WO2019201771A1 - Ladestation und verfahren zum laden von elektrofahrzeugen - Google Patents

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WO2019201771A1
WO2019201771A1 PCT/EP2019/059418 EP2019059418W WO2019201771A1 WO 2019201771 A1 WO2019201771 A1 WO 2019201771A1 EP 2019059418 W EP2019059418 W EP 2019059418W WO 2019201771 A1 WO2019201771 A1 WO 2019201771A1
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charging
storage capacity
power
equivalent storage
charging station
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PCT/EP2019/059418
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Johannes BROMBACH
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Wobben Properties Gmbh
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Definitions

  • the present invention relates to a charging station for charging electric vehicles. Moreover, the present invention relates to a method for charging electric vehicles by means of a charging station.
  • Charging stations are known and serve to charge several electric vehicles. This is particularly about charging stations, which can load many electric vehicles in parallel, ie at the same time or at least overlapping in time, such as 10 or more electric vehicles. Such charging stations require a corresponding amount of power and can therefore have their own network connection point, via which they are connected to an electrical supply network in order to obtain this power. Especially with increasing demand for ways to charge electric vehicles, also increases the power requirements for such charging stations. Accordingly, the network connection point of the respective charging station and the adjoining section of the electrical supply network must be designed for a corresponding power supply. In this case, however, limits can be quickly reached which relate to the grid connection point, in particular the relevant section of the electrical supply network. In order to still be able to transmit sufficient or even more power, the corresponding grid connection point or the affected section of the electrical supply network would have to be correspondingly designed or possibly extended, which may result in regularly expensive construction measures.
  • the performance and thus size of such a charging station may be limited to an undesirably low value if such costly construction measures are to be avoided.
  • the electrical supply network is not adjusted, the additional installation of powerful charging stations can result in a heavy load or even weakening of the electrical supply network.
  • German Patent and Trademark Office has in the priority application for the present PCT application the following state of the art research: US 2013/0229149 A1; US 2014/0139188 A1; WO 2016/120240 A1; "A virtual power plant management model based on electric vehicle charging infrastructure distribution”; Musio, M., et al., Demand Side Management: Demand Response, Intelligent Energy Systems, and Smart Loads, P. Palensky et al .; "Hierarchical microgrid energy management in office building", Xiaolang Jin et al.
  • the present invention is therefore based on the object to address at least one of the problems mentioned.
  • a solution should be proposed to create a powerful charging station, while at the same time the lowest possible weakening of the electrical supply network. It would be particularly desirable to even support the electrical supply network.
  • At least an alternative solution to known solutions should be proposed.
  • a charging station according to claim 1 is proposed.
  • Such a charging station is intended for charging electric vehicles.
  • it can charge several electric vehicles, in particular 10 or more electric vehicles, at the same time or at least overlapping in time.
  • the charging station comprises a network connection point for exchanging electrical power with an electrical supply network. Electrical power is thus drawn from this grid connection point, but it is also possible to feed electrical power into the electrical supply network via it, so that there is a general discussion here of the exchange of electrical power.
  • At least one charging terminal is provided for charging an electric vehicle.
  • a loading terminal of which preferably several are present, can be designed in particular as a charging station.
  • Such a charging terminal is then intended to charge at least one electric vehicle directly.
  • such a loading terminal has at least one charging cable via which the charging terminal is connected to an electric vehicle to be charged, and then to charge the electric vehicle via this charging cable.
  • a control device for controlling the charging station is provided.
  • Such a control device is provided especially for higher-level control of the charging station, as will be explained below.
  • the particular actual charging of a single electric vehicle by the relevant loading terminal can also be controlled by the control device, but it can also be controlled locally by the respective loading terminal. Possibly.
  • the loading terminal receives guide values or desired values from the control device.
  • the controller is especially prepared to determine an equivalent storage capacity.
  • Such equivalent storage capacity describes a value corresponding to a storage capacity of an equivalent electrical storage that can receive or dispense as much energy as the charging station can accept or dispense by changing its received or dispensed power for a predetermined support period.
  • the equivalent storage capacity thus describes an energy value that can be delivered over a predetermined support period.
  • the controller is also prepared to transmit the particular equivalent storage capacity to a receiver outside the charging station.
  • the charging station in particular the control unit, for transmitting the equivalent storage capacity to a receiver outside the charging station has a transmission interface, in particular a data terminal, a line connection to the receiver, or a transmitting and receiving unit for operating a radio link to the receiver
  • the controller or other element of the charging station may have a corresponding data terminal, or may have or make a corresponding line connection to the receiver, or a radio link to the receiver.
  • the control device and thus the charging station thus determines the equivalent storage capacity and transmits this value to an external receiver.
  • Such an external receiver is in particular an operator of the electrical supply network, ie a network operator or a control device which controls the network area of a network operator and can also be referred to as a secondary controller or network controller.
  • a control device with direct detection of grid sizes, in particular a frequency is conceivable and can be referred to as a primary controller.
  • the equivalent storage capacity could also be provided to a power marketer who uses the equivalent storage capacity to manage his balancing group.
  • the information could, for example, be provided to it via a transmission interface so that the transmission interface is made available to it in so far.
  • the charging station reports via its control device that it has an equivalent storage capacity of 10 kWh over a certain period of support of, for example, 5 minutes
  • the network operator knows that it will supply the power to this charging station as needed for this support period of the exemplary 5 minutes can reduce without the charging station thereby loses its functionality.
  • the charging station can thus continue the charging of electric vehicles carried out at the moment to the same extent.
  • a power reduction of up to 150 kW could therefore be carried out for the 5 minutes.
  • This power could be used by the grid operator for necessary support tasks, such as balancing a short-term increase in power requirements.
  • the grid operator may have a large amount of available backup power.
  • the network operator or even a direct marketer or network controller or secondary controller, can be provided with a value which can be planned well, and which also enables better energy planning over the period of support than the indication of an instantaneous power value.
  • control device is prepared for the equivalent storage capacity at least as a function of a charging situation of the at least one charging terminal and optionally also in dependence a current storage capacity of at least one electrical storage of the charging station, if any, and / or in dependence on an operating point of the at least one further controllable consumer to determine.
  • the charging situation of at least one loading terminal describes in particular how much power is being charged at the moment at the loading terminal. This preferably includes the extent to which this charging process can also be reduced or even terminated or can be interrupted.
  • the charging power can also be divided over the charging process into a fixed and a variable part, wherein the values can be variable over the charging process. For example, if a very empty car is loaded, there is a need for fast charging. If a higher state of charge is reached, a larger part of the charging power can be variable, without causing the car to be loaded greater disadvantages.
  • an electrical memory may also be provided in the charging station, which may also be designed as an electrical pre-charge memory. Such an electrical memory also has a current storage capacity, ie how much energy is stored and retrievable in it. This actual current storage capacity can then possibly be taken into account when determining the equivalent storage capacity.
  • the operating point of another controllable consumer is also taken into account in order to determine the equivalent storage capacity.
  • a controllable consumer for example, a thermal Memory, including a cold store, although its functionality requires some power, but can be increased or decreased in the short term, which can be compensated especially by its operation, namely, especially the thermal capacity.
  • Even such a consumer has an operating point that indicates how much electrical power is consumed at the moment.
  • a positive equivalent storage capacity and / or a negative equivalent storage capacity can be determined and transmitted.
  • the positive equivalent storage capacity indicates here how much energy can additionally be fed into the electrical supply network, or how much energy a withdrawal from the electrical supply network can be reduced. In any case, this is thus an energy that the electrical supply network can additionally have available compared to the current state.
  • the electrical supply network or its network operator thus additionally has this amount of energy available in order to counteract a short-term increase in the power requirement in the electrical supply network.
  • the negative equivalent storage capacity indicates how much additional energy can be consumed from the electrical supply network, or how much energy can be reduced to feed into the electrical supply network. Accordingly, this is an amount of energy that can be used by the electrical supply network or its network operator if there is a shortage of power.
  • the consideration of the equivalent storage capacity is also based on the idea that this is storable energy, which is therefore not consumed less or in addition, but only at a different time is consumed.
  • This energy can therefore be disposed of as an energy buffer or it can be used in this sense. In particular, it can represent a kind of instantaneous reserve or minute reserve.
  • a current charging power but with the one or more electric vehicles are charged is subdivided into a minimum charging power, an available charging power and optionally an additional charging power.
  • the minimum charging power indicates a charging power below which the current charging power should not drop. However, if the charging power can be reduced, this should not be done to zero, but it should at least continue to be charged with this minimum charging power. This should not be fallen below.
  • the available charging power is the charging power by which the current charging power can be reduced. Accordingly, the current charging power is composed of the sum of the minimum charging power and the available charging power.
  • an additional charging power is taken into account, this is the one by which the current charging power can be increased. This is based on the idea that in that case the electric vehicle in question is not charged at maximum speed, ie not with the theoretical maximum charging power, but that the charging power still has potential for increasing, namely an increase by the additional charging power.
  • the positive equivalent storage capacity be determined as a function of the minimum charging power. Starting from the current operating point, therefore, a power can be activated by reducing this charging power to the minimum charging power. That would also correspond to the available charging power by which the current power can be reduced.
  • the negative equivalent storage capacity is determined as a function of the additional charge power.
  • the charging power can therefore be increased by the additional charging power and accordingly more power can be taken from the electrical supply network.
  • the value of this can be determined by the negative equivalent storage capacity.
  • control device is prepared to receive a specification of an equivalent storage capacity from the outside, in particular by a network operator, and to control the charging station in such a way that the predetermined equivalent storage capacity is reached or to output information which is equivalent Storage capacity can be offered instead, if the specified can not be fully achieved.
  • the charging station is thus prepared to not only to provide equivalent storage capacity, but also to provide or absorb appropriate energy.
  • the control device can control, in particular, the loading terminals, additional consumers and / or the electrical store so that this energy can be provided or received.
  • a period of an instantaneous reserve a period of a primary regulation, a period of a secondary regulation, a period of a positive or negative minute reserve, or a period of balancing cycle management is used as the predetermined support period.
  • Such regulations or control effects of the instantaneous reserve, primary regulation, minute reserve or secondary regulation are known in principle and also their times.
  • a corresponding regulation or a corresponding control effect can be provided by the charging station.
  • the period of an instantaneous reserve is in particular a period of up to 10 seconds.
  • the period of a primary control is in particular in the range of 10 to 30 seconds.
  • a period of secondary control is in particular in the range of 30 seconds to 5 minutes.
  • a period of positive or negative minute reserve is in particular in the range of 5 minutes to 15 minutes.
  • a period of balancing cycle management is in particular in the range of 15 minutes to one hour.
  • the determination of the equivalent storage capacity is based on a known, expected and / or predicted charging power profile. This is based in particular on the recognition that most electric vehicles or their batteries have known charging characteristics. It is often the case that it can be charged at the beginning with a high power or with high currents, whereby their value decreases with increasing time. Such a characteristic is usually independent or substantially independent of the respective loading terminal which carries out the charge.
