Lastmanagement für E-LKW-Ladeinfrastruktur: Netzanschluss intelligent nutzen

Kurz erklärt

Lastmanagement steuert, wie die am Standort verfügbare elektrische Leistung auf mehrere Ladepunkte und Fahrzeuge verteilt wird. Das Ziel ist nicht, jedes Fahrzeug jederzeit möglichst schnell zu laden. Entscheidend ist, dass jedes Fahrzeug bis zur geplanten Abfahrt die benötigte Energie erhält – ohne die verfügbare Anschlussleistung zu überschreiten.

Mit wachsender E-LKW-Flotte steigt die theoretisch installierte Ladeleistung eines Depots schnell auf mehrere Megawatt. In der Praxis müssen jedoch nicht alle Fahrzeuge gleichzeitig mit maximaler Leistung laden. Fahrzeuge kehren zu unterschiedlichen Zeiten zurück, haben unterschiedliche Ladezustände und Energiebedarfe und werden zu unterschiedlichen Zeiten wieder benötigt.

Genau hier setzt Lastmanagement an: Es verteilt die verfügbare Leistung auf die angeschlossenen Fahrzeuge und kann betriebliche Prioritäten sowie weitere Verbraucher am Standort berücksichtigen. Damit verbindet es Fahrzeugbetrieb, Ladeinfrastruktur und Netzanschluss.

Grundlage dafür ist die richtige Dimensionierung des Netzanschlusses. Wie sich die benötigte Anschlussleistung aus Energiebedarf, Ladefenstern und Standortverbrauch ergibt, erklären wir im zweiten Teil: „Netzanschluss für E-LKW-Depots: Wie viel Leistung braucht die Ladeinfrastruktur?“

Warum Lastmanagement bei E-LKW wichtig wird

Bei mehreren Ladepunkten entsteht schnell eine scheinbar einfache Rechnung: Anzahl Ladepunkte × maximale Ladeleistung = benötigte Netzleistung. Diese Rechnung beschreibt jedoch nur die theoretisch gleichzeitig mögliche Ladeleistung der Hardware – nicht automatisch den tatsächlichen Leistungsbedarf des Depots.

Für die Auslegung sind vielmehr Energiebedarf, Standzeiten, Ladefenster und Abfahrtszeiten entscheidend. Ein Fahrzeug mit früher Abfahrt kann mehr Ladeleistung benötigen, während ein Fahrzeug mit langer Standzeit zunächst reduziert oder später geladen werden kann.

Nicht alle Ladepunkte benötigen gleichzeitig maximale Leistung

Beispiel: 10 E-LKW und 800 kW verfügbare Ladeleistung

Angenommen, ein Depot verfügt über zehn Ladepunkte mit jeweils maximal 200 kW. Die installierte maximale Ladeleistung beträgt damit 2.000 kW. Für die Ladeinfrastruktur stehen am Standort jedoch maximal 800 kW zur Verfügung. Ohne Steuerung könnte die theoretische Ladeanforderung die verfügbare Leistung deutlich überschreiten. Ein Lastmanagement begrenzt deshalb die Gesamtleistung und verteilt die 800 kW entsprechend dem tatsächlichen Bedarf auf die Fahrzeuge.

Die entscheidende Frage lautet damit nicht: Wie schnell können alle Fahrzeuge gleichzeitig laden? Sondern: Welche Fahrzeuge benötigen zu welchem Zeitpunkt wie viel Energie?

Kernbotschaft: Ziel des Lastmanagements ist, jedem Fahrzeug bis zur geplanten Abfahrt die benötigte Energie bereitzustellen – innerhalb der verfügbaren Anschlussleistung.

Was ist Lastmanagement?

Ein Lastmanagementsystem steuert die Ladeleistung mehrerer Ladepunkte so, dass eine definierte Leistungsgrenze eingehalten wird. Je nach System kann diese Grenze statisch vorgegeben oder dynamisch aus dem aktuellen Verbrauch des gesamten Standorts berechnet werden.

Dabei kann die verfügbare Ladeleistung gleichmässig verteilt oder anhand von Prioritäten einzelnen Fahrzeugen zugewiesen werden. Für E-LKW- und E-Bus-Depots ist besonders die priorisierte Verteilung relevant, weil Abfahrtszeiten und benötigte Energiemengen betrieblich unterschiedlich sind.

Statisches Lastmanagement

Beim statischen Lastmanagement steht der Ladeinfrastruktur eine fest definierte Gesamtleistung zur Verfügung. Sind beispielsweise dauerhaft maximal 800 kW für das Laden freigegeben, verteilt das System diese Leistung auf die angeschlossenen Fahrzeuge. Werden weniger Fahrzeuge geladen, kann den einzelnen Ladepunkten entsprechend mehr Leistung zur Verfügung stehen. Die Gesamtgrenze bleibt jedoch unverändert.

