Vad är lastbalansering (load management) vid elbilsladdning?

När du vill ladda flera elbilar samtidigt är det oftast inte laddaren som sätter gränsen utan byggnadens elkapacitet. Ett flerbostadshus, en arbetsplats eller ett köpcentrums parkering har en begränsad abonnerad effekt; om alla laddare körs med full effekt samtidigt löser huvudsäkringen ut eller transformatorn överbelastas. Det är precis det problemet som lastbalansering (load management) löser.

Vad är lastbalansering (load management)?

Lastbalansering är en styrmetod som fördelar effekten smart mellan flera laddare utan att anläggningens tillgängliga elkapacitet överskrids. Systemet övervakar hela tiden den totala effekt som tas ut och balanserar den genom att höja eller sänka strömmen (ampere) som laddarna levererar. På så sätt håller sig den totala förbrukningen inom anläggningens säkra gräns, även när antalet bilar som laddar samtidigt ökar.

Kort sagt handlar lastbalansering om att dela på effekten. När en enda bil laddar kan den få mer effekt; när en andra och en tredje bil ansluts till samma ledning fördelar systemet automatiskt effekten mellan dem. Ingen bil tar ut så mycket att elnätet riskeras.

Varför behövs det? Sambandet mellan effekt (kW) och kapacitet

kW anger laddningens effekt, alltså hastigheten; kWh är mängden energi som överförs till bilen. Även en anläggnings abonnerade effekt är begränsad och anges i kW (eller kVA). Till exempel kan en enda AC-laddbox på 22 kW använda en betydande del av den tillgängliga kapaciteten i en mindre byggnad.

När flera laddpunkter installeras blir kalkylen snabbt svårare. Om fem laddboxar på 22 kW körs med full effekt samtidigt uppstår ett effektbehov på 110 kW. De flesta flerbostadshus och mindre företag klarar inte det med sin abonnerade effekt. Utan lastbalansering vore den enda lösningen en dyr höjning av abonnemanget eller en investering i en ny transformator. Tack vare smart fördelning kan den befintliga infrastrukturen behållas.

• Förhindrar att huvudsäkringen löser ut och att strömmen går.
• Minskar behovet av en dyr höjning av abonnemanget eller en ny transformator.
• Gör det möjligt att installera fler laddpunkter på samma infrastruktur.
• Ser till att alla bilar laddas säkert och jämnt.
• Förhindrar extra elkostnader som uppstår när effektgränsen överskrids.

Vad är statisk lastbalansering?

Statisk lastbalansering är en metod där den totala effekt som avsätts för laddarna begränsas av ett fast (förinställt) tak. Installationen får till exempel en budget på 40 kW; systemet fördelar dessa 40 kW mellan de anslutna bilarna och överskrider aldrig gränsen.

Med det här upplägget vet laddarna inte hur mycket effekt resten av byggnaden (hiss, belysning, luftkonditionering och liknande) tar ut. Budgeten för laddning sätts lågt och säkert, utifrån det ögonblick då byggnadens övriga laster är som högst. Statisk lastbalansering är enkel att installera och kräver ingen extra mätare, men eftersom den inte kan använda ledig kapacitet i nätet är effektiviteten begränsad.

Vad är dynamisk lastbalansering?

Dynamisk lastbalansering är en mer avancerad metod som via en ström- eller energimätare (smart mätare) vid anläggningens huvudintag hela tiden läser byggnadens faktiska förbrukning och i realtid för över den lediga kapaciteten till laddarna.

Mitt på dagen, när luftkonditionering och maskiner är igång på en arbetsplats, får laddningen till exempel mindre effekt; på kvällen, när lasterna sjunker, frigörs betydligt mer effekt till samma laddpunkter. När den totala förbrukningen närmar sig abonnemangets gräns sänker systemet automatiskt laddströmmen och höjer den igen när kapacitet blir ledig. Så används den befintliga infrastrukturen på det mest effektiva sättet, både för byggnaden och för bilarna.

Statisk lastbalansering ger laddningen en fast budget; dynamisk lastbalansering läser byggnadens aktuella förbrukning och fördelar den lediga kapaciteten till laddningen i realtid.

Vad är fasbalansering (phase balancing)?

I de flesta företag och större anläggningar i Turkiet levereras elen över tre faser (trefas). En del bilar och laddare tar effekt från en fas (enfas) medan andra använder alla tre faserna samtidigt. Om laddlasten fördelas ojämnt mellan faserna kan en fas överbelastas medan de andra står oanvända, vilket leder till att säkringar löser ut och att kapaciteten används ineffektivt.

