Virtuelle Steuerung als Energiemanagement-System (Quelle: Planungsbüro Jansen GmbH)
Das Planungsbüro Jansen ist seit über 20 Jahren Spezialist für Elektrofachplanung in Industrie, Gewerbe, öffentlichen Bauten und hochwertigen Wohngebäuden. Im vergangenen Jahr hat das Unternehmen aus Rheurdt am Niederrhein seine Dienstwagenflotte größtenteils auf Elektrofahrzeuge umgestellt. Dank steuerlicher Vorteile ein Win-win für Unternehmen und Mitarbeitende, die das auch gerne angenommen haben. Außerdem ist Projektleiter Niklas Jansen selbst überzeugt von Elektromobilität, kennt aber auch die Herausforderungen: „Wir wollen zeigen, dass es funktioniert. Gerade Unternehmen in unserer Größe tun sich vielerorts immer noch schwer mit der Umstellung.” Grund dafür sind oft nicht die Fahrzeuge selbst, sondern die benötigte Infrastruktur. Auch die Elektroplaner mussten hier investieren: 23 neue Ladesäulen auf dem Firmengelände wurden installiert und waren der Auslöser, ein Energiemanagement-System (EMS) einzuführen.
Sicher laden, Lastspitzen vermeiden
Ein EMS wird schon deshalb benötigt, weil die Ladestationen in Summe einen stark schwankenden Großverbraucher darstellen. Laden alle Fahrzeuge gleichzeitig mit voller Leistung, kommt es zu einer Überlastung, die aus Sicherheitsgründen vermieden werden muss. Aber auch wenn diese Leistung nicht erreicht wird, lohnt es sich, Lastspitzen im Auge zu behalten. Denn für Großkunden setzt sich der Strompreis aus einem Arbeitspreis (pro kWh) und einem Leistungspreis, also der höchsten bezogenen Leistung, zusammen. Dieser Leistungspreis fällt auch dann an, wenn einmalig im Abrechnungszeitraum für 15 min. eine Lastspitze erreicht wird und ist ein erheblicher Kostenfaktor. Eine Lastverschiebung, die beispielsweise Fahrzeuge nacheinander lädt, lastet das Netz gleichmäßiger aus und spart dem Stromkunden mitunter viel Geld. Ein unkontrolliertes Laden von Fahrzeugen sollte also aus wirtschaftlichen Gründen vermieden werden.
Virtuelle Steuerung als schlanke Individual-Lösung
Als Elektroplaner kennt N. Jansen natürlich diese Problematik. Eine Lösung zu finden, war dennoch nicht einfach. „Wir haben uns einige Systeme am Markt angeschaut. Kommen jedoch individuelle Anforderungen dazu, stoßen viele dieser Lösungen an ihre Grenzen. In unserem Fall war beispielsweise ein Wunsch, dass unsere Mitarbeiter individuell eingreifen und Ladeleistungen temporär erhöhen können. Zudem bestand die Anforderung, die Leistung zwischen zwei Gebäuden zu begrenzen. Die meisten Systeme gehen jedoch nur von einem Messpunkt aus“, erinnert sich N. Jansen. Hier wurde klar, dass eine Lösung nach Maß individuell programmiert werden sollte.
Die Entscheidung fiel schlussendlich auf Logiccloud, eine „Software Defined Automation-Plattform“, die es ermöglicht, solche Digital-Lösungen schnell und wirtschaftlich umzusetzen. Durch eine vollständige Virtualisierung von Steuerungs- und Regelungssystemen bietet die Plattform eine zukunftsorientierte Alternative zu traditionellen, kostspieligen SPS-Hardwarelösungen. Auf der Hardwareseite musste lediglich ein Kontron Pi-Tron 4 installiert werden, ein schlanker industrietauglicher Einplatinenrechner auf Basis eines Raspberry-PI, auf dem die virtuelle SPS läuft. Dieser kommuniziert über Modbus-TCP mit den Ladesäulen, den Wechselrichtern der PV-Anlage und der Wärmepumpe des Bürogebäudes.
Alternativ könnte das System aber auch in einer Cloud, wie beispielsweise Azure oder AWS, laufen. In dieser Anwendung war aber eine lokale Instanz gefragt, um auch ohne Internetverbindung auf die Ladesäulen zugreifen zu können. Trotzdem profitiert auch diese Edge-Lösung von der Cloudplattform der virtuellen SPS.