Dynamisches Lastmanagement

Beim dynamischen Lastmanagement wird zusätzlich der aktuelle Stromverbrauch des Standorts berücksichtigt. Das System erfasst laufend, wie viel Leistung beispielsweise Gebäude, Werkstatt, Kühlung oder weitere Verbraucher benötigen, und berechnet daraus die aktuell verfügbare Ladeleistung.

Vereinfachtes Beispiel

Netzanschluss: 1.500 kW

Aktuelle übrige Standortlast: 400 kW

→ theoretisch bis zu 1.100 kW für die Ladeinfrastruktur verfügbar.

Steigt die übrige Standortlast auf 700 kW, reduziert das System die Ladeleistung entsprechend auf maximal 800 kW, sofern keine weiteren Reserven oder Begrenzungen zu berücksichtigen sind.

Dynamisches Lastmanagement ist damit eine Form des intelligenten Ladens. Der weiter gefasste Begriff Smart Charging kann zusätzlich Optimierungsgrössen wie Fahrzeugbedarf, Abfahrtszeiten, Energiepreise, PV-Erzeugung oder weitere betriebliche Vorgaben einbeziehen.

So funktioniert dynamisches Lastmanagement

Vereinfacht lässt sich der Regelkreis in fünf Schritte unterteilen:

1. Messen: aktuelle netz- und standortleistung erfassen.
2. Berechnen: verfügbare leistung und energiebedarf der fahrzeuge bestimmen.
3. Priorisieren: fahrzeuge anhand definierter betrieblicher kriterien gewichten.
4. Steuern: ladeleistung der einzelnen ladepunkte laufend anpassen.
5. Überwachen: ladefortschritt, leistungsgrenzen und fahrzeugverfügbarkeit kontrollieren.

Vom Netz bis zum Fahrzeug

Welcher E-LKW bekommt zuerst Ladeleistung?

Bei einer intelligenten Steuerung muss die verfügbare Leistung nicht gleichmässig auf alle Fahrzeuge verteilt werden. Für den Flottenbetrieb ist entscheidend, welche Fahrzeuge zuerst wieder einsatzbereit sein müssen.

• geplante Abfahrtszeit
• aktueller Ladezustand der Batterie (State of Charge)
• noch benötigte Energiemenge bis zum Ziel-Ladezustand
• maximal mögliche Ladeleistung von Fahrzeug und Ladepunkt
• Priorität einzelner Fahrzeuge, Touren oder Umläufe
• verfügbare Gesamtleistung am Standort
• gegebenenfalls PV-Erzeugung, Batteriespeicher oder weitere Optimierungsvorgaben

Ein LKW, der in kurzer Zeit wieder auf Tour geht, kann dadurch mehr Leistung erhalten als ein Fahrzeug, das bis zum nächsten Morgen im Depot bleibt. Sobald das priorisierte Fahrzeug ausreichend geladen ist, kann die freiwerdende Leistung automatisch anderen Fahrzeugen zugewiesen werden.

Praxisbeispiel: 10 E-LKW mit 800 kW laden

Das folgende vereinfachte Beispiel zeigt die Logik einer priorisierten Leistungsverteilung. Die Werte dienen der Veranschaulichung und sind keine Auslegung für einen konkreten Standort.

Obwohl die zehn Ladepunkte theoretisch zusammen 2.000 kW abrufen könnten, begrenzt das Lastmanagement die Gesamtleistung auf die verfügbare Grenze. Innerhalb dieser Grenze wird die Leistung so verschoben, dass Fahrzeuge mit dringendem Energiebedarf zuerst versorgt werden. Mit fortschreitender Ladung ändern sich die Prioritäten laufend.

In einer realen Anlage müssen dafür die tatsächlichen Fahrzeug-, Ladepunkt- und Betriebsdaten sowie Sicherheits- und Reservevorgaben berücksichtigt werden.

Peak Shaving: Leistungsspitzen gezielt begrenzen

Peak Shaving bezeichnet die gezielte Begrenzung von Leistungsspitzen. Beim Laden können solche Spitzen entstehen, wenn gleichzeitig eine hohe Standortlast und mehrere leistungsstarke Ladevorgänge auftreten.

Das Lastmanagement kann die Ladeleistung kurzfristig reduzieren, damit eine definierte Leistungsgrenze nicht überschritten wird. Ein Batteriespeicher kann – sofern entsprechend dimensioniert und in das System integriert – zusätzlich Leistung bereitstellen und damit eine Spitze abfangen.

Begriffe unterscheiden

• Lastmanagement = verfügbare Ladeleistung verteilen
• Peak Shaving = definierte Leistungsspitzen begrenzen
• Batteriespeicher = kann Energie zeitlich verschieben und je nach Auslegung Leistungsspitzen unterstützen

Photovoltaik und Batteriespeicher intelligent einbinden

Ein dynamisches Energie- und Lastmanagement kann neben Netzbezug und Standortverbrauch auch weitere Energieflüsse berücksichtigen. Bei hoher PV-Produktion kann beispielsweise zusätzliche Ladeleistung freigegeben werden, sofern Fahrzeuge und Betriebsabläufe dies zulassen.