Fasbalansering fördelar laddlasten så jämnt som möjligt mellan de tre faserna så att ingen fas överbelastas. Smarta system för lastbalansering optimerar fördelningen utifrån vilken bil som tar effekt från vilken fas och hjälper dig att få ut så mycket som möjligt av den tillgängliga kapaciteten.

OCPP:s och CSMS:s roll i lastbalanseringen

I installationer med många laddare behöver lastbalanseringen en central hjärna. OCPP (Open Charge Point Protocol) är en öppen kommunikationsstandard mellan laddarna och den centrala styrprogramvaran (CSMS). CSMS ser status för alla stationer, ställer in strömgränserna och skickar kommandon för att fördela effekten mellan enheterna.

Laddare med OCPP-stöd kan därmed övervakas på distans, grupperas och styras med smarta laddprofiler. Administratören kan centralt sätta upp scenarier som att prioritera laddning på nattaxa, sänka effekten vissa timmar eller ge olika fordonsgrupper olika gränser. Bemis OCPP-kompatibla modeller är utformade för just den här typen av fjärrstyrning och smart styrning.

Lokal och molnbaserad lastbalansering

Lastbalansering kan arbeta på två nivåer. Vid lokal lastbalansering kommunicerar enheterna med varandra i anläggningens eget nätverk och delar på effekten; balanseringen fortsätter även om internet går ner. Vid moln- eller CSMS-baserad styrning tar den centrala programvaran hand om bredare funktioner som fakturering, rapportering och fjärrstyrning. Robusta installationer använder oftast båda nivåerna tillsammans.

Exempel: många bilar med begränsad abonnerad effekt

I garaget till ett flerbostadshus vill man installera 6 laddboxar på 11 kW, men byggnaden kan bara avsätta en effektbudget på 33 kW till laddning. Utan lastbalansering skulle de 6 enheterna vid full effekt samtidigt skapa ett effektbehov på 66 kW, dubbelt så mycket som byggnadens kapacitet; det är inte möjligt.

Med dynamisk lastbalansering fungerar det så här: om bara 1 bil är ansluten sent på natten kan den få nästan hela 11 kW. När 3 bilar ansluts samtidigt delas 33 kW i tre, så att varje bil får ungefär 11 kW. Om 6 bilar ansluts på en gång ger systemet varje bil i genomsnitt cirka 5,5 kW; bilarna laddas lite långsammare, men alla laddas säkert och samtidigt. Gränsen på 33 kW överskrids aldrig. När bilarna är färdigladdade och kör iväg flyttas den frigjorda kapaciteten automatiskt till de bilar som fortfarande laddar.

Vilka installationer kräver lastbalansering?

• Parkeringar i flerbostadshus och bostadsområden: platser där många lägenheter delar på ett begränsat gemensamt abonnemang.
• Parkeringar vid arbetsplatser och kontor: installationer där de anställdas bilar laddas samtidigt under dagen.
• Köpcentrum, hotell och kommersiella parkeringar: platser med mycket trafik och varierande efterfrågan.
• Laddcenter för fordonsflottor: depåer där många fordon laddas samtidigt vid bestämda tider.
• Alla installationer med flera laddpunkter på samma abonnemang: varje plats där den totala efterfrågan kan överskrida gränsen.

I en fristående villa med en enda laddbox är lastbalansering inte nödvändig; men i alla situationer där två eller fler laddpunkter delar på samma abonnemang är lastbalansering i praktiken ett måste.

Att välja rätt utrustning

För att dra nytta av lastbalansering måste laddarna vara modeller med kommunikationsförmåga som kan ändra sin strömgräns på distans. Bemis Type 2-AC-laddboxar (3,7–22 kW) och CCS2-DC-snabbladdningsenheter erbjuder alternativ som passar installationer med flera laddare och smarta laddscenarier; modeller med OCPP-stöd kan integreras i central styrning och dynamisk balansering.

Bemis E-V Charge är en tillverkare i Bursa (Turkiet) med egen fabrik och stöder med sin CE-märkta utrustning med IP65–IP66-skydd projekt i olika skala, från flerbostadshus till fordonsflottor. Det sundaste sättet att välja rätt laddare, kabel och arkitektur är att planera installationens effektbudget och antal bilar från början.

Sammanfattning

Lastbalansering är nyckeln till att ladda flera bilar säkert utan att överskrida en begränsad elkapacitet. Statisk balansering ger laddningen ett fast tak, medan dynamisk balansering läser byggnadens faktiska förbrukning och använder ledig kapacitet i realtid. Tillsammans med fasbalansering och styrning via OCPP och CSMS kan installationer med många laddare byggas ut utan dyra investeringar i infrastruktur.