  • an emergency storage capacity is determined, which is one of the amount increased, in particular maximum equivalent Specifies storage capacity, which relates in particular to an equivalent storage capacity, which results when the charging capacity to be considered as well as the minimum load capacity is taken into account. Therefore, if, in particular for determining the equivalent storage capacity, a reduction of the charging power to zero is taken into account, or even a reduction to a negative value, at which power is taken from the at least one electric vehicle.
  • an emergency storage capacity can be determined and also communicated to the external receiver, especially the network operator. It is then clear to what extent a performance can be maximally activated, and that nevertheless should normally be omitted. For example, it may be contractually regulated under what circumstances and / or how often such an emergency storage capacity can be accessed.
  • the electrical supply network is offered a support performance, in particular an instantaneous reserve, primary regulation, positive or negative minute reserve or a secondary regulation.
  • this equivalent storage capacity basically indicates a storage capacity of a pre-charge memory or similar memory, without this memory or Vorlade Eat must be present in the full size.
  • this equivalent storage capacity may vary depending on many circumstances and constraints. Nevertheless, the idea is to have a storage capacity as available from an actual memory and depending on this, a support power can then be fed in or removed. So it can be offered a support performance. Whether this will actually be retrieved, ie actually the memory underlying the memory is unloaded or loaded, does not arise from this. Only the possibility is offered and already that can be very important for the network operator. He especially knows what kind of behavior he can expect.
  • a slower reaction time can also have a stabilizing effect on the electrical supply network.
  • This is also based in particular on the recognition that conventional power plants which use directly coupled synchronous generators will decline in their dominance in the electrical supply network, whereas so-called decentralized feeders, in particular wind turbines and photovoltaic cells, will increase.
  • decentralized feeders in particular wind turbines and photovoltaic cells
  • the proportion of charging stations will increase and therefore advantageously such charging stations can be involved in the regulation or stabilization of the electrical supply network.
  • the charging station is an advantageous aspect that this can be adjusted to different types of control or emulate them. Especially with the offer of the mentioned regulations an emulation is provided.
  • the control device is prepared, in particular as a function of the equivalent storage capacity, to control the charging of the at least one electric vehicle, to predefine at least one charging target value or one available charging power to the relevant charging terminals.
  • the equivalent storage capacity can be activated if necessary.
  • a central control is preferably carried out by the control device, whereas the specific control of individual charging operations can be controlled by the loading terminals. For this purpose, however, they can receive setpoints for a power to be fed in.
  • the control device controls a storage or removal of electrical power of the at least one electrical store, provided that one is present in the charging station.
  • the control of such a memory is particularly preferably carried out centrally by the control device. It can thus also directly control the removal of power from the electrical supply network, possibly also controlling the feeding of electrical power from the electrical storage.
  • control device also carries out the replacement of electrical power via the grid connection point, thus controlling this process. This can be done especially with knowledge of the remaining information or the other control steps carry out. You can, for example, directly control the removal of power from the electrical storage and to directly control the feeding of electrical power into the electrical supply network.
  • control device is also prepared to control the activation of the at least one controllable consumer.
  • control device can reduce, for example, the power consumption of a controllable load by specifying there a corresponding setpoint.
  • the actual functioning of the controllable consumer with regard to its original purpose is preferably carried out by the controllable consumer himself, but taking into account a specification by the control device of the charging station. Such a specification can be, for example, a maximum power to be input for a certain period of time.
  • control operations can thus also be centrally controlled by the control device, at least coordinated.
  • a method for controlling a charging station is also proposed.
  • the method operates as described above in connection with embodiments of the charging station.
  • the method operates as described in the context of the control device, whereby it is also conceivable that the control device does not necessarily have to be used.
  • the method uses a charging station according to one of the embodiments described above.
  • Figure 1 shows schematically a charging station which is connected to an electrical supply network.
  • FIG. 1 thus shows a charging station 200 with a first and a second charging terminal 201, 202.
  • the first and the second charging terminal 201, 202 are fundamentally also representative of further charging terminals.
  • the first charging terminal 201 forms one which is also suitable for high charging powers, in particular for fast-charging services
  • the second charging terminal 202 forms a normal charging terminal. terminal is.
  • the second loading terminal 202 is designed like the first loading terminal 201 and in particular also has a quick-loading capability.
  • Each charging terminal can alternatively also be called a charging point. This therefore applies to both the first and the second loading terminals 201, 202.
  • an actual electrical pre-charge reservoir 204 is provided in the charging station 200.
  • This optional pre-charge memory 204 may provide extra power to charge electric vehicles, especially when needed.
  • the pre-charge memory 204 can supply an additional charging power to at least one charging terminal, that is to say the exemplary first charging terminal 201 and / or the second charging terminal 202. This can best be provided if there is a short-term high demand for charging power at one or more loading terminals 201, 202 in particular. It should be repeated here that the two loading terminals 201, 202 can be representative of many loading terminals. Thus, for example, if 20 loading terminals are provided, a high power requirement can arise, especially if many or all of these 20 charging terminals are used by way of example. Even when using a fast charge or many fast charges, a high power requirement for charging may arise.
  • the charging station 200 also has a service area possibly with a conventional gas station, so a gas station for refueling fossil fuels.
  • This service area is characterized here as a rest stop 206 and forms a further consumer who is at least partially controllable.
  • the partial controllability refers to the fact that some elements are controllable, such as a heater for heating the building, others are not controllable, such as an elevator or kitchen appliances in the service area.
  • a thermal storage 208 is further illustrated.
  • This thermal storage 208 can heat up or a storage medium with a corresponding input of power and release this heat as needed, for example as heating air or as hot water.
  • the storage medium such as water
  • heat up and hot water can then be removed especially in the upper part of a hot water tank of the thermal storage 208 as needed. Then it is usually reheated.
  • heating is not carried out in spite of removal of hot water at first, this initially has no or no appreciable effect, because initially such a hot water storage tank is used. rather regularly filled with cold water only at the bottom, which is then heated.
  • the upper area does not reach the filled cold water at the moment, so that the hot water extraction is not or hardly affected, even if the refilled cold water is not heated immediately.
  • thermal storage 208 is the charging station via a network connection point 210 and, for example, a transformer 214 to an electrical supply network 216 connected.
  • a disconnecting switch is shown, which is naturally closed during normal operation.
  • a separate consumer network connection point 211 may be provided, if also for the loading terminals 201 and 202 and optionally the optional Vorlade arrived 204 a Ladenetzan gleichtician 212 is provided. Also, the consumer grid connection point 211 and the charging grid connection point 212 are illustratively provided with a circuit breaker, and these circuit breakers are also normally closed and shown open for illustrative purposes only.
  • the network connection point 210 may be split into the consumer network connection point 211 and the charging network connection point 212, or the consumer network connection point 21 1 and the charging network connection point 212 are each actually independent network connection points, so that the network connection point 210 would be dispensable. However, it is also contemplated that only the grid connection point 210 is present and above, without the consumer grid connection point 211 and the charging grid connection point 212, the entire charging station is connected to the electrical supply network 216.
  • the use of only one network connection point, namely the network connection point 210 comes into consideration when the charging station including the rest area and other consumers such as the thermal storage 208 are completely redesigned and built.
  • this is connected to the electrical supply network 216 via a network connection point such as the consumer network connection point 211.
  • a network connection point such as the consumer network connection point 211.
  • an infrastructure for charging electric vehicles then be provided? complements, so in particular loading terminals such as the first and second loading terminals 201, 202 supplemented, and possibly also the Vorlade Grande 204, it may be provided for this purpose, an additional network connection point as the Ladenetzan gleichtician 212.
  • the charging station 200 derives from the electrical supply network 216 a network power 220 which is distributed to all consumers of the charging station 200, namely to the first charging terminal 201, the second charging terminal 202, the rest area 206 and the thermal storage 208. Is also the optional Vorlade Eat 204 present, this can also receive power from the network power 220, and this may also be a negative proportion, so if the pre-charge memory does not save power, but aus acknowledgedt. Accordingly, power flows are indicated by arrows in FIG.
  • a storage capacity 224 is indicated which the pre-charge storage 204 emits.
  • the network power 220 would have to be increased by the same amount. If, however, the network power 220 is already at its maximum limit at the moment when this increased charging request is made, it can no longer be increased. The additionally required power of the first charging power 221 could therefore not be supplied.
  • the second charging power 222 could be reduced, the first power consumption 226 can be reduced, the second power consumption 228 can be reduced and / or the storage power 224 can be increased.
  • This equivalent storage capacity indicates a storage capacity of a virtual Vorlade Boulevards.
  • the second loading terminal 202, the pre-charge storage 204, the service area 206 and the thermal storage 208 are combined to form a virtual pre-charge storage 230.
  • the virtual pre-charge memory 230 is characterized in particular by the fact that it can not actually, or by the actual Vorlade Grande 204 only partially, store energy and can absorb or deliver power accordingly, but that he can change a power flow.
  • the reduction of power consumption At the output of the actual memory of the virtual Vorlade Grande occurs the reduction of power consumption.
  • the exemplarily mentioned increased power requirement of the first charging power 221 can be realized in that the virtual pre-charging memory 230 receives the corresponding power less according to the increased power requirement of the first charging power 221, ie consumes less.
  • the virtual precharge memory actually outputs positive power, namely, when the output memory power 224 of the actual precharge memory 204 is correspondingly large.
  • the reduction of the performance of the pre-charge memory means that even after the reduction, power is still consumed and consumed by the elements of the virtual pre-charge memory 230, only less than before.
  • an equivalent storage capacity is determined. This basically only takes into account the potential by which the power consumption of the virtual pre-charge memory 230 can be reduced and relates this to the predetermined charging period, for example the period for which said increased power requirement of the first charging power 221 exists. Depending on the predetermined charging period, this equivalent storage capacity can then be determined from how much power the second charging power 222 can be reduced by how much the storage power 224 can be increased in the predetermined charging period by how much the first power consumption 226 in the predetermined charging period can be reduced and how much the second consumption power 228 can be reduced in the predetermined charging period.
  • control device 232 All of these calculations of the equivalent storage capacity can be carried out by means of a control device 232 and this control device 232 is here representatively linked to the first and second loading terminals 201, 202 and the optional pre-charging memory 204. This is intended to indicate that the control device 232 is provided especially for these elements of the charging station 200. However, it has been particularly recognized that other consumers such as the rest area 206 exemplified above and also the thermal memory 208, which is also only mentioned by way of example, can be included. Preferably, the controller 232 then performs a control of other such consumers such as the rest area 206 and the thermal storage 208 through.
  • the control device 232 may also be provided for feeding electrical power into the electrical supply network 216 and, in particular, for controlling or having a bidirectional inverter. Via such a bidirectional inverter, electrical power can thus be taken from the electrical supply network 216 and also be fed in. This is suggested for any embodiments.
  • the charging station is coupled via a bidirectional inverter to the electrical supply network, in order to selectively remove electrical power from the electrical supply network and to feed electrical power into the electrical supply network.
  • a bidirectional inverter it is also possible, for example, to set a reactive power when removing electrical power as well as when supplying electrical power.
