Überschussladen

Mit dem cFos Charging Manager und einer Solaranlage können Sie dafür sorgen, dass Ihr Auto (fast (*)) nur geladen wird, wenn solare Überschussleistung zur Verfügung steht. Überschuss = Erzeugung minus Hausverbrauch.

Hinweis: Damit Laderegeln beachtet werden, muss das Lastmanagement aktiv sein, d.h. der Modus muss auf "Lastverteilung", nicht auf "beobachten" stehen.

Hierfür können Sie eine Laderegel vom Typ "Solar" einrichten. Als Modus wählen Sie "Solarüberschuss". Als "Start Stromlimit" wählen Sie den Überschuss-Strom, den die Solaranlage erzeugen soll, ab dem diese Regel gelten soll.

Screenshot cFos Charging Manager Dokumentation - Überschussladen

Die Regel: Solar, Start Stromlimit: 6,5 A (6500 mA), "Solarüberschuss", dadurch wird ab einer Einspeisung von 6,5 A das Überschussladen mit dem vorhandenen Überschuss aktiviert.

Zusätzlich können Sie eine Unterschreitungszeit angeben, d.h. die Anzahl der Sekunden, die nach Aktivieren der Überschussregel das Stromlimit unterschritten werden darf, bevor das Laden gestoppt wird. So wird das Laden nicht bei kurzfristigen Leistungseinbrüchen, wie z.B. durch vorüberziehenden Wolken, unterbrochen.

Sie können den solaren Überschuss ablesen, indem Sie im Charging Manager den virtuellen Zähler "Surplus (VM)" einrichten. Weiterhin können Sie einen virtuellen Zähler "Grid Demand (VM)" einrichten, der anzeigt, wieviel Strom gerade aus dem Netz gezogen wird.

Tip: Falls Ihre PV-Anlage im Winter oder in der Übergangszeit nicht mehr die zum Laden benötigte Mindestleistung erzeugt, können Sie als Startstromlimit auch einen Wert unterhalb von 6000mA angeben. Dann wird mit solarem Überschuss bei teilweisem Netzbezug geladen.

Tip: Um sicherzustellen, dass Ihr Auto am nächsten morgen geladen ist, können Sie zusätzlich zur Überschussregel eine zeitbasierte Regel angeben: Zeit, Start: 21:00, Ende 6:00, Strom 6000. D.h. wenn nachts das Auto noch Strom benötigt, um voll geladen zu werden, können Sie entweder aus dem Netz oder aus einem Speicher laden.

Der Überschuss-Strom ist der Strom, der ins Netz eingespeist werden würde. Um diesen zu ermitteln, muss der cFos Charging Manager ihn messen können. Hierzu gibt es folgende Möglichkeiten:

Abbildung Messkonzepte
  1. Entweder: Einrichten mit einem Zähler "Netzbezug". Sie installieren einen (bidirektionalen) Zähler am Übergabepunkt des Hausanschluss. Wenn dieser Zähler negative Werte anzeigt, speisen Sie ein und dieser Strom steht dem Überschussladen zur Verfügung. Als Zähler eignen sich z.B. Modbus-Zähler oder interne Netzbezugs-Zähler Ihrer Solaranlage (z.B. SMA Homemanager 2.0, Kostal Power Meter, E3/DC Netzbezugszähler, etc.). Damit der Charging Manager den Netzbezug unabhängig von Laden der Elektroautos berechnen kann, muss in dieser Konfiguration für jede Wallbox ein Zähler mit Rolle "Verbrauch E-Auto" konfiguriert sein.
  2. Oder: Sie messen mit einem geeignetem Zähler Ihren Hausverbrauch ohne Wallbox(en) und ohne die Erzeugungsleistung. Hierfür reichen einfachen S0-Zähler aus. Der Charging Manager zieht dann von der Erzeugungsleistung den Hausverbrauch ab und stellt die restliche Leistung zum Laden zur Verfügung.

