Herzlich willkommen zurück auf dem Blog von we.digitize! Hier informieren wir Sie regelmäßig über aktuelle Entwicklungen und geben Einblicke in spannende Themen rund um unser Unternehmen und die Branche. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit der Powerline-Technologie, welche wir bei LiveCharger verwenden.
Was ist Powerline Communication (PLC)?
Powerline ist eine Kommunikationstechnologie, bei der Daten über bestehende Stromleitungen übertragen werden. Dabei werden zusätzlich zum Strom hochfrequente Datensignale über dieselben Leitungen gesendet, sodass keine separate Datenverkabelung erforderlich ist.
Während Powerline im privaten Bereich häufig zur Erweiterung eines Heimnetzwerks eingesetzt wird, spielt die Technologie auch in der Elektromobilität eine wichtige Rolle. Hier dient sie in erster Linie nicht der Internetübertragung, sondern ermöglicht die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und der Ladeinfrastruktur. So können Energie und Daten gleichzeitig über dieselbe Verbindung übertragen werden.
Im Vergleich zu einer separaten Netzwerkverkabelung reduziert Powerline den Installationsaufwand und nutzt die vorhandene Infrastruktur effizient. Die Datenübertragung erfolgt, anders als das WLAN, kabelgebunden was dadurch deutlich sicherer als WLAN ist, da nicht jeder das Signal auffangen kann.
Wie funktioniert Powerline?
In der Elektromobilität ermöglicht Powerline den Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Ladestation, während das Ladekabel die Energie überträgt. Vor Beginn des Ladevorgangs werden wichtige Informationen, wie die maximale Ladeleistung, Sicherheitsparameter oder die Authentifizierung über Plug & Charge ausgetauscht. Ebenso findet eine kontinuierliche Kommunikation während des Ladevorgangs statt, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.
Technisch funktioniert Powerline, indem hochfrequente Datensignale dem vorhandenen Wechsel- oder Gleichstromsignal auf der Leitung überlagert werden. Beide Signale nutzen dabei dasselbe Kabel, unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Frequenz. Während die Energieübertragung bei vergleichsweise niedrigen Frequenzen erfolgt, werden die Daten auf einen höherfrequenten Träger aufmoduliert. Liegt auf der Ladeleitung zunächst eine niederfrequente elektrische Spannung, zum Beispiel 230V bei 50Hz im Wechselstromnetz, wird anschließend für die Datenüberlagerung das höherfreqente Signal auf die Leitung aufmoduliert.
Vereinfacht kann man sagen, dass das Stromsignal + das Datensignal = das Gesamtsignal auf der Leitung ist:
Das PLC-Signal wird anschließend der vorhandenen Netzspannung überlagert. Beide Signale können dadurch über dieselben Leiter übertragen werden. Die Amplitude des Datensignals ist dabei deutlich kleiner als die der Netzspannung. Das Datensignal verändert die Energieüberlagerung daher nur geringfügig. Auf der Empfängerseite kann das höherfrequente Signal mithilfe von Filtern und Signalverarbeitung aus dem Gesamtsignal herausgefiltert und anschließend als digitale Information verarbeitet werden.
Warum wird Powerline in der Elektromobilität eingesetzt?
Mit der zunehmenden Verarbeitung von Elektrofahrzeugen steigen auch die Anforderungen an die Ladeinfrastruktur. Moderne Ladevorgänge erfordern mehr als die reine Energieübertragung. Fahrzeuge und Ladestationen müssen kontinuierlich Informationen austauschen. Powerline bietet hierfür eine zuverlässige Lösung, da Energie- und Datenübertragung über dieselbe Verbindung erfolgen können. Dadurch reduziert sich der Verkabelungsaufwand, während gleichzeitig eine sichere und stabile Kommunikation gewährleistet wird. Im AC-Bereich ist diese Form der Kommunikation bislang weniger verbreitet. Hier erfolgt die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation über die sogenannte Control-Pilot-Leitung (CP). Mit der zunehmenden Verbreitung von ISO 15118 kommt jedoch auch beim AC-Laden die Kommunikation mit Powerline zunehmend zum Einsatz.