  • the first charging power 221 can correspond at most to the grid power 220, if appropriate plus the power which the pre-charging store 204 can supply, if it is present.
  • the first charging power 221 is not limited to the power which the charging network connection point 212 can deliver, if necessary plus the storage capacity 224, but instead power sourced via the consumer grid connection point 211 may be added, at least in part.
  • the topology of Figure 1, shown schematically, does not show such a compound, but it may be present or created.
  • this extension can be achieved via the then newly created Ladenetzan gleichtician 212.
  • this charging grid connection point 212 would limit a power limit for the maximum charging power if no pre-charging memory 204 is present.
  • at least for some short-term high power requirements which are generally only in the range of a few minutes, at least part of the power that is consumed by the other consumers, in particular the service area 206, can be added. All this is especially planned and controlled by determining the equivalent storage capacity for each predetermined charging period.
  • FIG. 1 also shows a transmitting unit 240 for transmitting the determined equivalent storage capacity to a network operator 242 via a data channel 241, which may be wired or as a radio link.
  • the network operator 242 may control its network, which is indicated only by the control arrows 244 and 246.
  • a distribution network 248 and a transmission network 250 are indicated, which are shown symbolically coupled by a high-voltage transformer 252.
  • the supply network 216 can be regarded as the upper term for the distribution network 248 and the transmission network 250, or for a total of several such networks.
  • the network operator 242 can now also use the information about the equivalent storage capacity for the control of the networks and let it flow into his planning and then also fall back on an appropriate support by the charging station.
  • the data channel 241 can be operated in both directions.
  • the network operator 242 can thus also give nominal values to the charging station via this data channel 241. This includes, in particular, a requirement for a service such as the provision of an instantaneous reserve, primary regulation, positive or negative minute reserve or secondary regulation.
  • controllable loads, movable loads, each of which can also be referred to as consumers, and possibly real memory are combined to form a virtual pre-charge memory.
  • pre-charging memory for e-mobility fast charging stations can be functionally achieved through the principle of virtual memory.
  • Increasing the capacity of a small pre-charge memory can be achieved by combining controllable and slidable loads into a high-availability network-wide storage system.
  • a network-supporting operation in combination with a pre-charge operation can also be realized if an integrated real memory is present. Even a pre-charge operation without real memory is feasible. It has been taken into account and recognized that network virtual storage acts like real storage, but can be built from controllable and movable loads. This may result in a correspondingly lower availability, but costs for a real pre-charge memory can be saved, at least a pre-charge memory can be made smaller.
  • a provision of additional power is possible, namely by a virtual memory, a consumption shift and / or controllable loads or consumers.
  • the charging power can be divided into a fixed and a variable part.
  • the variable part can be part of the virtual memory.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation (200) zum Laden von Elektrofahrzeugen und die Ladestation (200) umfasst einen Netzanschlusspunkt (210) zum Austauschen elektrischer Leistung mit einem elektrischen Versorgungsnetz (216), wenigstens ein Ladeterm inal, jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs, und eine Steuereinrichtung (232) zum Steuern der Ladestation (200), wobei die Steuereinrichtung (232) dazu vorbereitet ist, eine äquivalente Speicherkapazität zu bestimmen und an einen Empfänger außerhalb der Ladestation (200) zu übertragen, insbesondere an einen Betreiber des elektrischen Versorgungsnetzes (216), einen Netzregler und/oder einen Direktvermarkter, wobei die äquivalente Speicherkapazität einen Wert beschreibt, der einer Speicherkapazität eines äquivalenten elektrischen Speichers entspricht, der so viel Energie aufnehmen oder abgeben kann, wie die Ladestation (200) durch Änderung ihrer aufgenommenen oder abgegebenen Leistung für einen vorbestimmten Stützzeitraum aufnehmen oder abgeben kann.

Description

LADESTATION UND VERFAHREN ZUM LADEN VON ELEKTROFAHRZEUGEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen mittels einer Ladestation.
Ladestationen sind bekannt und dienen dazu, mehrere Elektrofahrzeuge zu laden. Es geht hier besonders um Ladestationen, die viele Elektrofahrzeuge parallel, also gleichzeitig oder zumindest zeitlich überschneidend laden können, wie beispielsweise 10 oder mehr Elektrofahrzeuge. Solche Ladestationen benötigen entsprechend viel Leistung und können dafür einen eigenen Netzanschlusspunkt aufweisen, über den sie mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden sind, um darüber diese Leistung zu beziehen. Besonders bei zunehmendem Bedarf an Möglichkeiten, Elektrofahrzeuge aufzuladen, steigt auch der Leistungsbedarf für solche Ladestationen. Entsprechend muss auch der Netzanschlusspunkt der jeweiligen Ladestation und der sich daran anschließende Abschnitt des elektrischen Versorgungsnetzes auf eine entsprechende Leistungsbereitstellung ausgelegt sein. Hierbei können aber schnell Grenzen erreicht werden, die den Netzanschlusspunkt, insbesondere den betreffenden Abschnitt des elektrischen Versorgungsnetzes betreffen. Um dann dennoch ausreichend oder sogar mehr Leistung übertragen zu können, müsste der entsprechende Netzanschlusspunkt bzw. der betroffene Abschnitt des elektrischen Versorgungsnetzes entsprechend ausgelegt sein oder ggf. erweitert werden, was regel- mäßig kostspielige Baumaßnahmen zur Folge haben kann.
Entsprechend kann die Leistungsfähigkeit und damit Größe einer solchen Ladestation auf einen unerwünscht niedrigen Wert begrenzt sein, wenn solche kostspieligen Baumaßnahmen vermieden werden sollen. Insoweit das elektrische Versorgungsnetz nicht angepasst wird, kann die zusätzliche Installation leistungsfähiger Ladestationen eine starke Belastung oder sogar Schwächung des elektrischen Versorgungsnetzes zur Folge haben.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender PCT-Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: US 2013/0229149 A1 ; US 2014/0139188 A1 ; WO 2016/120240 A1 ; "A virtual power plant management model based on electric vehicle charging infrastructure distribution"; M. Musio et al., "Demand Side Management: Demand Response, Intelligent Energy Systems, and Smart Loads", P. Palensky e al.; "Hierarchical microgrid energy management in an Office building", Xiao- long Jin et al.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zumindest eines der genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, eine möglichst leistungsfähige Ladestation zu schaffen, bei gleichzeitig möglichst geringer Schwächung des elektrischen Versorgungsnetzes. Besonders wünschenswert wäre es, das elektrische Versorgungsnetz sogar zu stützen. Zumindest soll zu bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird eine Ladestation nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Eine solche Ladestation ist zum Laden von Elektrofahrzeugen vorgesehen. Insbesondere kann sie mehrere Elektrofahrzeuge, insbesondere 10 oder mehr Elektrofahrzeuge, zeitgleich oder zumindest zeitlich überlappend aufladen.
Zum Beziehen dafür notwendiger elektrischer Leistung umfasst die Ladestation einen Netzanschlusspunkt zum Austauschen elektrischer Leistung mit einem elektrischen Versorgungsnetz. Über diesen Netzanschlusspunkt wird also elektrische Leistung bezogen, es ist aber auch möglich, darüber elektrische Leistung in das elektrische Versor- gungsnetz einzuspeisen, so dass hier allgemein von Austausch elektrischer Leistung die Rede ist.
Weiterhin ist wenigstens ein Ladeterminal zum Laden eines Elektrofahrzeugs vorgesehen. Ein solches Ladeterminal, von dem vorzugsweise mehrere vorhanden sind, kann besonders als Ladesäule ausgebildet sein. Ein solches Ladeterminal ist dann dazu vor- gesehen, unmittelbar wenigstens ein Elektrofahrzeug zu laden. Anschaulich gesprochen weist ein solches Ladeterminal wenigstens ein Ladekabel auf, über das das Ladeterminal mit einem zu ladenden Elektrofahrzeug verbunden wird, um dann das Elektrofahrzeug über dieses Ladekabel zu laden.
Außerdem ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ladestation vorgesehen. Eine solche Steuereinrichtung ist besonders zum übergeordneten Steuern der Ladestation vorgesehen, wie nachfolgend noch erläutert wird. Das jeweilige konkrete Laden eines einzelnen Elektrofahrzeugs durch das betreffende Ladeterminal kann auch von der Steuereinrichtung gesteuert werden, es kann aber auch lokal von dem jeweiligen Ladeterminal gesteuert werden. Ggf. erhält das Ladeterminal dazu Führungswerte oder Sollwerte von der Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist besonders dazu vorbereitet, eine äquivalente Speicherkapazität zu bestimmen. Eine solche äquivalente Speicherkapazität beschreibt einen Wert, der einer Speicherkapazität eines äquivalenten elektrischen Speichers entspricht, der so viel Energie aufnehmen oder abgeben kann, wie die Ladestation durch Änderung ihrer aufgenommenen oder abgegebenen Leistung für einen vorbestimmten Stützzeitraum auf- nehmen oder abgeben kann. Die äquivalente Speicherkapazität beschreibt also einen Energiewert, der über einen vorbestimmten Stützzeitraum abgegeben werden kann.
Die Steuereinrichtung ist auch dazu vorbereitet, die bestimmte äquivalente Speicherkapazität an einen Empfänger außerhalb der Ladestation zu übertragen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ladestation, insbesondere die Steuereinheit, zum Übertragen der äquivalenten Speicherkapazität an einen Empfänger außerhalb der Ladestation eine Übertragungsschnittstelle aufweist, insbesondere ein Datenterminal, eine Leitungsverbindung zu dem Empfänger, oder eine Sende- und Empfangseinheit zum Betreiben einer Funkverbindung zu dem Empfänger, Somit kann die Steuereinrichtung oder ein anderes Element der Ladestation ein entsprechendes Datenterminal aufweisen, oder eine ent- sprechende Leitungsverbindung zu dem Empfänger, oder eine Funkverbindung zu dem Empfänger aufweisen oder herstellen. Die Steuereinrichtung und damit die Ladestation bestimmt somit die äquivalente Speicherkapazität und überträgt diesen Wert an einen externen Empfänger. Ein solcher externer Empfänger ist insbesondere ein Betreiber des elektrischen Versorgungsnetzes, also ein Netzbetreiber oder auch eine Regeleinrichtung, welche das Netzgebiet eines Netzbetreibers regelt und auch als Sekundärregler oder Netzregler bezeichnet werden kann. Auch eine Regeleinrichtung mit direkter Erfassung von Netzgrößen insbesondere einer Frequenz ist denkbar und kann als Primärregler bezeichnet werden. Die äquivalente Speicherkapazität könnte auch einem Stromvermarkter zur Verfügung gestellt werden, der die äquivalente Speicherkapazität zur Bewirtschaftung seines Bilanzkreises verwendet. Die Informationen könnten ihm bspw. über eine Übertragungsschnittstelle bereitgestellt werden, so dass ihm die Übertragungsschnittstelle in soweit zur Verfügung gestellt wird.