Die Erzeugungsleistung kann mit einem extra Zähler gemessen werden. Alternativ können Sie u.U. die Werte aus Ihrer Solaranlage direkt auslesen. Beachten Sie dazu unsere Liste von aktuell unterstützten Geräten.

(*) Aufgrund von Mess- und Rechenungenaugigkeiten kann im Grenzbereich ein leichter Netzbezug bzw. Einspeisung entstehen.

Benutzerbericht zum Überschussladen mit Shelly 3EM (PDF)
Benutzerbericht zum Überschussladen mit Solaredge

Bilanzielles Überschussladen

Wenn Sie wissen, dass die Solaranlage höchstens 4,2 kW Leistung erzeugen kann, muss das Überschussladen mit einem Workaround konfiguriert werden. Dabei wird das "bilanzielle Laden" angewendet.

Hinweis: Elektroautos benötigen mindestens 1,4 kW (d.h. 6 A) pro Phase, um laden zu können. Beim dreiphasigen Laden ergibt sich also 3*1,4 kW = 4,2 kW.

Unterhalb von 4,2 kW Solarleistung muss man die Leistung zum Laden von den drei Phasen auf eine Phase umverteilen, damit auf dieser Phase mindestens 1,4 kW zur Verfügung stehen. Wenn Sie beispielsweise auf allen Phasen 500 W Solarleistung einspeisen, können Sie auf einer einzelnen Phase 1500 W ziehen. Da die Zweirichtungszähler der Energieversorger bilanziell arbeiten, entsteht rechnerisch weder Netzbezug noch Einspeisung.

Unterhalb von 4,2 kW müssen Sie also zwei Sicherungen, mit denen die Zuleitungen zur Wallbox abgesichert sind, ausschalten (nur nicht die, mit der der cFos Power Brain Controller abgesichert ist). Achtung: Sie dürfen aber nicht während des Ladevorgangs einzelne Phasen zu- oder abschalten. Das kann zur Zerstörung der Ladeeinrichtung des Autos führen! Wenn Sie an der Wallbox keinen Zähler verwenden, der einzelne Phasen auflösen kann, sollten Sie nach Möglichkeit dem Charging Manager mitteilen, dass das Auto jetzt einphasig lädt, indem Sie den Konfigurationsparameter "Phasen" entsprechend setzen. Bei einem Zähler, der einzelne Phasen auflösen kann, können Sie die Phasen-Einstellung auf "ermitteln" lassen.

Wenn Sie das Auto später wieder unabhängig vom Solarüberschuss aufladen wollen, schalten sie vor dem Ladevorgang die ausgeschalteten Sicherungen ein und deaktivieren Sie im Charging Manager die Solarüberschuss-Laderegel. Dann können Sie mit der normalen Leistung laden.

Einstellung des Parameters "Phasen"

Der cFos Charging Manager muss wissen, auf welchen Phasen das Auto lädt (z.B. 1-phasig oder 3-phasig), um

  • die Auslastung der einzelnen Phasen für das Lastmanagement berechnen zu können, und
  • um zu entscheiden, wann bei solarem Überschussladen der minimale Ladestrom pro genutzter Phase erreicht ist und das Laden aktiviert wird.
Wenn Sie bei Ihrer Wallbox einen Zähler angeheftet haben, stellen Sie diesen am besten so ein, dass die genutzten Phasen denen der elektrischen Installation entsprichen. Bei einer Wallbox, die einen phasenweise auflösenden Zähler besitzt oder der ein solcher angeheftet ist, können Sie die Phasen auf "Ermitteln" stellen.

