genau: 2.5 kW. Wird die maximale Energiemenge mit der minimalen Leistung übertragen, treten beide Grenzen gleichzeitig ein.
  • Werden Systeme nicht getaktet gefahren, sondern z.B. jede Nacht 10 Stunden bidirektional betrieben, sind die 4'000 Betriebsstunden in weniger als 14 Monaten aufgebraucht.

Die Übertragung erfolgt aber kaum mit Minimalleistung, sondern eher im Bereich der Wallbox-Maximalleistung. Wenn wir also annehmen, dass die 10‘000kWh mit jeweils 10kW in die stationäre Batterie übertragen werden, benötigt das 1‘000 Stunden. Also besteht zu den "erlaubten" 4'000 Stunden einiges an Reserven, ebenso bei der Energiemenge:

• Es geht ja nicht um Dauerbetrieb, sondern hauptsächlich um die Nutzung von PV Strom in der Nacht. Auch "Shiften" genannt. Wenn also bei einem Tagesbedarf von 10kWh deren fünf via Traktionsbatterie geshiftet werden können, dauert es 2'000 Tage oder knapp fünfeinhalb Jahre, bis die Grenze von 10'000kWh erreicht ist.

Trotzdem sollten die Automobilhersteller die neuen Möglichkeiten nicht nur anpreisen, sondern bei der Umsetzung etwas mehr Mut zeigen und die Garantie-Bestimmungen anpassen.

• Das Ganze wird ja per Software gesteuert, over the air zusätzliche 10‘000kWh bidirektional, das wär doch was!
• Abzulehnen ist jedoch nach meiner Auffassung, dass die Funktion nach einer bestimmten Energiemenge oder Betriebsstunden einfach abgeschaltet wird - aber auch das ist ja nicht Hard- sondern Software und kann folglich korrigiert werden.

Das grösste Pumpspeicherwerk der Schweiz, Linth-Limmern,  hat eine Leistung von 1‘000 MW.

• Wenn 100‘000 bidirektionale Autos je nur 10kW zur Verfügung stellen, haben sie zusammen die gleiche Leistung.
• Systeme, die Primärregelleistung anbieten, müssen innerhalb von zwei Sekunden auf Frequenzänderungen reagieren, das wurde im V2X-Praxisversuch bewiesen (siehe Link am Schluss).

Fehlen nur noch die regulatorischen Rahmenbedingungen, attraktive Geschäftsmodelle – und weniger restriktive Bestimmungen der Automobilhersteller.

VW - bidirektional laden: 
​https://www.volkswagen.de/de/elektrofahrzeuge/laden-und-reichweite/smartes-laden.html
Für Details wird man auf der VW-Webseite an e3dc verwiesen (etwas nach unten scrollen, bis zu „Fahrzeugeinstellung und Equipment").