Hierdurch wird ermöglicht, dass der externe Empfänger, also besonders der Netzbetreiber, das Potential zur Leistungsanpassung der Ladestation besser einschätzen kann. Es dürfte zwar regelmäßig ein im Wesentlichen konstanter Leistungsfluss von dem elektrischen Versorgungsnetz über den Netzanschlusspunkt zur Ladestation vorhanden sein, der natürlich auch schwanken kann, in welcher Art und Weise dieser Leistungsfluss aber verändert werden kann, ist dem Netzbetreiber regelmäßig nicht bekannt. Durch diese Angabe der äquivalenten Speicherkapazität erhält er nun aber eine Information, die ihm beim Planen der Leistungs- bzw. Energieverteilung helfen kann.
Meldet also beispielsweise die Ladestation über ihre Steuereinrichtung, dass sie über einen bestimmten Stützzeitraum von beispielsweise 5 Minuten eine äquivalente Speicherkapazität von 10 kWh hat, so weiß der Netzbetreiber, dass er bei Bedarf für diesen Stützzeitraum der beispielhaft genannten 5 Minuten die Leistungszufuhr zu dieser Ladestation entsprechend reduzieren kann, ohne dass die Ladestation dadurch ihre Funktionalität verliert. Die Ladestation kann also trotz einer solchen kurzfristigen Leistungsre- duzierung in gleichem Maße die in dem Moment durchgeführte Ladung elektrischer Fahrzeuge fortsetzen. Im genannten Beispiel könnte also für die 5 Minuten eine Leistungsreduzierung von bis zu 150 kW vorgenommen werden. Diese Leistung könnte der Netzbetreiber entsprechend für notwendige Stützaufgaben verwenden, wie beispielsweise den Ausgleich eines kurzfristigen Anstiegs eines Leistungsbedarfs. Besonders dann, wenn viele Ladestationen eine solche Funktionalität haben, kann sich für den Netzbetreiber eine große verfügbare Stützleistung ergeben.
Durch die Vorgabe einer äquivalenten Speicherkapazität kann dem Netzbetreiber, oder auch einem Direktvermarkter oder Netzregler bzw. Sekundärregler ein gut planbarer Wert an die Hand gegeben werden, der zudem eine bessere Energieplanung über den Stütz- Zeitraum ermöglicht, als die Angabe eines momentanen Leistungswertes.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dazu vorbereitet ist, die äquivalente Speicherkapazität wenigstens in Abhängigkeit einer Ladesituation des wenigstens einen Ladeterminals und optional außerdem in Abhängigkeit einer aktuellen Speicherkapazität wenigstens eines elektrischen Speichers der Ladestation, falls vorhanden, und/oder in Abhängigkeit eines Arbeitspunktes des wenigstens einen weiteren steuerbaren Verbrauchers zu bestimmen.
Die Ladesituation wenigstens eines Ladeterminals beschreibt besonders, mit wieviel Leistung in dem Moment an dem Ladeterminal geladen wird. Das beinhaltet vorzugsweise, inwieweit dieser Ladevorgang auch reduziert oder sogar beendet werden kann bzw. unterbrochen werden kann.
Wird also beispielsweise gerade ein Elektrofahrzeug mit 10 kW aufgeladen, und ist bekannt, dass diese Ladeleistung auch auf beispielsweise 5 kW reduziert werden kann, so ist das eine Information über die Ladesituation. In diesem Bespiel wären somit 5 kW aktivierbar. Weisen beispielsweise vier weitere Ladeterminals eine ähnliche Ladesituation auf, so wären 25 kW aktivierbar. Die in dem Moment aufgebrachte Ladeleistung wäre also um 25 kW verringerbar, so dass diese 25 kW zusätzlich zur Verfügung ständen. Wenn diese 25 kW über einen Zeitraum von 6 Minuten bereitstünden, um ein einfach rechenbares Beispiel zu nehmen, so könnte dies als äquivalente Speicherkapazität von 2,5 kWh interpretiert werden. Sofern keine weiteren Werte hinzukommen, wäre somit eine äquivalente Speicherkapazität von 2,5 kWh bestimmt worden für die beispielhafte Stützzeit von 6 Minuten.
Die Ladeleistung kann auch über den Ladevorgang hinweg in einen festen und einen variablen Teil aufgeteilt werden, wobei die Werte über den Ladevorgang veränderlich sein können. Wird beispielsweise ein sehr leeres Auto geladen, besteht erst mal ein Bedarf am schnellen Aufladen. Ist ein höherer Ladezustand erreicht, kann ein größerer Teil der Ladeleistung variabel sein, ohne dass dem zu ladenden Auto größere Nachteile entstehen. Optional kann in der Ladestation auch ein elektrischer Speicher vorgesehen sein, der auch als elektrischer Vorladespeicher ausgebildet sein kann. Ein solcher elektrischer Speicher weist ebenfalls eine aktuelle Speicherkapazität jeweils auf, also wieviel Energie in ihm gespeichert und abrufbar ist. Diese tatsächliche aktuelle Speicherkapazität kann dann ggf. beim Bestimmen der äquivalenten Speicherkapazität mitberücksichtigt werden. Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass auch der Arbeitspunkt eines weiteren steuerbaren Verbrauchers berücksichtigt wird, um die äquivalente Speicherkapazität zu bestimmen. Ein solcher steuerbarer Verbraucher kann beispielsweise ein thermischer Speicher, einschließlich auch eines Kühlhauses sein, der zwar zu seiner Funktionalität eine gewisse Leistung benötigt, die aber kurzfristig erhöht oder verringert werden kann, was besonders durch seine Funktionsweise, nämlich besonders die thermische Kapazität, ausgeglichen werden kann. Auch ein solcher Verbraucher hat einen Arbeitspunkt, der angibt, wieviel elektrische Leistung in dem Moment verbraucht wird. Besonders kann dazu zusätzlich noch die Information verwertet werden, ob und inwieweit dieser Arbeitspunkt verändert werden kann, also insbesondere wie weit die in dem Moment verbrauchte Leistung reduziert werden kann. Entsprechend kann eine Leistung in Höhe dieser reduzierbaren Leistung für die Ladestation aktiviert werden. Auch das kann in die Be- Stimmung der äquivalenten Speicherkapazität mit einfließen.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass als äquivalente Speicherkapazität eine positive äquivalente Speicherkapazität und/oder eine negative äquivalente Speicherkapazität bestimmt und übertragen werden kann. Die positive äquivalente Speicherkapazität gibt hierbei an, wieviel Energie zusätzlich in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist werden kann, bzw. um wieviel Energie eine Entnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz verringert werden kann. In jedem Fall ist das somit eine Energie, die das elektrische Versorgungsnetz gegenüber dem aktuellen Zustand zusätzlich zur Verfügung haben kann. Das elektrische Versorgungsnetz bzw. sein Netzbetreiber hat somit diese Energiemenge zusätzlich zur Verfügung, um einem kurzfristig erhöhten Leistungs- bedarf im elektrischen Versorgungsnetz zu begegnen.
Entsprechend gibt die negative äquivalente Speicherkapazität an, wieviel Energie zusätzlich aus dem elektrischen Versorgungsnetz aufgenommen werden kann, bzw. um wieviel Energie ein Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz verringert werden kann. Entsprechend ist dies eine Energiemenge, auf die das elektrische Versorgungsnetz bzw. ihr Netzbetreiber zurückgreifen kann, wenn ein Leistungsüberangebot kurzfristig vorhanden ist.
In jedem Fall ist auch zu beachten, dass der Berücksichtigung der äquivalenten Speicherkapazität, sei sie nun positiv oder negativ, auch der Gedanke zugrunde liegt, dass dies speicherbare Energie ist, die also nicht weniger oder zusätzlich verbraucht wird, sondern die lediglich zu einem anderen Zeitpunkt verbraucht wird. Über diese Energie kann also wie über einen Energiepuffer verfügt werden bzw. sie kann in diesem Sinne eingesetzt werden. Insbesondere kann sie eine Art Momentanreserve oder Minutenreserve darstellen. Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität eine aktuelle Ladeleistung aber mit der ein oder mehrere Elektrofahrzeuge geladen werden, in eine Mindestladeleistung, eine verfügbare Ladeleistung und optional eine Zusatzladeleistung unterteilt wird. Die Mindestladeleistung gibt eine Ladel- eistung an, unter die die aktuelle Ladeleistung nicht abfallen soll. Wenn die Ladeleistung also reduziert werden kann, soll dies aber nicht auf null erfolgen, sondern es soll wenigstens noch mit dieser Mindestladeleistung weiter geladen werden. Diese soll möglichst nicht unterschritten werden.
Die verfügbare Ladeleistung ist diejenige Ladeleistung, um die die aktuelle Ladeleistung reduziert werden kann. Entsprechend setzt sich die aktuelle Ladeleistung aus der Summe der Mindestladeleistung und der verfügbaren Ladeleistung zusammen.
Wenn optional noch eine Zusatzladeleistung berücksichtigt wird, so ist dies diejenige, um die die aktuelle Ladeleistung erhöht werden kann. Dem liegt also der Gedanke zugrunde, dass in dem Fall das betreffende Elektrofahrzeug nicht maximal schnell, also nicht mit der theoretischen Maximalladeleistung geladen wird, sondern dass bei der Ladeleistung noch Potential zur Erhöhung vorhanden ist, nämlich eine Erhöhung um die Zusatzladeleistung.