Powerline bildet zudem die technische Grundlage für intelligente Funktionen wie Plug & Charge nach ISO 15118, dynamisches Lastmanagement oder zukünftige Smart-Grid Anwendungen. Die Technologie trägt somit wesentlich dazu bei, Ladeprozesse komfortabler und effizienter zu gestalten.
Wie wir Powerline bei LiveCharger einsetzen erfahren Sie im weiteren Verlauf des Artikels.
Die Vorteile von Powerline
Powerline bietet zahlreiche Vorteile für die moderne Ladeinfrastruktur:
- Weniger Verkabelungsaufwand: Energie- und Datenübertragung erfolgen über dieselbe Leitung, wodurch zusätzliche Kommunikationskabel entfallen.
- Einfache Integration: Neue Ladepunkte lassen sich unkompliziert in bestehende Systeme einbinden, was ideal für modulare Stromschienenlösungen ist.
- Zuverlässige Kommunikation: Die kabelgebundene Datenübertragung ist robust und deutlich sicherer als funkbasierte Lösungen.
- Hohe Skalierbarkeit: Powerline eignet sich sowohl für kleinere Ladeinstallationen als auch für große Ladeparks.
- Unterstützung intelligenter Ladefunktionen: Die Technologie ermöglicht moderne Funktionen wie Lastmanagement, Plug & Charge oder die Kommunikation mit Energiemanagementsystemen.
- Zukunftssicherheit: Powerline ist ein etablierter Bestandteil moderner Ladesysteme und unterstützt die fortschreitende Digitalisierung der Elektromobilität.
ISO 15118
Eine wichtige Rolle spielt dabei der internationale Standard ISO 15118. Hierüber wird definiert, wie Elektrofahrzeuge und Ladeeinrichtungen miteinander kommunizieren und es wird sichergestellt, dass Fahrzeuge und Ladestationen verschiedener Hersteller ohne Komplikationen zusammenarbeiten können. Die Kommunikation erfolgt dabei über Powerline innerhalb des Ladekabels.
ISO 15118 ist die Grundlage für zahlreiche intelligente Funktionen, wie beispielsweise:
- Intelligentes Lastmanagement: Die optimale Verteilung der verfügbaren Leistung auf mehrere Ladepunkte.
- Plug & Charge: Die automatische Authentifizierung und das Starten des Ladevorgangs ohne RFID-Karte oder einer App.
- Smart Charging: Die Anpassung des Ladevorgangs an Strompreise oder Netzbelastung.
- Bidirektionales Laden (V2G): Die Zurückspeisung von Energie aus dem Fahrzeug in das Stromnetz oder Gebäude.
Der Einsatz in Stromschiene und Ladeinfrastruktur
In der Ladeinfrastruktur setzen wir für unser Produkt LiveCharger ebenfalls auf Powerline, um eine zuverlässige Datenkommunikation innerhalb des Systems zu ermöglichen. Dabei werden die bestehenden Stromleitungen nicht nur für die Energieversorgung, sondern gleichzeitig auch für die Datenübertragung genutzt. Zusätzliche Kommunikationsleitungen sind dadurch in vielen Anwendungsfällen nicht erforderlich.
Ein wesentlicher Vorteil unserer Stromschiene liegt in der hohen Flexibilität bei der Planung und Erweiterung von Ladeinfrastruktur. Gerade zu Beginn eines Projekts ist häufig noch nicht absehbar, wie viele Ladepunkte langfristig benötigt werden. Bei konventionellen Installationen sind Erweiterungen mit erneuten Tiefbau- und Verkabelungsarbeiten verbunden, was Zeit und Kosten verursacht. Aus diesem Grund arbeiten wir mit Powerline, um unseren Kunden diesen Kostenpunkt zu ersparen. Dadurch können zusätzliche Ladepunkte bei steigendem Bedarf unkompliziert integriert werden, was Planungssicherheit schafft. Das funktioniert bei modularen Stromschienenlösungen, wie wir sie anbieten, am besten, da zusätzliche Verkabelung wegfällt.
