Elektrofahrzeuge (EVs) vergrößern ihren Marktanteil stetig auf Kosten von Verbrennungsmotoren Fahrzeuge. Das Wachstum wird durch mehrere Faktoren angetrieben. Am wichtigsten ist vielleicht, dass die Preise für Elektrofahrzeuge zu sinken beginnen, da der Wettbewerb in der Branche zunimmt. Neue Anbieter und Modelle tauchen auf, was mehrere etablierte Hersteller von Elektrofahrzeugen dazu veranlasst, ihre Preise zu senken. Gleichzeitig haben Regierungen auf der ganzen Welt deutlich gemacht, dass sie die Elektrifizierung des Transports als entscheidendes Mittel zur Reduzierung der CO2-Emissionen betrachten und weiterhin neue Vorschriften zur Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe einführen. Darüber hinaus seien zahlreiche Konjunkturpakete verabschiedet worden, die auf Investitionen in die Ladeinfrastruktur und andere Aspekte der Elektromobilität abzielen, um den Anteil von Elektrofahrzeugen auf der Straße zu erhöhen, schreibt er Berg Einblick.

Der Markt für das Laden von Elektrofahrzeugen ist gewachsen Trotz des jüngsten wirtschaftlichen Gegenwinds und der Herausforderungen im Zusammenhang mit der Lieferkette ist der Rückgang in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Die insgesamt installierte Basis an Ladepunkten in Europa belief sich im Jahr 7.1 auf rund 2022 Millionen, darunter rund 0.5 Millionen öffentliche Ladepunkte und 6.6 Millionen private Ladepunkte. Zu den privaten Ladepunkten zählen alle dedizierten Ladepunkte, mit Ausnahme der vom European Alternative Fuels Observatory (EAFO) definierten öffentlichen Ladegeräte. Private Ladepunkte können nach der Definition der EAFO Heimladepunkte, Ladepunkte am Arbeitsplatz und andere Ladepunkte sein, die der Öffentlichkeit nicht oder nur teilweise zur Verfügung stehen.

Die Rolle von Elektrofahrzeugen in zukünftigen Mobilitätslösungen

Der heutige Markt umfasst hauptsächlich drei Arten von Elektrofahrzeugen: Batterie-Elektrofahrzeuge (BEVs), Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs). Die Batterien in BEVs und PHEVs können über externe Stromquellen wie Haushaltssteckdosen oder ausgewiesene Ladestationen für Elektrofahrzeuge aufgeladen werden, während HEV-Batterien durch den Betrieb des Fahrzeugs aufgeladen werden. Ladestationen sind für die Unterstützung der schnell wachsenden Elektrofahrzeugflotte von entscheidender Bedeutung, wodurch die jeweiligen Märkte stark voneinander abhängig sind. Die Einführung beider Maßnahmen muss Schritt halten, um die Angst vor der Reichweite zu verringern und ein reibungsloses Fahrerlebnis zu gewährleisten.

Der Verkauf neuer Elektrofahrzeuge verzeichnet auf den europäischen Märkten seit mehreren Jahren ein rasantes Wachstum. Im Jahr 2022 stiegen die BEV-Neuzulassungen in der Region EU+EFTA+UK um 30 % auf 1.6 Millionen Fahrzeuge. Darüber hinaus wurden im Jahr 920,000 2022 neue PHEVs zugelassen. Der Trend setzte sich auch im ersten Halbjahr 2023 fort, wobei der kombinierte Absatz von BEVs und PHEVs im Vergleich zum ersten Halbjahr 28 um 1 % stieg.

Das Ökosystem zum Laden von Elektrofahrzeugen

Auf dem Markt für das Laden von Elektrofahrzeugen gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Akteure. Mehrere Hardwareanbieter sind spezialisierte Hersteller von Ladestationen für Elektrofahrzeuge, die sich mehr oder weniger ausschließlich auf diese Produkte konzentrieren, wobei einige sich sogar ausschließlich auf AC- oder DC-Ladestationen konzentrieren. Neben Herstellern von Elektrofahrzeugen und Ladegeräten für Elektrofahrzeuge umfasst der Markt auch Akteure, die Ladestationsmanagementlösungen, Ladestationsbetrieb und Elektromobilitätsdienstleistungen anbieten. Der Geschäftsumfang variiert: Einige Unternehmen bieten End-to-End-Lösungen einschließlich Hardware, Software und Dienstleistungen an, während andere sich auf einen bestimmten Teil der Wertschöpfungskette spezialisieren.

