Einführung
Mit dem WARP Energy Manager 1.0 bieten wir unseren Energiemanager zur Schaltschrankmontage, mit dem der Energieverbrauch zu Hause überwacht, gesteuert und optimiert werden kann.
In Verbindung mit unseren WARP Charger Wallboxen kann das Laden von Elektrofahrzeugen abhängig vom Strombezug und der Stromeinspeisung gesteuert werden. Unter anderem ist damit ein PV-Überschussladen oder ein dynamisches Lastmanagement möglich.
Features
Der WARP Energy Manager 1.0 kann mit einem dreiphasigen bidirektionalen Stromzähler die Leistung am Stromnetzanschluss (z. B. Hausanschluss) kontinuierlich messen. Es werden verschiedene Zählertypen und Anschlussarten unterstützt.
Energiemonitoring
Die Messwerte des Stromzählers stellt der WARP Energy Manager in seinem Webinterface dar. Dort wird angezeigt, wie groß die Leistung ist, die aus dem Stromnetz bezogen bzw., falls eine Photovoltaik-Anlage vorhanden ist, eingespeist wird. Leistungs- und weitere Messwerte werden live auf dem Webinterface dargestellt.
Alle fünf Minuten werden die Messwerte lokal auf der microSD-Karte des Energiemanagers gespeichert. Damit ist der WARP Energy Manager unabhängig von Datenaufzeichnungen auf Cloud-Servern. Diese Daten können für jeden Tag grafisch angezeigt werden.
Zusätzlich werden auf Tagesebene Energiebezug und Einspeisung aufgezeichnet. Damit kann der Energieverbrauch auf Tages-, Monats- und Jahresbasis analysiert werden.
Steuerung von Wallboxen
Der WARP Energy Manager kann WARP Charger Wallboxen verbrauchsabhängig steuern. Bis zu zehn Wallboxen vom Typ WARP Charger Smart, WARP Charger Pro, WARP2 Charger Smart und WARP2 Charger Pro werden unterstützt. Die Steuerung erfolgt über eine Netzwerkverbindung (LAN, WLAN) zwischen den Wallboxen und dem WARP Energy Manager.
Mit verschiedenen Einstellungen kann definiert werden, unter welchen Bedingungen und mit wie viel Leistung Fahrzeuge geladen werden.
Phasenumschaltung
Mittels eines externen Schützes kann der WARP Energy Manager angeschlossene Wallboxen zwischen einem ein- und dreiphasigen Betrieb umschalten.
WARP Charger (1. Generation) Wallboxen unterstützen leider keine Phasenumschaltung.
Durch die Phasenumschaltung kann die minimale Ladeleistung von ca. 4,1 kW bei einem dreiphasigen Betrieb (minimaler Ladestrom 6 A) auf ca. 1,4 kW reduziert werden. Somit kann auch ein geringer Leistungsüberschuss zum Laden eines Fahrzeugs verwendet werden. Ohne Phasenumschaltung ist bei kleinem Leistungsüberschuss ein Ladevorgang nicht möglich und der Überschuss wird ins Netz eingespeist. Alternativ müsste zusätzliche Leistung aus dem Netz bezogen werden, damit ein Ladevorgang beginnen kann.
Eingänge für potentialfreie Kontakte
Der WARP Energy Manager verfügt über zwei Eingänge für potentialfreie Schaltkontakte. Wird die Phasenumschaltung genutzt, wird einer dieser Eingänge fest zur Schützüberwachung verwendet. Ansonsten kann die Reaktion des Energiemanagers auf die Eingänge konfiguriert werden. Es kann zum Beispiel eine generelle Ladefreigabe realisiert oder der Ladestrom der Wallboxen begrenzt werden.
Potentialfreier Relaisausgang
Der potentialfreie Relaisschaltausgang des WARP Energy Managers kann genutzt werden, um externe Verbraucher o. ä. zu schalten. Der Ausgang kann konfiguriert werden und zum Beispiel abhängig von der verfügbaren Leistung, des momentanen Netzbezuges oder einer erfolgten Phasenumschaltung geschaltet werden.
Mit dem Relais kann keine Netzspannung (230 V) geschaltet werden. Es können bis zu 30 V/1 A geschaltet werden.
Mit einem künftigen Firmware-Update können beispielsweise SG-Ready-Steuereingänge von Wärmepumpen mit diesem Relaisausgang gesteuert werden.
Status-LED
Der WARP Energy Manager besitzt auf der Frontseite eine Status-LED. Ist PV-Überschussladen aktiviert (siehe PV-Überschussladen), visualisiert diese LED den Zustand am Netzanschluss durch ein langsames Pulsieren bzw. "Atmen". Die LED-Farben sind wie folgt:
- Grün: Leistung wird ins Netz eingespeist
- Gelb: Leistung wird aus dem Netz bezogen
- Blau: "Keine" Leistung am Netzanschluss (< ±200 W)
Wenn PV-Überschussladen nicht aktiviert ist, atmet die LED grün. In Fehlerfällen blinkt die Status-LED (siehe Fehlerbehebung).