Es wird vorgeschlagen, dass die positive äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Mindestladeleistung bestimmt wird. Von dem aktuellen Arbeitspunkt ausgehend kann also eine Leistung aktiviert werden, indem diese Ladeleistung bis zur Mindestladeleistung reduziert wird. Das entspräche dann auch der verfügbaren Ladeleistung, um die die aktuelle Leistung reduziert werden kann.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die negative äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Zusatzladeleistung bestimmt wird. Die Ladeleistung kann also um die Zusatzladeleistung erhöht werden und entsprechend kann mehr Leistung aus dem elektrischen Versorgungsnetz entnommen werden. Der Wert dazu kann über die negative äquivalente Speicherkapazität ermittelt werden.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dazu vorbereitet ist, eine Vorgabe einer äquivalenten Speicherkapazität von extern, besonders von einem Netzbetreiber, zu empfangen und die Ladestation so zu steuern, dass die vorgegebene äquiva- lente Speicherkapazität erreicht wird, oder eine Information auszugeben, welche äquivalente Speicherkapazität stattdessen ange boten werden kann, wenn die vorgegebene nicht vollständig erreicht werden kann. Die Ladestation ist somit dazu vorbereitet, eine äquivalente Speicherkapazität nicht nur anzubieten, sondern ggf. auch entsprechende Energie bereitzustellen bzw. aufzunehmen. Dazu kann die Steuereinrichtung besonders die Ladeterminals, zusätzliche Verbraucher und/oder den elektrischen Speicher so steuern, dass diese Energie bereitgestellt oder aufgenommen werden kann. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass als vorbestimmter Stützzeitraum ein Zeitraum einer Momentanreserve, ein Zeitraum einer Primärregelung, ein Zeitraum einer Sekundärregelung, ein Zeitraum positiver oder negativer Minutenreserve, oder ein Zeitraum einer Bilanzkreisbewirtschaftung zugrunde gelegt wird. Solche Regelungen oder Regelungseffekte der Momentanreserve, Primärregelung, Minutenreserve oder Sekundärregelung sind grundsätzlich bekannt und auch ihre Zeiten. Hier wurde besonders erkannt, dass je nach Festlegung des Stützzeitraums eine entsprechende Regelung oder ein entsprechender Regelungseffekt durch die Ladestation bereitgestellt werden kann. Dabei beträgt der Zeitraum einer Momentanreserve insbesondere einen Zeitraum von bis zu 10 Sekunden. Der Zeitraum einer Primärregelung liegt insbesondere im Bereich von 10 bis 30 Sekunden. Ein Zeitraum einer Sekundärregelung liegt insbesondere im Bereich von 30 Sekunden bis 5 Minuten. Ein Zeitraum positiver oder negativer Minutenreserve liegt insbesondere im Bereich von 5 Minuten bis 15 Minuten. Ein Zeitraum einer Bilanzkreisbewirtschaftung liegt insbesondere im Bereich von 15 Minuten bis zu einer Stunde. Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität ein bekannter, zu erwartender und/oder prognostizierter Ladeleistungsverlauf zugrunde gelegt wird. Hier liegt besonders die Erkenntnis zugrunde, dass die meisten Elektrofahrzeuge bzw. ihre Batterien bekannte Ladecharakteristiken aufweisen. Häufig ist es dabei so, dass am Anfang mit einer hohen Leistung bzw. mit hohen Strömen geladen werden kann, wobei ihr Wert mit zunehmender Zeit abnimmt. Eine solche Charakteristik ist dabei üblicherweise unabhängig oder im Wesentlichen unabhängig von dem jeweiligen Ladeterminal, das die Ladung durchführt. Liegt also beispielsweise eine Situation vor, bei der gerade sehr viele Elektrofahrzeuge in der Ladestation ihren Aufladevorgang beginnen, so ist absehbar, dass sich diese gesamte Ladeleis- tung in Kürze verringern wird. Genau dies wird gemäß der genannten Ausführungsform zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität berücksichtigt und kann über die äquivalente Speicherkapazität dem Netzbetreiber zugänglich gemacht werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass eine Notfallspeicherkapazität bestimmt wird, die eine dem Betrage nach erhöhte, insbesondere maximale äquivalente Speicherkapazität angibt, die insbesondere eine äquivalente Speicherkapazität betrifft, die sich ergibt, wenn als zu berücksichtigende Ladeleistung auch die Mindestladeleistung mitberücksichtigt wird. Wenn also insbesondere zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität auch eine Reduzierung der Ladeleistung auf null berücksichtigt wird, oder sogar eine Reduzierung auf einen negativen Wert, bei der Leistung aus dem wenigstens einen Elektrofahrzeug entnommen wird. Somit kann eine solche Notfallspeicherkapazität bestimmt werden und auch dem externen Empfänger, besonders dem Netzbetreiber, mitgeteilt werden. Es ist dann klar, wieweit eine Leistung maximal aktiviert werden kann, und dass das dennoch im Normalfall unterbleiben sollte. Dazu kann beispielsweise vertraglich geregelt werden, unter welchen Umständen und/oder wie oft eine solche Notfallspeicherkapazität abgerufen werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit der bestimmten äquivalenten Speicherkapazität dem elektrischen Versorgungsnetz eine Stützleistung ange boten wird, insbesondere eine Momentanreserve, Primärregelung, positive oder negative Minutenreserve oder eine Sekundärregelung. Hier liegt besonders der Gedanke zugrunde, dass diese äquivalente Speicherkapazität im Grunde eine Speicherkapazität eines Vorladespeichers oder ähnlichen Speichers angibt, ohne dass dieser Speicher bzw. Vorladespeicher in der vollständigen Größe vorhanden sein muss. Auch kann sich diese äquivalente Speicherkapazität abhängig von vielen Umständen und Randbedin- gungen verändern. Dennoch ist der Gedanke, eine Speicherkapazität wie von einem tatsächlichen Speicher zur Verfügung zu haben und abhängig davon kann dann eine Stützleistung eingespeist oder auch entnommen werden. Es kann also eine Stützleistung ange boten werden. Ob diese dann tatsächlich auch abgerufen wird, also tatsächlich auch der gedanklich zugrundeliegende Speicher entladen oder geladen wird, ergibt sich dar- aus noch nicht. Lediglich wird die Möglichkeit ange boten und bereits das kann für den Netzbetreiber sehr wichtig sein. Besonders weiß er, mit was für einem Verhalten er rechnen darf.
Dabei ist auch nicht allein die äquivalente Speicherkapazität von Bedeutung, sondern auch mit welcher Dynamik, besonders mit welcher Ansprechzeit davon abhängig eine entsprechende Stützleistung bereitgestellt werden kann. Da eine Ankopplung einer Ladestation an ein elektrisches Versorgungsnetz regelmäßig durch Halbleiterschalter realisiert ist, kann im Wesentlichen beliebig schnell auf Anforderungen reagiert werden. Entsprechend können die genannten Regelungsmöglichkeiten bzw. Phänomene angebo- ten werden, nämlich eine Momentanreserve, eine Primärregelung, eine positive oder negative Minutenreserve und/oder eine Sekundärregelung. Auch für den Fall, dass die Ladestation sogar aktiv Leistung in das elektrische Versorgungsnetz einspeist, wird auch dies vorzugsweise durch einen einspeisenden Wechselrichter vorgenommen, was auch ein bidirektionaler Wechselrichter sein kann. Auch dieser kann entsprechend schnell reagieren. Durch Programmierung kann aber auch eine langsamere Reaktionszeit vorgesehen sein, je nach Bedarf. Eine langsamere Reaktionszeit kann besonders auch stabilisierend auf das elektrische Versorgungsnetz wirken. Hier liegt auch besonders die Erkenntnis zugrunde, dass konventionelle Kraftwerke, die nämlich direkt gekoppelte Synchrongeneratoren verwenden, in ihrer Dominanz im elektrischen Versorgungsnetz zurückgehen werden, wohingegen sogenannte dezentrale Ein- speiser, insbesondere Windenergieanlagen und Photovoltaikzellen, zunehmen werden. Aber auch der Anteil von Ladestationen wird zunehmen und daher können vorteilhafterweise auch solche Ladestationen mit in die Regelung oder Stabilisierung des elektrischen Versorgungsnetzes eingebunden werden. Somit ist auch für die Ladestation ein vorteilhafter Aspekt, dass diese sich auf verschiedene Regelungsarten einstellen kann bzw. diese emulieren kann. Besonders ist mit dem Anbieten der genannten Regelungen eine Emulation vorgesehen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dazu vorbereitet ist, insbesondere in Abhängigkeit der äquivalenten Speicherkapazität das Laden des wenigstens einen Elektrofahrzeugs zu steuern, zumindest jeweils einen Ladesollwert oder eine verfügbare Ladeleistung an die betreffenden Ladeterminals vorzugeben. Dadurch kann ggf. die äquivalente Speicherkapazität aktiviert werden. Eine zentrale Steuerung wird vorzugsweise durch die Steuereinrichtung vorgenommen, wohingegen die konkrete Steuerung einzelner Ladevorgänge durch die Ladeterminals gesteuert werden kann. Dazu können sie aber Sollwerte für eine einzuspeisende Leistung erhalten. Außerdem oder alternativ ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ein Einspeichern oder Ausspeichern elektrischer Leistung des wenigstens einen elektrischen Speichers steuern, sofern einer in der Ladestation vorhanden ist. Besonders das Steuern eines solchen Speichers wird besonders vorzugsweise zentral durch die Steuereinrichtung durchgeführt. Sie kann damit unmittelbar auch die Leistungsentnahme aus dem elektri- sehen Versorgungsnetz steuern, ggf. auch ein Einspeisen elektrischer Leistung aus dem elektrischen Speicher steuern.
Außerdem oder alternativ nimmt die Steuereinrichtung auch das Austauschen elektrischer Leistung über den Netzanschlusspunkt vor, steuert diesen Prozess also. Dies kann sie besonders in Kenntnis der übrigen Informationen bzw. der übrigen Steuerschritte durchführen. Sie kann beispielsweise unmittelbar die Entnahme von Leistung aus dem elektrischen Speicher steuern und dazu unmittelbar das Einspeisen elektrischer Leistung in das elektrische Versorgungsnetz steuern.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung auch dazu vorbereitet, das Ansteuern des we- nigstens einen steuerbaren Verbrauchers zu steuern. Somit kann die Steuereinrichtung beispielsweise die Leistungsaufnahme eines steuerbaren Verbrauchers reduzieren, indem sie dort einen entsprechenden Sollwert vorgibt. Die tatsächliche Funktionsweise des steuerbaren Verbrauchers hinsichtlich seines originären Zweckes führt der steuerbare Verbraucher vorzugsweise aber selber aus, allerdings unter Berücksichtigung einer Vorgabe durch die Steuereinrichtung der Ladestation. Eine solche Vorgabe kann beispielsweise eine für einen gewissen Zeitraum vorgegebene maximal aufzunehmende Leistung sein.
All diese Steuervorgänge können somit auch zentral von der Steuereinrichtung gesteuert, zumindest koordiniert werden. Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Steuern einer Ladestation vorgeschlagen. Vorzugsweise arbeitet das Verfahren so, wie im Zusammenhang mit Ausführungsformen der Ladestation vorstehend beschrieben wurde. Besonders arbeitet das Verfahren so, wie im Zusammenhang mit der Steuereinrichtung beschrieben wurde, wobei auch in Betracht kommt, dass nicht unbedingt die Steuereinrichtung verwendet werden muss. Vorzugsweise verwendet das Verfahren eine Ladestation gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende Figur näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ladestation, die an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen ist.
Figur 1 zeigt somit eine Ladestation 200 mit einem ersten und einem zweiten Ladeterminal 201 , 202. Das erste und das zweite Ladeterminal 201 , 202 stehen grundsätzlich auch repräsentativ für weitere Ladeterminals. Zum Zwecke der Erläuterung bildet das erste Ladeterminal 201 eines, das auch für hohe Ladeleistungen, insbesondere für Schnellla- deleistungen geeignet ist, wohingegen das zweite Ladeterminal 202 ein normales Lade- terminal ist. Grundsätzlich kann dabei vorgesehen sein, dass auch das zweite Ladeterminal 202 wie das erste Ladeterminal 201 ausgebildet ist und insbesondere auch eine Schnellladefähigkeit hat. Jedes Ladeterminal kann alternativ auch als Ladepunkt bezeichnet werden. Das gilt somit sowohl für das erste als auch für das zweite Ladeterminal 201 , 202.