Hat die Wallbox keinen (evtl. angehefteten) Zähler mit phasenweiser Auflösung (z.B. cFos Power Brain mit S0-Zähler, Tesla Wall Connector, u.a.) und Sie laden immer das selbe Auto, dann sollten Sie die Phasen so einstellen, wie das Auto sie tatsächlich nutzt. Laden Sie wechselnde Autos, stellen Sie die Phasen der Wallbox auf "Ermitteln". Bei "Ermitteln" versucht der cFos Charging Manager, die tatsächlich genutzten Phasen zu ermitteln. Er weiß normalerweise, ob der jeweilige Zähler oder die Wallbox phasenweise Auflösung der Ströme bietet. Z.B: liefert ein S0-Zähler nur Pulse pro kWh der Gesamtleistung und keine Werte für die einzelnen Phasen. Solch ein Zähler misst also die Gesamtleistung und legt diese auf die eingestellten Phasen um. Aus Sicht der Wallbox nutzen 1-phasig ladende Autos immer Phase L1 (auch wenn diese gegenüber dem Hausnetz phasenrotiert installiert ist). 2-phasig ladende Autos laden immer auf den Phasen L1 und L2.

Der bei der Wallbox eingestellte Parameter "Phasen" wird bei einem neu eingesteckten Auto auch zur Prognose der tatsächlich genutzten Phasen verwendet. Bei "Ermitteln" nimmt der Charging Manager zunächst 1-phasiges Laden an und schaltet ggf. auf 2-phasiges bzw. 3-phasiges Laden um. Nach dem Ausstecken beginnt die Prognose wieder bei 1-phasig.

Bei solarem Überschussladen von 3-phasig ladenden Autos hat dies zur Folge, dass der cFos Charging Manager bei steigender Solarleistung mit der Prognose "1-phasig" zu früh anfängt zu laden. Er stellt dann nach wenigen Sekunden 3-phasige Nutzung fest und pausiert das Laden bei zu geringem solaren Überschuss, bis genug Leistung für Überschussladen verfügbar ist. Damit das funktioniert, ist in den ersten 2 Minuten des Ladens die Unterschreitungszeit (die man in den Laderegeln einstellen kann) auf genau 15 Sekunden begrenzt. Wenn Sie dieses kurzzeitige Einschalten vermeiden wollen, können Sie die Phasen in den Wallbox-Einstellungen auf die tatsächlich genutzten Phasen stellen. Bei wechselnden Autos empfiehlt es sich, im Charging Manager RFIDs mit der Funktion "Phasen überschreiben" anzulegen und hiermit dem Charging Manager beim Einstecken des Ladekabels mitzuteilen, mit welchen Phasen das Auto lädt.

Stromspeicher

Die Steuerung in einem Stromspeicher versucht immer den Netzbezug und die Netzeinspeisung zu minimieren. Dies können Sie dem cFos Charging Manager mitteilen, indem Sie einen Zähler mit der Rolle "Solarspeicher" einrichten. In diesem Falle gilt ein sich entladender Speicher als Erzeuger (der Zähler zeigt negative Leistungswerte), d.h. diese Energie steht dem Laden des Autos zur Verfügung. Ein ladender Speicher (der Zähler zeigt positive Leistungswerte) gilt allerdings nicht als Verbraucher, weil der Speicher die Ladung sofort stoppt, wenn die Ladeleistung für das Laden des Elektroauto verwendet wird. Der cFos Charging Manager ignoriert also bei Zählern mit der Rolle "Solarspeicher" dessen Verbrauch. Sie können bei der Rolle des Speicherzählers zwischen "Speicher Alles" und "Speicher Home" wählen. Bei "Speicher Home" wird die Entladung des Speichers nicht zum Überschussladen genutzt, was tiefe Ladezyklen des Speichers vermeidet. Hier noch Möglichkeiten der Zählernutzung.

Falls Ihr Stromspeicher nicht über einen bidirektionalen Zähler verfügt, können Sie einen externen Zähler einbauen. Meist empfehlen sich bidirektionale Modbus-Zähler, aber es kann je nach Anordnung der Zähler in der Installation auch mit mehreren S0-Zählern (oder anderen unidirektionalen Zählern) gehen, was im Einzelfall zu prüfen ist.