Sinkt die PV-Leistung oder steigt der übrige Standortverbrauch, kann die Ladeleistung angepasst werden. Ein Batteriespeicher kann Energie zwischenspeichern oder kurzzeitig zusätzliche Leistung bereitstellen. Die Fahrzeugverfügbarkeit bleibt dabei die betriebliche Randbedingung: Ein Fahrzeug mit bevorstehender Abfahrt muss trotz energetischer Optimierung rechtzeitig den erforderlichen Ladezustand erreichen.

Lastmanagement für wachsende Flotten

Lastmanagement wird mit zunehmender Zahl an Fahrzeugen besonders relevant. Eine skalierbare Systemarchitektur sollte deshalb nicht nur die aktuelle Ausbaustufe, sondern auch zusätzliche Ladepunkte und Fahrzeuge berücksichtigen.

• ausreichende Mess- und Kommunikationsinfrastruktur
• erweiterbare Steuerungs- und Backend-Systeme
• Integration zusätzlicher Ladepunkte und Leistungselektronik
• Anpassung von Priorisierungsregeln an neue Touren und Betriebsmodelle
• Schnittstellen zu Energie-, Gebäude- oder Flottenmanagementsystemen

So kann die Ladeinfrastruktur mit der Flotte wachsen, ohne dass die Steuerungslogik bei jeder Erweiterung grundsätzlich neu aufgebaut werden muss.

Welche Daten und Schnittstellen braucht ein Lastmanagement?

Wie intelligent ein Lastmanagement steuern kann, hängt wesentlich davon ab, welche Informationen zuverlässig verfügbar sind und welche Systeme miteinander kommunizieren können.

• aktuelle Leistung am Netzanschlusspunkt beziehungsweise relevante Standortmesswerte
• Status und verfügbare Leistung der Ladepunkte
• Fahrzeug- beziehungsweise Ladevorgangsdaten, soweit technisch verfügbar
• Ladezustand oder benötigte Energiemenge, soweit vom Fahrzeug beziehungsweise System bereitgestellt
• geplante Abfahrtszeiten und betriebliche Prioritäten
• optional PV-Erzeugung, Batteriespeicher, Tarife oder weitere Energiemanagementdaten

Welche Daten tatsächlich verfügbar sind, hängt von Fahrzeugen, Ladehardware, Kommunikationsprotokollen und den eingesetzten Backend- beziehungsweise Flottenmanagementsystemen ab. Diese Schnittstellen sollten deshalb bereits in der Planungsphase geprüft werden.

Repower als Partnerin für intelligentes Laden

Bei grösseren E-LKW- und E-Bus-Ladeparks greifen Netzanschluss, elektrische Verteilung, Ladehardware und Steuerung eng ineinander. Lastmanagement sollte deshalb nicht erst nachträglich ergänzt, sondern bereits bei der Dimensionierung der Ladeinfrastruktur berücksichtigt werden.

Repower begleitet Ladeinfrastrukturprojekte von der Standort- und Machbarkeitsanalyse über Netzanschlussprüfung und Engineering bis zur Umsetzung und Inbetriebnahme. Dabei können Netzanschluss, Ladeinfrastruktur und Last- beziehungsweise Energiemanagement als Gesamtsystem betrachtet werden.

Sie planen einen Ladepark für E-LKW oder E-Busse?

Prüfen Sie frühzeitig, wie Energiebedarf, Ladefenster, Netzanschluss und Lastmanagement zusammenspielen. So lässt sich die verfügbare Leistung gezielt nutzen und die Ladeinfrastruktur auf den tatsächlichen Betrieb auslegen.

Fazit: Nicht maximale Ladeleistung, sondern Fahrzeugverfügbarkeit zählt

Lastmanagement macht aus mehreren einzelnen Ladepunkten ein steuerbares Gesamtsystem. Es sorgt dafür, dass die verfügbare elektrische Leistung dort eingesetzt wird, wo sie betrieblich benötigt wird.

Gerade bei E-LKW mit unterschiedlichen Rückkehrzeiten, Energiebedarfen und Abfahrtszeiten muss nicht jedes Fahrzeug gleichzeitig mit maximaler Leistung laden. Entscheidend ist, dass die benötigte Energie rechtzeitig im Fahrzeug verfügbar ist.

Statisches Lastmanagement kann eine klare Leistungsgrenze zuverlässig einhalten. Dynamisches Lastmanagement geht einen Schritt weiter, indem es die aktuelle Standortlast und – je nach System – weitere Informationen in die Steuerung einbezieht. In Verbindung mit Priorisierung, PV, Batteriespeichern und Energiemanagement entsteht eine flexible Grundlage für wachsende elektrische Flotten.

Quellen und weiterführende Informationen

• Bundesamt für Energie (BFE): Informationen und Studien zur Elektrifizierung des Schwerverkehrs.

• Repower: E-Mobilität und Ladeinfrastruktur für E-LKW und E-Busse.

• Repower: Praxisprojekt Logistikzentrum Villmergen.

• Projekt Flughafen Zürich AG