Typische Anwendungen
PV-Überschussladen
Ist eine Photovoltaik-Anlage vorhanden, möchte man vermutlich möglichst viel vom selbst produzierten Strom nutzen. Der WARP Energy Manager kann dabei helfen, indem er ein reines PV-Überschussladen ermöglicht, bei dem nur überschüssige Energie ins Fahrzeug geladen wird. Alternativ kann auch ein erlaubter anteiliger Netzbezug definiert werden. Das ist sinnvoll, wenn die selbst produzierte Leistung nicht ausreicht, um einen Ladevorgang zu starten, man aber dennoch laden möchte.
Für das PV-Überschussladen benötigt der WARP Energy Manager einen Stromzähler an deinem Stromnetzanschluss, um den Überschuss, d. h. die Einspeisung von elektrischer Leistung ins Stromnetz, zu ermitteln. Der WARP Energy Manager steuert dann die Wallboxen so, dass keine Leistung ins Netz eingespeist wird (Netzbezug = 0) oder aber ein definierter Netzbezug eingehalten wird. Dies ist abhängig von deinen Einstellungen. Siehe dazu die Liste kompatibler Stromzähler sowie das Tutorial zum PV-Überschussladen.
Entscheidend ist hier, dass nur eine Leistungsregelung stattfindet, die einzelnen Phasenströme werden nicht geregelt. Da der Netzbetreiber-Stromzähler, der die Stromkosten ermittelt, saldierend arbeitet, ist eine Phasenstromregelung nicht notwendig.
Statisches Lastmanagement
Teilen sich mehrere Wallboxen eine gemeinsame Zuleitung, ist oft der Maximalstrom durch diese Zuleitung begrenzt. Als Beispiel könnten sich mehrere Wallboxen eine 32 A Leitung teilen. Zwei Wallboxen könnten jeweils als 11 kW Wallboxen (2 x 16 A) betrieben werden. Es wäre aber auch möglich, eine Wallbox mit 22 kW (32 A) zu betreiben, wenn die zweite Wallbox nicht genutzt wird. Für diese Anwendungen kommt das statische Lastmanagement zum Einsatz.
Der WARP Energy Manager kann das statische Lastmanagement für die Wallboxen übernehmen. Hierbei ist kein Stromzähler notwendig, es ist nur der Maximalstrom der Zuleitung zu definieren. Dieser Strom muss jederzeit zur Verfügung stehen. Der Energiemanager verteilt den Strom je nach Anforderung an die kontrollierten Wallboxen.
Dynamisches Lastmanagement
In manchen Fällen ist ein dynamisches Lastmanagement auf Phasenstromebene erforderlich. Ein typisches Beispiel dafür sind Mietobjekte, bei denen der Stromnetzanschluss der Immobilie nicht ausreicht, um mehrere Wallboxen gleichzeitig zu betreiben. Die Absicherung des Netzanschlusses beschränkt den zulässigen Phasenstrom.
Im einfachsten Fall kann für alle Wallboxen ein bestimmter Phasenstrom garantiert werden. In diesem Fall können die Wallboxen ein statisches Lastmanagement durchführen, bei dem der verfügbare Phasenstrom zwischen den WARP Chargern aufgeteilt wird (siehe Statisches Lastmanagement).
Oftmals kann jedoch nicht garantiert werden, dass ein bestimmter Phasenstrom jederzeit für Ladevorgänge zur Verfügung steht, da sich die Wallboxen den Netzanschluss mit anderen Verbrauchern teilen. Wenn diese Verbraucher ein- und ausgeschaltet werden, ändert sich der für die Wallboxen zur Verfügung stehende Phasenstrom ständig. In diesem Fall ist ein dynamisches Lastmanagement notwendig, um sicherzustellen, dass der maximale Phasenstrom nicht überschritten wird und keine Sicherung auslöst.
Der WARP Energy Manager ermöglicht ein dynamisches Lastmanagement auf Phasenstromebene. Dazu ist ein Stromzähler am Stromnetzanschluss erforderlich, der vom Energiemanager ausgewertet werden kann. Der Energiemanager überwacht den zur Verfügung stehenden Phasenstrom vom Netzanschluss und regelt die Leistung der Wallboxen entsprechend. Dadurch wird sichergestellt, dass der maximale Phasenstrom nicht überschritten wird und keine Sicherung auslöst. Wenn eine Photovoltaik-Anlage vorhanden ist und Energie produziert, erhöht sie automatisch die zur Verfügung stehende Leistung für den Energiemanager, um das Laden der Elektrofahrzeuge zu optimieren.
Kombination PV + Lastmanagement
PV-Überschussladen und ein statisches oder dynamisches Lastmanagement können kombiniert werden. Der WARP Energy Manager betreibt dann die Leistungsregelung für das PV-Überschussladen und stellt parallel sicher, dass die Phasenstrom-Begrenzungen durch das Lastmanagement eingehalten werden.