Die beiden Hauptdienstleistungskategorien innerhalb der Ladebranche für Elektrofahrzeuge sind Ladepunktbetreiber (CPOs) und E-Mobilitätsdienstleister (eMSPs). Ein Ladepunktbetreiber (CPO) verwaltet ein oder mehrere Netzwerke von Ladestationen. Der Betreiber ist nicht zwangsläufig Eigentümer der Ladestationen, ist aber für die Wartung, den Service und die Verwaltung der Ladestationen im Netzwerk verantwortlich. Beispielsweise kann eine Wohnungsbaugenossenschaft Ladestationen installieren und einen CPO beauftragen, der dafür verantwortlich ist, dass die Ladegeräte funktionsfähig bleiben und die Ladekosten auf die Nutzer der Ladestationen verteilt werden.

E-Mobilitätsdienstleister (eMSPs) sind hauptsächlich im öffentlichen Ladesegment tätig und bieten Fahrern von Elektrofahrzeugen Zugang zu den dortigen Ladestationen verbundene Netzwerke. Dies wird durch die Bereitstellung von Authentifizierungsmitteln an Ladestationen wie Kundenkonten, RFID-Karten oder -Tags und Lade-Apps erreicht. In den meisten Fällen fungieren CPOs auch als eMSPs, es gibt jedoch auch Beispiele für Unternehmen, die nur als CPO oder eMSP fungieren.

Die Grundlagen des Ladens von Elektrofahrzeugen

Die Laderate eines Elektrofahrzeugs wird in Kilowatt (kW) gemessen, und die Kapazität der Batterie des Elektrofahrzeugs, Energie zu speichern, wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Es gibt zwei Haupttypen von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge – AC-Ladegeräte und DC-Ladegeräte –, die nach der Art des elektrischen Stroms benannt sind, den sie dem Fahrzeug zuführen. In Europa wird oft davon ausgegangen, dass ein Ladegerät, das mehr als ein Fahrzeug gleichzeitig laden kann, über mehrere Ladepunkte verfügt.

AC-Ladegeräte sind einfacher und versorgen das Elektrofahrzeug ohne größere Umbauten mit AC-Strom aus dem Netz. Ein Bordladegerät im Fahrzeug wandelt dann den Wechselstrom in Gleichstrom um, der in der Batterie gespeichert werden kann. In diesem Fall ist meist das Bordladegerät der limitierende Faktor für die Ladegeschwindigkeit der Batterie.

Gleichstromladegeräte sind im Allgemeinen größer und komplexer, da sie Wechselstrom aus dem Netz direkt in Gleichstrom umwandeln und so ermöglichen, dass der Ladevorgang das Bordladegerät des Fahrzeugs umgeht und Strom direkt in die Batterie einspeist. In diesem Fall ist es entweder die Struktur der Batterie oder das Gleichstromladegerät, die die Geschwindigkeit, mit der die Batterie geladen werden kann, begrenzt.

Energieoptimierung

Um die Effizienz und das Benutzererlebnis beim Laden zu verbessern, wird eine Software zur Ladestationsverwaltung eingesetzt. Im privaten Umfeld ermöglicht eine Managementsoftware dem Fahrer, Ladevorgänge zu planen, den Stromverbrauch zu protokollieren und die Kosten im Blick zu behalten. Die Lösungen bieten außerdem Warnmeldungen bei Störungen sowie Funktionen zur gemeinsamen Nutzung der Ladestationen und zur Zuweisung der Kosten an den richtigen Benutzer.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Ladestationsmanagements ist das Energiemanagement. Energiemanagementlösungen ermöglichen die Überwachung und Verwaltung des Stromverbrauchs des Ladegeräts und passen ihn an die Einschränkungen des lokalen Netzanschlusses an. Lastmanagementfunktionen können die Ladelast zwischen Ladepunkten und dem Rest des lokalen Netzes verteilen, um das Risiko einer Überlastung von Sicherungen und Stromausfällen zu verringern.