Als weiteres optionales Element ist in der Ladestation 200 ein tatsächlicher elektrischer Vorladespeicher 204 vorgesehen. Dieser optionale Vorladespeicher 204 kann besonders bei Bedarf eine zusätzliche Leistung zum Laden von Elektrofahrzeugen bereitstellen. Besonders kann der Vorladespeicher 204 bei Bedarf einer zusätzlichen Ladeleistung an wenigstens ein Ladeterminal, also das exemplarisch genannte erste Ladeterminal 201 und/oder das zweite Ladeterminal 202 liefern. Das kann am besten dann vorgesehen sein, wenn an dem einen oder besonders an mehreren Ladeterminals 201 , 202 kurzfristig ein hoher Bedarf an Ladeleistung existiert. Hier ist zu wiederholen, dass die beiden Ladeterminals 201 , 202 repräsentativ für viele Ladeterminals stehen können. Sind also beispielsweise 20 Ladeterminals vorgesehen, kann besonders dann ein hoher Leistungsbedarf entstehen, wenn viele oder alle dieser beispielhaft genannten 20 Ladeterminals benutzt werden. Auch bei Inanspruchnahme einer Schnellladung oder vieler Schnellladungen kann ein hoher Leistungsbedarf zum Laden entstehen.
Die Ladestation 200 weist außerdem eine Raststätte ggf. mit konventioneller Tankstelle auf, also einer Tankstelle zum Tanken fossiler Brennstoffe. Diese Raststätte ist hier als Raststätte 206 gekennzeichnet und bildet dabei einen weiteren Verbraucher, der zumindest teilweise steuerbar ist. Die teilweise Steuerbarkeit bezieht sich darauf, dass einige Elemente steuerbar sind, wie beispielsweise eine Heizung zum Beheizen des Gebäudes, andere nicht steuerbar sind, wie beispielsweise ein Fahrstuhl oder Küchengeräte in der Raststätte.
Als weiterer Verbraucher ist weiterhin ein thermischer Speicher 208 dargestellt. Dieser thermische Speicher 208 kann sich bzw. ein Speichermedium bei entsprechendem Leistungseintrag erhitzen und diese Wärme bei Bedarf abgeben, beispielsweise als Heizluft oder als Warmwasser. Beispielsweise kann ein solcher thermischer Speicher das Speichermedium, beispielsweise Wasser, aufheizen und warmes Wasser kann dann besonders im oberen Bereich eines Warmwasserspeichers des thermischen Speichers 208 bei Bedarf entnommen werden. Dann wird üblicherweise nachgeheizt. Wird aber trotz Entnahme warmen Wassers zunächst nicht nachgeheizt, hat das zunächst keine oder keine merklichen Auswirkungen, denn zunächst wird ein solcher Warmwasserspei- eher regelmäßig erst im unteren Bereich mit kaltem Wasser aufgefüllt, das dann erhitzt wird. Den oberen Bereich erreicht das aufgefüllte kalte Wasser in dem Moment nicht, so dass die Warmwasserentnahme nicht oder kaum beeinflusst wird, selbst wenn das nachgefüllte kalte Wasser nicht sofort erhitzt wird. Zum Versorgen der Ladestation 200, besonders der Ladeterminals 201 und 202, des optionalen Vorladespeichers 204, der Raststätte 206 und des repräsentativ für andere bzw. weitere Lasten stehenden thermischen Speichers 208 ist die Ladestation über einen Netzanschlusspunkt 210 und beispielsweise einen Transformator 214 an ein elektrisches Versorgungsnetz 216 angeschlossen. An dem Netzanschlusspunkt 210 ist veranschauli- chend ein Trennschalter angedeutet, der im Normalbetrieb natürlich geschlossen ist.
Für die Raststätte 206 und den thermischen Speicher 208, die beide repräsentativ für weitere Verbraucher stehen, kann ein eigener Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 vorgesehen sein, wenn außerdem für die Ladeterminals 201 und 202 und ggf. den optionalen Vorladespeicher 204 ein Ladenetzanschlusspunkt 212 vorgesehen ist. Auch der Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 und der Ladenetzanschlusspunkt 212 sind veranschaulichend mit einem Trennschalter versehen und diese Trennschalter sind ebenfalls im normalen Gebrauch geschlossen und hier nur aus Darstellungsgründen geöffnet gezeigt.
Der Netzanschlusspunkt 210 kann, wie dies in Figur 1 gezeigt ist, in den Verbraucher- netzanschlusspunkt 211 und den Ladenetzanschlusspunkt 212 aufgetrennt sein, oder der Verbrauchernetzanschlusspunkt 21 1 und der Ladenetzanschlusspunkt 212 sind jeweils tatsächlich eigenständige Netzanschlusspunkte, so dass der Netzanschlusspunkt 210 entbehrlich wäre. Es kommt aber auch in Betracht, dass nur der Netzanschlusspunkt 210 vorhanden ist und darüber, ohne den Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 und den Ladenetzanschlusspunkt 212, die gesamte Ladestation an das elektrische Versorgungsnetz 216 angeschlossen ist.
Besonders kommt die Verwendung nur eines Netzanschlusspunktes, nämlich des Netzanschlusspunktes 210 in Betracht, wenn die Ladestation einschließlich der Raststätte und weiterer Verbraucher wie der thermische Speicher 208 komplett neu geplant und errichtet werden. Besonders dann, wenn bereits eine Raststätte ggf. mit weiteren Verbrauchern vorhanden ist, kommt in Betracht, dass diese über einen Netzanschlusspunkt wie den Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 an das elektrische Versorgungsnetz 216 angeschlossen ist. Wird dann eine Infrastruktur zum Laden von Elektrofahrzeugen er- gänzt, also insbesondere Ladeterminals wie das erste und zweite Ladeterminal 201 , 202 ergänzt, und ggf. auch der Vorladespeicher 204, so kann dafür ein zusätzlicher Netzanschlusspunkt wie der Ladenetzanschlusspunkt 212 vorgesehen sein.
Im Normalbetrieb bezieht die Ladestation 200 aus dem elektrischen Versorgungsnetz 216 eine Netzleistung 220, die auf alle Verbraucher der Ladestation 200 verteilt wird, nämlich auf das erste Ladeterminal 201 , das zweite Ladeterminal 202, die Raststätte 206 und den thermischen Speicher 208. Ist auch der optionale Vorladespeicher 204 vorhanden, kann dieser ebenfalls Leistung von der Netzleistung 220 erhalten, wobei dies auch ein negativer Anteil sein kann, wenn also der Vorladespeicher nicht Leistung einspei- chert, sondern ausspeichert. Entsprechend sind in der Figur 1 Leistungsflüsse durch Pfeile angedeutet, nämlich eine erste Ladeleistung 221 , die zum ersten Ladeterminal 201 fließt, eine zweite Ladeleistung 222, die zu dem Ladeterminal 202 fließt, eine erste Verbrauchsleistung 226, die zu der Raststätte 206 fließt, und eine zweiter Verbrauchsleistung 228, die zu dem thermischen Verbraucher 208 fließt. Für den optionalen Vorlade- Speicher 204 ist eine Speicherleistung 224 angedeutet, die der Vorladespeicher 204 abgibt.
Die Summe der ersten und zweiten Ladeleistung 221 , 222 und der ersten und zweiten Verbrauchsleistung 226, 228, abzüglich der Speicherleistung 224, entspricht somit der Netzleistung 220. Besteht nun beispielsweise plötzlich ein erhöhter Bedarf einer Ladeleistung an dem ersten Ladeterminal 201 , weil beispielsweise ein entsprechendes Fahrzeug geladen werden soll, das für eine sehr hohe Ladeleistung ausgelegt ist, wobei diese hohe Ladeleistung auch abgerufen werden soll, müsste entsprechend die erste Ladeleistung 221 erhöht werden. Dazu müsste um denselben Betrag die Netzleistung 220 erhöht werden. Ist nun aber die Netzleistung 220 in dem Moment, in dem diese erhöhte Ladeanforderung gestellt wird, bereits an ihrer Maximalgrenze, so kann sie nicht mehr erhöht werden. Die zusätzlich benötigte Leistung der ersten Ladeleistung 221 könnte demnach nicht geliefert werden.
Es wurde nun aber erkannt, dass diese zusätzliche Leistung dennoch bereitgestellt werden kann, wenn nämlich die übrigen Leistungen entsprechend angepasst werden können. Es könnte also die zweite Ladeleistung 222 verringert werden, die erste Verbrauchsleistung 226 verringert werden, die zweite Verbrauchsleistung 228 verringert werden und/oder die Speicherleistung 224 erhöht werden. Beispielsweise kann jede dieser genannten vier Leistungen einen kleinen Beitrag leisten, der möglicherweise ausreicht, den erhöhten Leistungsbedarf der ersten Ladeleistung 221 bereitzustellen. Dabei ist zu beachten, dass besonders bei einer hohen Schnellladeleistung diese oftmals nur wenige Minuten benötigt wird. Das ist meist durch die Ladecharakteristik der entspre- chenden Batterie, die dabei geladen werden soll, bedingt. Dieser erhöhte Bedarf besteht also regelmäßig nur wenige Minuten lang.
Um nun zunächst beurteilen können, ob überhaupt dieser erhöhte Bedarf der ersten Ladeleistung 221 für diesen kurzen Zeitraum, der hier als vorbestimmter Ladezeitraum bezeichnet wird, bereitgestellt werden kann, wird vorgeschlagen, eine äquivalente Spei- cherkapazität zu bestimmen. Diese äquivalente Speicherkapazität gibt insoweit eine Speicherkapazität eines virtuellen Vorladespeichers an. Zur Veranschaulichung werden hier das zweite Ladeterminal 202. der Vorladespeicher 204, die Raststätte 206 und der thermische Speicher 208 zu einem virtuellen Vorladespeicher 230 zusammengefasst. Der virtuelle Vorladespeicher 230 zeichnet sich besonders dadurch aus, dass er nicht tatsächlich, bzw. durch den tatsächlichen Vorladespeicher 204 nur teilweise, Energie speichern kann und entsprechend Leistung aufnehmen bzw. abgeben kann, sondern dass er einen Leistungsfluss verändern kann. An die Abgabe der Leistung eines tatsächlichen Speichers tritt bei dem virtuellen Vorladespeicher die Verringerung der Leistungsaufnahme. Mit anderen Worten kann der exemplarisch genannte erhöhte Leistungsbedarf der ersten Ladeleistung 221 dadurch realisiert werden, dass der virtuelle Vorladespeicher 230 die entsprechende Leistung gemäß dem erhöhten Leistungsbedarf der ersten Ladeleistung 221 weniger aufnimmt, also weniger konsumiert. Es kann natürlich auch beinhalten, dass der virtuelle Vorladespeicher tatsächlich positive Leistung abgibt, wenn nämlich die abgegebene Speicherleistung 224 des tatsächlichen Vorladespeichers 204 entspre- chend groß ist. Regelmäßig, besonders wenn der Vorladespeicher 204 nicht vorhanden ist, bedeutet die Reduktion der Leistung des Vorladespeichers, dass auch nach der Reduktion weiterhin Leistung von den Elementen des virtuellen Vorladespeichers 230 aufgenommen und konsumiert wird, nur weniger als vorher.