Für die Umsetzung der Powerline-Kommunikation bei unseren Projekten, setzen wir auf die Produkte von devolo, die eine stabile Datenübertragung zwischen den Ladepunkten und dem Lastmanagementsystem ermöglichen. Dieser Prozess ist sowohl bei einphasigen- als auch bei mehrphasigen Installationen möglich.
Unsere Praxisberichte
Wir haben bereits mehrere Projekte umgesetzt, in denen Powerline erfolgreich zum Einsatz kommt. Im Folgenden werden drei dieser Projekte vorgestellt und gezeigt wie Powerline jeweils zur Lösung konkreter Herausforderungen und Konzepte genutzt wurde.
Ein Beispiel ist das Projekt bei duisport dlps. Hier kam Powerline als Teil der Kommunikationsinfrastruktur zum Einsatz. Zusätzlich wurde ein Lastmanagementsystem integriert, um die verfügbare Leistung effizient auf die Ladepunkte zu verteilen.
Eine besondere Herausforderung war die räumliche Entfernung zwischen den AC-Ladestationen, den DC-Ladestationen und dem Traffo. Der Netzwerkanschluss des Gebäudes wurde daher über Glasfaser angebunden, während die Kommunikationsstrecke zwischen dem Traffo und den DC-Ladestationen über Powerline realisiert wurde.
Dadurch konnten zusätzliche bauliche Maßnahmen und erneute Tiefbaukosten vermieden werden.
Ein weiteres Projekt wurde bei der Wagner GmbH umgesetzt. Auch hier wurden die DC-Ladestationen über die vorhandene Stromschiene mithilfe von Powerline angebunden. Die Ladestationen sind dabei mit dem vaylens Backend verbunden und können so zentral überwacht und verwaltet werden.
Zusätzlich kommt ein dynamisches Lastmanagement zum Einsatz, das sowohl die AC- als auch die DC-Ladepunkte gleichzeitig berücksichtigt und die verfügbare Leistung entsprechend steuert.
Die Grundlage der Kommunikationsinfrastruktur bildet auch in diesem Projekt die Powerline-Technologie. Sie wird sowohl für die Anbindung der AC- als auch der DC-Ladestationen eingesetzt und ermöglicht die Kommunikation über die bestehende Infrastruktur.
Die Powerline-Technologie ist auch bei unserer eigenen Hauptzentrale, W+A in Kerzers in der Schweiz, als Teil der Ladeinfrastruktur im Einsatz.
Die große Besonderheit an diesem Projekt ist die Kombination aus verschiedenen nachhaltigen Technologien. Die Ladeinfrastruktur wird mit einer Photovoltaikanlage sowie einer Überdachung kombiniert, deren Dach zusätzlich begrünt wurde. So verbindet das Projekt moderne Ladeinfrastruktur mit erneuerbarer Energien und einer nachhaltig gestalteten Umgebung. Auch in diesem Projekt zeigt sich, wie flexibel sich Powerline in unterschiedliche Infrastrukturkonzepte integrieren lässt.
Fazit & Ausblick
Im Bereich der Elektromobilität ist die Powerline-Technologie von großer Bedeutung.
Wenn Sie Fragen zu Powerline haben, oder an unserer Stromschienenlösung interesseiert sind, dann erreichen Sie uns jederzeit unter info@we-digitize.io. Gerne gehen wir mit Ihnen Möglichkeiten für den Ausbau elektrischer Infrastruktur durch und planen gemeinsam eine individuelle Lösung für Sie.
Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, unseren Beitrag zu lesen.
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Bleiben Sie gespannt!