Demand-Response-Lösungen passen den Stromverbrauch der Ladegeräte an, um die Belastung des Stromnetzes zu begrenzen. Beispielsweise kann die Aufladung so geplant werden, dass sie außerhalb der Netzlastzeiten erfolgt, wenn die Preise niedriger sind. Moderne Energiemanagement-Tools können auch die Beiträge lokaler Stromerzeugungs- und Energiespeicherlösungen berücksichtigen, wie z. B. Batterien oder Elektrofahrzeuge, die bidirektional laden können. Angesichts der steigenden Energiekosten werden die Argumente für intelligente Lade- und Lastausgleichsfunktionen noch stärker.

Sichere Firmware-Updates sorgen für optimale Leistung

Die Nachfrage nach intelligenten und praktischen Ladestationsfunktionen unterstreicht die Notwendigkeit für Hersteller, ihre Produkte zukunftssicher zu machen, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Ein entscheidender Bestandteil der Zukunftssicherheitsbemühungen ist die Implementierung sicherer Firmware-Updates. Durch Firmware-Updates kann sichergestellt werden, dass die Ladegeräte mit neuen EV-Modellen kompatibel sind, und die Zuverlässigkeit der Ladegeräte durch Minimierung von Ausfallzeiten erhöht werden. Wie jedes vernetzte Gerät sind auch Ladestationen anfällig für Cybersicherheitsrisiken. Hersteller können Schwachstellen in der Software der Ladestation durch Firmware-Updates beheben und sicherstellen, dass sie vor potenziellen Bedrohungen geschützt bleibt.

Mobilfunkkonnektivität bietet Flexibilität und Unabhängigkeit

Ladegeräte für Elektrofahrzeuge verfügen üblicherweise über irgendeine Art von Konnektivität, wie z. B. Mobilfunk, Wi-Fi oder feste Konnektivität. Im privaten Umfeld bietet die Mobilfunkverbindung deutliche Vorteile gegenüber anderen Optionen. Wenn ein CPO für die Ladestation verantwortlich ist, werden durch die Anbindung an eine Mobilfunkverbindung mögliche Einschränkungen und Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Nutzung eines Drittanbieternetzwerks beseitigt. Die WLAN-Abdeckung kann am Installationsort eingeschränkt sein oder leicht unterbrochen werden, und bei kabelgebundenen Verbindungen können zusätzliche Kosten anfallen. Kunden legen möglicherweise auch keine Priorität auf die Verbesserung der Wi-Fi-Abdeckung, da nur wenige andere Geräte eine Verbindung benötigen, an der Ladegeräte für Elektrofahrzeuge installiert sind. Durch die Mobilfunkkonnektivität können die Ladegeräte dort installiert werden, wo sie für den Fahrer am nützlichsten sind, und nicht dort, wo Konnektivität verfügbar ist. Darüber hinaus bietet es eine zuverlässigere und unabhängigere Verbindung zum Ladegerät, was zur Verbesserung des Serviceniveaus beiträgt.

Das Laden von Elektrofahrzeugen wird von der eSIM-Lokalisierung profitieren

Die Mobilfunkkonnektivität ist ein wesentlicher Faktor für die Fernverwaltung von Ladestationen, deren Abdeckung, Leistung und Sicherheit weiter optimiert werden müssen, um den Anforderungen für den Einsatz gerecht zu werden. Herkömmliches Roaming kann die Anforderungen für Anwendungen mit geringem bis mittlerem Datenvolumen erfüllen, bietet jedoch möglicherweise keine Unterstützung für die Konnektivität über mehrere Netzwerke in einem bestimmten Land. Die lokale Beschaffung von SIM-Karten von lokalen Mobilfunkbetreibern ist immer möglich, aber das Modell wird immer komplexer, wenn es auf eine wachsende Zahl von Ländern ausgeweitet wird.

eSIMs beheben die Mängel herkömmlicher Mobilfunk-Konnektivitätslösungen durch die Möglichkeit der Over-the-Air-Verwaltung mehrerer Betreiberprofile, ohne dass die physische SIM-Karte selbst ausgetauscht werden muss. Da die Betreiberauswahl und -personalisierung in die Post[1]Bereitstellungsphase verlagert wird, können Hersteller große Mengen an eSIMs kaufen und diese in ihre Ladegeräte einbauen, ohne sich entscheiden zu müssen, welche Betreiber sie verwenden möchten. Mit der eSIM-Technologie können die Ladegeräte beim Einschalten automatisch Netzwerke scannen und das am besten geeignete Betreiberprofil am Installationsort herunterladen. Somit kann die eSIM-Technologie sowohl Herstellungs- und Installationsprozesse vereinfachen als auch das Gerät zukunftssicher gegen Änderungen in der Netzabdeckung machen.