Um nun mit der Leistung dieses virtuellen Vorladespeichers 230 haushalten zu können, wird eine äquivalente Speicherkapazität bestimmt. Diese berücksichtigt im Grunde nur das Potential, um das die Leistungsaufnahme des virtuellen Vorladespeichers 230 reduziert werden kann und bezieht dies auf den vorbestimmten Ladezeitraum, also beispielsweise den Zeitraum, für den der genannte erhöhte Leistungsbedarf der ersten Ladeleistung 221 besteht. Abhängig von dem vorbestimmten Ladezeitraum kann diese äquivalente Speicherkapazität dann daraus bestimmt werden, um wieviel Leistung die zweite Ladeleistung 222 reduziert werden kann, um wieviel die Speicherleistung 224 in dem vorbestimmten Ladezeitraum erhöht werden kann, um wieviel die erste Verbrauchsleistung 226 in dem vorbe- stimmten Ladezeitraum reduziert werden kann und um wieviel die zweite Verbrauchsleistung 228 in dem vorbestimmten Ladezeitraum reduziert werden kann. Hierbei kann natürlich auch berücksichtigt werden, dass eine oder mehrere dieser genannten Leistungen nicht konstant gleichmäßig über den vorbestimmten Ladezeitraum geändert werden kann oder können. Am Ende kommt als Ergebnis lediglich ein Wert für die äquivalente Speicherkapazität heraus. Davon abhängig kann dann beurteilt werden, inwieweit der beispielhaft genannte erhöhte Bedarf der ersten Ladeleistung 221 befriedigt werden kann und entsprechend kann das erste Ladeterminal 201 gesteuert werden.
All diese Berechnungen der äquivalenten Speicherkapazität können mittels einer Steuereinrichtung 232 durchgeführt werden und diese Steuereinrichtung 232 ist hier repräsenta- tiv mit dem ersten und zweiten Ladeterminal 201 , 202 und dem optionalen Vorladespeicher 204 verknüpft. Damit soll angedeutet werden, dass die Steuereinrichtung 232 besonders für diese Elemente der Ladestation 200 vorgesehen ist. Es wurde aber besonders erkannt, dass auch weitere Verbraucher wie die beispielhaft genannte Raststätte 206 und der ebenfalls nur beispielhaft genannte thermische Speicher 208 mit einbezogen werden können. Vorzugsweise führt die Steuereinrichtung 232 dann auch eine Steuerung weiterer solcher Verbraucher wie der Raststätte 206 und des thermischen Speichers 208 mit durch.
Die Steuereinrichtung 232 kann auch zum Einspeisen elektrischer Leistung in das elektrische Versorgungsnetz 216 vorgesehen sein und dafür insbesondere einen bidirektiona- len Wechselrichter ansteuern oder aufweisen. Über einen solchen bidirektionalen Wechselrichter kann somit elektrische Leistung aus dem elektrischen Versorgungsnetz 216 entnommen werden und auch eingespeist werden. Das wird für jegliche Ausführungsformen vorgeschlagen. Insbesondere wird somit allgemein vorgeschlagen, dass die Ladestation über einen bidirektionalen Wechselrichter mit dem elektrischen Versorgungnetz gekoppelt ist, um darüber wahlweise elektrische Leistung aus dem elektrischen Versorgungsnetz zu entnehmen und elektrische Leistung in das elektrische Versorgungsnetz einzuspeisen. Mit einem solchen bidirektionalen Wechselrichter kann sowohl beim Entnehmen elektrischer Leistung als auch beim Einspeisen elektrischer Leistung unter anderem auch eine Blindleistung eingestellt werden. Insoweit nur ein Netzanschlusspunkt 210 vorhanden ist, kann die erste Ladeleistung 221 maximal der Netzleistung 220 entsprechen, ggf. zzgl. der Leistung, die der Vorladespeicher 204 abgeben kann, falls er vorhanden ist.
Liegt aber eine Topologie zugrunde, bei der zwei Netzanschlusspunkte vorhanden sind, wie der Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 und der Ladenetzanschlusspunkt 212, so ist die erste Ladeleistung 221 nicht auf die Leistung beschränkt, die der Ladenetzanschlusspunkt 212 liefern kann, ggf. zzgl. der Speicherleistung 224, sondern es kann Leistung, die über den Verbrauchernetzanschlusspunkt 211 bezogen wird, hinzukommen, zumindest teilweise. Die schematisch gezeigte Topologie der Figur 1 zeigt eine solche Verbindung zwar nicht, aber sie kann vorhanden sein oder geschaffen werden.
Mit anderen Worten kann also besonders für den Fall, dass eine Raststätte wie die Raststätte 206 durch eine Ergänzung zum Laden elektrischer Fahrzeuge erweitert wird, diese Erweiterung über den dann neu geschaffenen Ladenetzanschlusspunkt 212 erreicht werden. Grundsätzlich würde dann dieser Ladenetzanschlusspunkt 212 eine Leistungsgrenze für die maximale Ladeleistung, sofern kein Vorladespeicher 204 vorhanden ist, begrenzen. Hier wurde aber erkannt, dass jedenfalls für kurzfristige hohe Leistungsanforderungen, die regelmäßig nur im Bereich weniger Minuten liegen, zumindest ein Teil der Leistung hinzugenommen werden kann, die die weiteren Verbraucher, also besonders die Raststätte 206 beziehen. All dies wird besonders dadurch geplant und gesteuert, dass die äquivalente Speicherkapazität jeweils für einen vorbestimmten Ladezeitraum bestimmt wird. Das kann auch beinhalten, dass bei der Topologie der beiden Netzanschlusspunkte, also des Ladenetzanschlusspunktes 212 und des Verbrauchernetzanschlusspunktes 211 die maximale Leistung des Verbrauchernetzanschlusspunktes 211 noch nicht ausgeschöpft ist. Somit wird vorgeschlagen, eine gesamte Betrachtung aller elektrischen Elemente, zumindest insoweit auf diese steuernd eingegriffen werden kann, beim Haushalten der Ladeleistung zu berücksichtigen. Dies wird hier vorzugsweise über das Bestimmen einer äquivalenten Speicherkapazität realisiert.
Die Figur 1 zeigt zudem eine Sendeeinheit 240 zum Übertragen der bestimmten äquiva- lenten Speicherkapazität an einen Netzbetreiber 242 über einen Datenkanal 241 , der kabelgebunden oder auch als Funkstrecke ausgebildet sein kann. Der Netzbetreiber 242 kann sein Netz steuern, was nur durch die Steuerpfeile 244 und 246 angedeutet ist. Veranschaulichend ist dabei als Teil des allgemein symbolisierten elektrischen Versorgungsnetzes 216 ein Verteilnetz 248 und ein Übertragungsnetz 250 angedeutet, die symbolisch durch einen Hochspannungstransformator 252 gekoppelt dargestellt sind. Entgegen der symbolisierenden Darstellung kann das Versorgungsnetz 216 als Oberbe- griff für das Verteilnetz 248 und das Übertragungsnetz 250 angesehen werden, bzw. für eine Gesamtheit mehrerer solcher Netze. Der Netzbetreiber 242 kann nun für die Steuerung der Netze zusätzlich die Information über die äquivalente Speicherkapazität verwenden und in seine Planung einfließen lassen und dann auch auf eine entsprechende Unterstützung durch die Ladestation zurückgreifen. Dafür ist der Datenkanal 241 in beide Richtungen betreibbar. Der Netzbetreiber 242 kann somit über diesen Datenkanal 241 auch Sollwerte an die Ladestation geben. Dazu gehört besonders eine Anforderung einer Dienstleistung wie das Bereitstellen einer Momentanreserve, Primärregelung, positiver oder negativer Minutenreserve oder Sekundärregelung.
Es liegt somit die Idee zugrunde, die Bereitstellung einer Vorladefunktionalität durch einen virtuellen Speicher zu erreichen. Dabei werden steuerbare Lasten, verschiebbare Lasten, die jeweils auch als Verbraucher bezeichnet werden können, und ggf. echte Speicher zu einem virtuellen Vorladespeicher zusammengefasst.
Damit kann ein Vorladespeicher für E-Mobility-Schnellladestationen durch das Prinzip des virtuellen Speichers funktional erreicht werden. Eine Vergrößerung der Kapazität eines kleinen Vorladespeichers kann durch Kombination mit steuerbaren und verschiebbaren Lasten zu einem aus Netzsicht großen Speichersystem mit hoher Verfügbarkeit erreicht werden. Auch ein netzdienlicher bzw. netzstützender Betrieb in Kombination mit einem Vorladebetrieb kann realisiert werden, wenn ein integrierter echter Speicher vorhanden ist. Auch ein Vorladebetrieb ohne echten Speicher ist realisierbar. Es wurde berücksichtigt und erkannt, dass virtuelle Speicher aus Netzsicht wie echte Speicher wirken, sich aber aus steuerbaren und verschiebbaren Lasten aufbauen können. Dadurch kann sich zwar eine entsprechend geringere Verfügbarkeit ergeben, aber es können Kosten für einen echten Vorladespeicher eingespart werden, zumindest kann ein Vorladespeicher kleiner dimensioniert werden. Durch den vorgeschlagenen einfachen Ansatz kann eine Ladeleistung kurzfristig stark erhöht werden und dennoch ein Netzausbau verhindert werden. Dadurch kann ggf. mehr Ladeleistung bei gleichen Netzanschlusskosten erreicht werden. Dadurch kann ggf. auch ein schnellerer Netzanschluss erreicht werden. Damit können auch, bei vergleichsweise geringen Kosten Systemdienstleistungen ange- boten werden.
Es wurde erkannt, dass eine Nutzung des Prinzips eines virtuellen Speichers als Vorladespeicher zur kurzfristigen Erhöhung der Ladeleistung besonders bei einer Schnellla- destation erreichbar ist, wobei auf einen echten Speicher verzichtet werden kann.
Eine Bereitstellung einer zusätzlichen Leistung ist möglich, nämlich durch einen virtuellen Speicher, eine Verbrauchsverschiebung und/oder steuerbare Lasten bzw. Verbraucher.
Das kann entweder direkt am Ladepunkt durch bereits ladende Fahrzeuge erreicht werden, wenn die ihre Ladeleistung reduzieren können. Es kann auch durch naheliegende Lasten erreicht werden, wie bspw. eine Raststätte, Öfen und Kühlung, um einige Beispiele zu nennen. In diesem Fall kann die Ladeleistung in einen festen und variablen Teil aufgeteilt werden. Der variable Teil kann Teil des virtuellen Speichers sein.
Es kann auch ein virtueller Speicher mit integriertem echten Speicher für Systemdienstleistungen und als Vorladespeicher verwendet werden. Eine Verfügbarkeit des virtuellen Speichers wird durch den echten Speicher gewährleistet. Eine Reduktion der Verfügbarkeit eines solchen virtuellen Speichers als Vorladespeicher, also für das Laden der Elektrofahrzeuge, zugunsten von Systemdienstleistungen wird als vorteilhafte Variante vorgeschlagen.

