Ein dynamisches Lastmanagementsystem besteht üblicherweise aus einer zentralen Recheneinheit, die über Mess- und Regelanschlüsse verfügt. Kleinere und mittelgroße Lösungen werden meist direkt im Hauptverteiler auf einer Hutschiene montiert – wie die XEM-Reihe von Hager, das ABL Energy Meter, der Janitza Procont oder die Steuereinheit ABB SCU200. Größere Lösungen gibt es oft als Stand-alone-Gerät mit zusätzlichem Akkuspeicher (Hager XEMV) für die Innenraummontage – oder im 20-Fuß-Container auch für den Außenbereich (GSL Energy, Bluesun, Pknergy).
Aufgesetzt und administriert wird ein dynamisches Lastmanagementsystem in der Regel über eine Weboberfläche. Die meisten Geräte haben hierfür einen LAN-Anschluss oder WLAN an Bord.
Über seine Messanschlüsse liest das Lastmanagementsystem nach der Installation die aktuellen Werte aller Erzeuger und Verbraucher im Netz aus. Gegebenenfalls protokolliert es auch die Stromflüsse an den Haupt- und Unterverteilern sowie an den Übergangspunkten zu anderen Netzen.
Um Lasten und Stromflüsse zu erfassen, gibt es unterschiedliche technische Verfahren:
Kontaktlose Messung von Wechselströmen mittels Rogowski-Spulen an Geräteanschlüssen oder Leitungswegen, bei höheren Strömen ab etwa 100 Ampere über Messwandlerzähler
Überwachung der Netzfrequenz sowie der lokalen Abweichung von dieser Frequenz an verschiedenen Punkten im Netz (bevorzugt in sehr großen Netzen angewendet)
Erstellung eines digitalen Zwillings des Netzes, der über Datenleitungen oder Funkverbindungen mit allen Einspeisern und Verbrauchern verbunden ist und aus deren Messwerten ein Gesamtbild des Netzes errechnet
Auf Basis der hierbei ermittelten tatsächlichen Lasten gibt das Lastmanagementsystem anschließend individuelle Steuerbefehle an die angeschlossenen Geräte. Es reduziert beispielsweise die Ladeleistung von Ladesäulen für Elektroautos, wenn sehr viele Ladeanschlüsse auf dem Unternehmensgelände gleichzeitig genutzt werden.
Denn je nach Ladeart (Wechselstrom oder Gleichstrom) und Ladeleistung entstehen an Ladestationen hohe Ströme, die die vorhandenen Stromverteilungen in kleineren Unternehmen oder an kleineren Standorten schnell an Grenzen bringen können.
Zwei Beispiele: Bereits eine Wallbox für das Laden mit 22 kW wird nach Norm über einen 32-Ampere-Anschluss angebunden – also mit dem Doppelten eines klassischen Stromkreises im Privathaushalt oder der Büroeinheit. Eine Mehranschluss-Ladestation der 150-kW-Klasse kann sogar bis zu 350 Ampere ziehen.
Technische Umsetzung
Für die Einrichtung eines dynamisches Lastmanagements sollten idealerweise alle Netzkomponenten, Verbraucher und Erzeuger sowie ihre jeweilige Strom- und Spannungsfestigkeit bei Spitzenlasten und Dauerströmen bekannt sein. Für Blindleistung sowie mögliche Lastspitzen sind entsprechende Toleranzen einzuplanen.
Zu berücksichtigen sind hier insbesondere die DIN VDE 0100 für die Errichtung von elektrischen Anlagen bis 1.000 Volt Wechselspannung oder 1.500 Volt Gleichspannung sowie die DIN EN 61439 für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen.
Um die Geräte anzusteuern, bietet sich eine Vernetzung über das Internet der Dinge an (auf Englisch: Internet of Things, kurz: IoT). Mögliche Übertragungstechnologien und -protokolle sind LAN, WLAN, 5G-Mobilfunk oder auch Narrowband IoT. Mittels Powerline Communication (PLC) können die Steuerbefehle auch direkt über das Stromnetz versendet werden. Theoretisch ließe sich ein solches dynamisches Lastmanagement auch dezentral einrichten: über untereinander vernetzte Verbraucher und Erzeuger. Die einzelnen Geräte und Anlagen würden dann ihre Verbrauchs- und Einspeisewerte über ein entsprechendes Protokoll untereinander aushandeln. Eine solche Lösung ist aber bisher noch nicht am Markt verfügbar.
