E-Auto-Ladeelektronik: Intelligenz von unten

Damit sie das Laden von Millionen Elektroautos verkraften, müssen die Stromnetze ausgebaut werden – oder intelligenter. Ein Open-Source-Projekt zeigt, wie das im Kleinen funktionieren könnte.

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(Bild: Hyundai IONIQ / Jakob Härter / cc-by-sa-2.0)

Von
  • Sascha Mattke

Elektroautos sind im Kommen ­– das heiß erwartete Model 3 von Tesla dürfte Anfang 2019 in Europa verfügbar sein, und auch von deutschen Herstellern stehen mit dem Mercedes EQC, dem Audi e-tron und dem BMW iX3 interessante Neuheiten ins Haus. Doch was möglicherweise gut für die Umwelt ist, bringt auch neue Probleme mit sich: Je mehr Antriebsakkus geladen werden müssen, desto stärker wird das Stromnetz belastet. Nach einer Studie der Unternehmensberatung Oliver Wyman zum Beispiel müssten allein die deutschen Betreiber rund 11 Milliarden Euro in ihr Netz investieren, damit es eine Elektroauto-Quote von 50 Prozent verkraftet.

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Ein ähnliches Problem stellt sich zudem auf der Ebene der einzelnen Haushalte: Mit einem Elektroauto als Großverbraucher kann es passieren, dass die Leistung des Hausanschlusses überschritten wird und die Sicherung auslöst, wenn man zum Beispiel die Waschmaschine anschaltet. Systeme für die Hausautomation können das zusammen mit intelligenten Ladestationen verhindern, doch beides ist relativ teuer. Eine interessante Alternative dazu, die obendrein die aktuelle Leistung einer Photovoltaik-Anlage berücksichtigt, könnte deshalb das Open-Source-Projekt openWB sein.

Ins Leben gerufen wurde es von Kevin Wieland, einem 30 Jahre alten Informatiker aus der Nähe von Fulda, der im Hauptberuf die Server für ein Zeiterfassungssystem betreut. Wieland bastelte schon als Jugendlicher obsessiv an elektrischen Modellautos, hat eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach und seit Ende 2017 auch ein Elektroauto in der Garage stehen. Natürlich wollte er dafür sorgen, dass sein Auto möglichst nur mit dem eigenen Solarstrom geladen wird. Und weil er mit den angebotenen kommerziellen Lösungen dafür nicht zufrieden war, startete er kurzerhand das Projekt OpenWB.

„Wenn ich etwas brauche, baue ich das gern selbst“, sagt Wieland, was zum Beispiel auch für die Terrasse gilt, auf der er an einem sonnigen Nachmittag im Spätsommer den Besucher empfängt. Den Anfang für seine Lade-Lösung machte er mit einer Selbstbau-Ladestation namens EVSE. Um seine Haus-Sicherung nicht zu überlasten und möglichst viel Solarstrom beim Laden zu nutzen, baute er zunächst eine Ergänzung für die EVSE, mit der er die Ladeleistung per Hand in Stufen anpassen konnte – „das hat funktioniert, war aber noch nicht das Gelbe vom Ei“, berichtet er.

Um eine Ladestation automatisch abhängig von der restlichen Last am Hausanschluss und von der verfügbaren Photovoltaik-Leistung zu steuern, braucht es im Prinzip nicht viel. Zähler müssen erfassen, wie viel Strom der Haushalt aktuell verbraucht und wie viel Photovoltaik-Strom zur Verfügung steht, ein Regel-Computer kann dann berechnen, wie viel Leistung für die Wallbox erübrigt werden kann. Diese Information wandelt er in ein Steuersignal für die Wallbox um, die ihre Leistung dann so anpasst, dass der Gesamtverbrauch nicht zu hoch für die Haus-Sicherung ist und verfügbarer Sonnenstrom optimal genutzt wird.

Genau das sind die Komponenten des OpenWB-Projekts, die Wieland mittlerweile auch als Komplett-Bausatz mit vorinstallierter Software auf einem Kleincomputer des Typs Raspberry Pi anbietet. „Der Zusammenbau ist nicht sehr schwierig, aber das muss auf jeden Fall ein Elektriker machen“, rät er – eine Anleitung steht auf openWB.de zur Verfügung. Für die fachgerechte Installation der Zähler sowie Zusammenbau und Anschluss der Ladestation müssten laut Wieland im Normalfall zwei Stunden genügen, wenn keine zusätzlichen Leitungen verlegt werden müssen. Die Bausätze gibt es ab 399 Euro – kommerzielle Lösungen können ein Vielfaches davon kosten.

Stolz zählt Wieland auf, welchen Funktionsumfang seine Open-Source-Lösung hat – nach seiner Aussage kommt derzeit kein fertig zu kaufendes Produkt an sie heran: „openWB kann Lastmanagement für bis zu drei Autos, Ladung nach Photovoltaik-Überschuss und eine Menge Logik wie Laden bis zu einem bestimmten Akkustand oder mindestens einer bestimmten Strommenge in einer bestimmten Zeit. Bald kommt noch das Management für einen Akku-Speicher im Haus dazu.“

Die Bausätze, die auch interessierten Laien den Zugang zu der günstigen und leistungsfähigen Lösung eröffnen sollen, sind noch ganz neu – bislang bot Wieland nur die Software zum kostenlosen Download und die nötigen Anleitungen an. Auch so hat openWB nach seiner Aussage schon „30 bis 40“ Nutzer gefunden, die in Eigenregie die Software auf einen Raspberry Pi aufgespielt und eine EVSE-Wallbox realisiert haben – wobei openWB auch mit kommerziell verfügbaren Wallboxen funktioniert, wenn diese eine Schnittstelle zur Regelung eingebaut haben.

(sma)