Die Verwendung eines einzigen Mobilfunkanbieters bietet mehrere Vorteile, die den Betrieb rationalisieren und die Komplexität reduzieren. Eine einheitliche Plattform zur Verwaltung der Konnektivität zentralisiert die Steuerung von Geräten und Diensten, erleichtert die Überwachung, Verwaltung und Fehlerbehebung im Netzwerk und bietet einen zentralen Integrationspunkt. Mit einem Anbieter lässt sich außerdem einfacher sicherstellen, dass alle Geräte denselben Sicherheitsprotokollen und gesetzlichen Anforderungen entsprechen, wodurch das Risiko von Verstößen aufgrund von Inkonsistenzen verringert wird Sicherheitsmaßnahmen

Interoperabilität stärkt die Wertschöpfungskette beim Laden von Elektrofahrzeugen

Die Fragmentierung des Lademarkts für Elektrofahrzeuge führt zu erheblichen Herausforderungen in Bezug auf die Interoperabilität zwischen den verschiedenen Produkten und Lösungen. Ein wichtiges Mittel zur Abmilderung der Probleme, die sich auf dem diversifizierten Markt für das Laden von Elektrofahrzeugen ergeben, ist das Open Charge Point Protocol (OCPP), das Hardware verschiedener Anbieter eine gemeinsame Sprache für die Kommunikation mit Ladestationsverwaltungssoftware bietet. Dies ermöglicht es Unternehmen, sich auf ihr Segment der Wertschöpfungskette zu spezialisieren, beispielsweise Ladehardware, -software oder -dienstleistungen. Das OCPP öffnet auch den Markt für Akteure wie CPOs und ermöglicht ihnen die Verwendung von Hardware, die zu ihren unterschiedlichen Installationsorten passt, und Verwaltungssoftware, die zu ihrem Betrieb passt. Darüber hinaus verringert ein Standard-Kommunikationsprotokoll die technologische Abhängigkeit und verringert das Risiko, neue, ungetestete Lieferanten auszuwählen.

Die Zukunft des Ladens von Elektrofahrzeugen und der Energiemanagementsysteme für Privathaushalte

Zukünftige Energiemanagementsysteme für Privathaushalte werden die Batterie in Elektrofahrzeugen wahrscheinlich als zusätzliche Sicherung oder sogar als Ersatz für Heimbatterien nutzen. Vehicle-to-Grid (V2G) oder Vehicle-to-Home (V2H) sind Systeme, bei denen das Fahrzeug Strom aus der Batterie zurücksenden kann. Dafür ist ein Ladegerät für Elektrofahrzeuge erforderlich, das über bidirektionales Laden verfügt. Möglicherweise ist auch eine Modernisierung des elektrischen Systems des Hauses erforderlich, um eine Trennung vom Stromnetz zu ermöglichen. Die bidirektionale Ladefunktion wird in neuen Ladegeräten eingeführt. Ein typisches Elektrofahrzeug verfügt über eine Batterie mit einer Kapazität von etwa 67 kWh. High-End-EV-Modelle können über Batterien mit einer Kapazität von deutlich über 100 kWh verfügen. Im Vergleich dazu haben Batteriespeichersysteme für Wohnanwendungen typischerweise eine Kapazität von 5–15 kWh. Aufgrund der Größe könnte eine Batterie eines Elektrofahrzeugs bei einem Stromausfall ein Haus mehrere Tage lang mit Strom versorgen, wohingegen eine typische Heimbatterie nur einen Tag halten würde.

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• Quelle: https://www.iot-now.com/2024/03/28/143572-enhance-ev-charging-performance-with-cellular-connectivity/