Claims

Ansprüche
1. Ladestation (200) zum Laden von Elektrofahrzeugen und die Ladestation (200) umfasst
- einen Netzanschlusspunkt (210) zum Austauschen elektrischer Leistung mit ei- nem elektrischen Versorgungsnetz (216),
- wenigstens ein Ladeterminal, jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs, und
- eine Steuereinrichtung (232) zum Steuern der Ladestation (200), wobei die Steuereinrichtung (232) dazu vorbereitet ist,
- eine äquivalente Speicherkapazität zu bestimmen und - an einen Empfänger außerhalb der Ladestation (200) zu übertragen, insbesondere an einen Betreiber des elektrischen Versorgungsnetzes (216), einen Netzregler und/oder einen Direktvermarkter , wobei
- die äquivalente Speicherkapazität einen Wert beschreibt, der einer Speicherkapazität eines äquivalenten elektrischen Speichers entspricht, der so viel Energie aufnehmen oder abgeben kann, wie die Ladestation (200) durch Änderung ihrer aufgenommenen oder abgegebenen Leistung für einen vorbestimmten Stützzeitraum aufnehmen oder abgeben kann.
2. Ladestation (200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (200), insbesondere die Steuereinheit, zum Übertragen der äquiva- lenten Speicherkapazität an einen Empfänger außerhalb der Ladestation (200) eine Übertragungsschnittstelle aufweist, insbesondere ein Datenterminal, eine Leitungsverbindung zu dem Empfänger, oder eine Sende- und Empfangseinheit zum Betreiben einer Funkverbindung zu dem Empfänger, und/oder dass die Steuereinrichtung (232) dazu vorbereitet ist, die äquivalente Speicherkapazität wenigstens in Abhängigkeit - einer Ladesituation des wenigstens einen Ladeterminals und optional außerdem
- einer aktuellen Speicherkapazität wenigstens eines elektrischen Speichers der Ladestation (200) und/oder außerdem - eines Arbeitspunktes wenigstens eines weiteren steuerbaren Verbrauchers zu bestimmen.
3. Ladestation (200) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass als äquivalente Speicherkapazität eine positive äquivalente Speicherkapazität und/oder eine negative äquivalente Speicherkapazität bestimmt und übertragen werden kann, wobei
- die positive äquivalente Speicherkapazität angibt, wie viel Energie zusätzlich in das elektrische Versorgungsnetz (216) eingespeist werden kann, bzw. um wie viel Energie eine Entnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz (216) verringert werden kann, und - die negative äquivalente Speicherkapazität angibt, wie viel Energie zusätzlich aus dem elektrischen Versorgungsnetz (216) aufgenommen werden kann, bzw. um wie viel Energie ein Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz (216) verringert werden kann.
4. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität
- eine aktuelle Ladeleistung, mit der ein oder mehrere Elektrofahrzeuge geladen werden, unterteilt wird in
- eine Mindestladeleistung, die eine Ladeleistung angibt, unter die die aktuelle Ladeleistung nicht abfallen soll, - eine verfügbare Ladeleistung, um die die aktuelle Ladeleistung reduziert werden kann, und optional - eine Zusatzladeleistung, um die die aktuelle Ladeleistung erhöht werden kann, und wobei insbesondere
- eine bzw. die positive äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Mindestladeleistung bestimmt wird und/oder - eine bzw. die negative äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Zusatzladeleistung bestimmt wird.
5 Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (232) dazu vorbereitet ist,
- eine Vorgabe einer äquivalenten Speicherkapazität von extern, besonders von einem Netzbetreiber (242), zu empfangen, und
- die Ladestation (200) so zu steuern, dass die vorgegebene äquivalente Speicherkapazität erreicht wird, oder eine Information auszugeben, welche äquivalente Speicherkapazität stattdessen ange boten werden kann, wenn die vorgegebene nicht vollständig erreicht werden kann.
6. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Stützzeitraum ein Zeitraum einer Momentanreserve, Primärregelung, Sekundärregelung, positiver oder negativer Minutenreserve oder Bilanzkreisbewirtschaftung zu Grunde gelegt wird.
7. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität ein bekannter, zu erwartender und/oder prognostizierter Ladeleistungsverlauf zu Grunde gelegt wird.
8. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Notfallspeicherkapazität bestimmt wird, die eine dem Betrage nach erhöhte, insbesondere maximale äquivalente Speicherkapazität angibt, die insbesondere eine äquivalente Speicherkapazität betrifft, die sich ergibt, wenn als zu berücksichtigende Ladeleistung auch eine bzw. die Mindestladeleistung mit berücksichtigt wird, insbesondere, wenn zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität auch eine Reduzierung der Ladeleistung auf null berücksichtigt wird, oder sogar eine Reduzierung auf einen negativen Wert, bei der Leistung aus dem wenigstens einen Elektrofahrzeug entnommen wird.
9. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der bestimmten äquivalenten Speicherkapazität dem elektrischen Versorgungsnetz (216) eine Stützleistung ange boten wird, insbesondere eine Momentanreserve, eine Stützleistung für eine Primärregelung, eine Stützleistung für eine Sekundärregelung, eine Stützleistung für eine positive oder negative Minutenreserve oder eine Stützleistung für eine Bilanzkreisbewirtschaftung .
10. Ladestation (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (232) dazu vorbereitet ist, insbesondere in Abhängigkeit der äquivalenten Speicherkapazität,
- das Laden des wenigstens einen Elektrofahrzeugs zu steuern, zumindest je- weils einen Ladesollwert oder eine verfügbare Ladeleistung an die betreffenden
Ladeterminals vorzugeben,
- ein Speichern oder Ausspeichern elektrischer Leistung des wenigstens einen elektrischen Speichers zu steuern,
- das Austauschen elektrischer Leistung über den Netzanschlusspunkt (210) zu steuern, und/oder
- das Ansteuern des wenigstens einen steuerbaren Verbrauchers zu steuern.
11. Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen mittels einer Ladestation (200) und die Ladestation (200) umfasst
- einen Netzanschlusspunkt (210) zum Austauschen elektrischer Leistung mit ei- nem elektrischen Versorgungsnetz (216), wenigstens ein Ladeterminal, jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs, und - eine Steuereinrichtung (232) zum Steuern der Ladestation (200), und das Verfahren umfasst die Schritte
- Bestimmen einer äquivalenten Speicherkapazität und
- Übertragen der äquivalenten Speicherkapazität an einen Empfänger außerhalb der Ladestation (200), insbesondere an einen Betreiber des elektrischen Versorgungsnetzes (216), wobei
- die äquivalente Speicherkapazität einen Wert beschreibt, der einer Speicherkapazität eines äquivalenten elektrischen Speichers entspricht, der so viel Energie aufnehmen oder abgeben kann, wie die Ladestation (200) durch Änderung ihrer aufgenommenen oder abgegebenen Leistung für einen vorbestimmten Stützzeitraum aufnehmen oder abgeben kann.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladestation (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äquivalente Speicherkapazität wenigstens in Abhängigkeit
- einer Ladesituation des wenigstens einen Ladeterminals und optional außerdem
- einer aktuellen Speicherkapazität wenigstens eines elektrischen Speichers der Ladestation (200) und/oder außerdem - eines Arbeitspunktes wenigstens eines weiteren steuerbaren Verbrauchers bestimmt wird, und/oder dass als äquivalente Speicherkapazität eine positive äquivalente Speicherkapazität und/oder eine negative äquivalente Speicherkapazität bestimmt und übertragen werden wird, wobei - die positive äquivalente Speicherkapazität angibt, wie viel Energie zusätzlich in das elektrische Versorgungsnetz (216) eingespeist werden kann, bzw. um wie viel Energie eine Entnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz (216) verringert werden kann, und - die negative äquivalente Speicherkapazität angibt, wie viel Energie zusätzlich aus dem elektrischen Versorgungsnetz (216) aufgenommen werden kann, bzw. um wie viel Energie ein Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz (216) verringert werden kann.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität
- eine aktuelle Ladeleistung, mit der ein oder mehrere Elektrofahrzeuge geladen werden, unterteilt wird in
- eine Mindestladeleistung, die eine Ladeleistung angibt, unter die die aktuelle Ladeleistung nicht abfallen soll, - eine verfügbare Ladeleistung, um die die aktuelle Ladeleistung reduziert werden kann, und optional
- eine Zusatzladeleistung, um die die aktuelle Ladeleistung erhöht werden kann, und wobei insbesondere
- eine bzw. die positive äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Min- destladeleistung bestimmt wird und/oder
- eine bzw. die negative äquivalente Speicherkapazität in Abhängigkeit der Zusatzladeleistung bestimmt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Vorgabe einer äquivalenten Speicherkapazität von extern, besonders von einem Netzbetreiber (242), empfangen wird, und - die Ladestation (200) so gesteuert wird, dass die vorgegebene äquivalente Speicherkapazität erreicht wird, oder eine Information ausgegeben wird, welche äquivalente Speicherkapazität stattdessen ange boten werden kann, wenn die vorgegebene nicht vollständig erreicht werden kann, und/oder dass - als vorbestimmter Stützzeitraum ein Zeitraum einer Momentanreserve, Primärregelung, positiver oder negativer Minutenreserve oder Sekundärregelung zu Grunde gelegt wird und/oder dass,
- in Abhängigkeit der bestimmten äquivalenten Speicherkapazität dem elektrischen Versorgungsnetz (216) eine Stützleistung ange boten wird, insbesondere eine Momentanreserve, Primärregelung, positive oder negative Minutenreserve oder eine Sekundärregelung, und/oder dass
- zur Bestimmung der äquivalenten Speicherkapazität ein bekannter, zu erwartender und/oder prognostizierter Ladeleistungsverlauf zu Grunde gelegt wird und/oder dass - eine Notfallspeicherkapazität bestimmt wird, die eine dem Betrage nach erhöhte, insbesondere maximale äquivalente Speicherkapazität angibt, die insbesondere eine äquivalente Speicherkapazität betrifft, die sich ergibt, wenn als zu berücksichtigende Ladeleistung auch eine bzw. die Mindestladeleistung mit berücksichtigt wird, insbesondere, wenn zur Bestimmung der äquivalenten Spei- cherkapazität auch eine Reduzierung der Ladeleistung auf null berücksichtigt wird, oder sogar eine Reduzierung auf einen negativen Wert, bei der Leistung aus dem wenigstens einen Elektrofahrzeug entnommen wird, und/oder dass in Abhängigkeit der äquivalenten Speicherkapazität,
- das Laden des wenigstens einen Elektrofahrzeugs gesteuert wird, zumin- dest jeweils ein Ladesollwert oder eine verfügbare Ladeleistung an die betreffenden Ladeterminals vorgegeben wird,
- ein Speichern oder Ausspeichern elektrischer Leistung des wenigstens einen elektrischen Speichers gesteuert wird, - das Austauschen elektrischer Leistung über den Netzanschlusspunkt (210) gesteuert wird, und/oder das Ansteuern des wenigstens einen steuerbaren Verbrauchers gesteuert wird.
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