VDE-AR-E 2122-1000 Anwendungsregel:2023-11 Standardschnittstelle für Ladepunkte/Ladestationen

Die vorliegende Anwendungsregel ist eine VDE-AR (vom DKE-Komitee 353 „Elektrofahrzeuge“ erstellt). Sie ergänzt bestehende Normen und Vorgaben in der Elektromobilität. Beispielsweise baut sie auf der VDE-AR-E 2122-1000 auf, die eine generische Schnittstelle zwischen Ladeinfrastruktur und EMS beschreibt. Gleichzeitig orientiert sie sich an internationalen Standards (z. B. dem im Entwurf befindlichen IEC 63380 für EMS–EVSE-Kommunikation) und den EEBus-Protokollen SPINE (Datenmodell) und SHIP (Übertragung). Darüber hinaus berücksichtigt sie regulatorische Vorgaben wie § 14a EnWG (Netzbetreiber-Steuerung) und die BSI-Spezifikation TR-03109-5 (sichere Anbindung an das Smart-Meter-Gateway). Damit wird sichergestellt, dass gesetzliche Anforderungen und technische Schnittstellen im Facility-Management kompatibel sind.

Energiemanagementsystem (EMS): Ein softwaregestütztes System zur Steuerung und Optimierung des Energieeinsatzes im Gebäude. Ladeeinrichtung (EVSE): Ladepunkt oder -station für Elektrofahrzeuge mit definierten Leistungsparametern. Netzanschlusspunkt (GCP): Schnittstelle zum öffentlichen Stromnetz, an dem EMS und EVSE angeschlossen sind.

Die Matrix zeigt schematisch, welche Rolle für welche Aufgaben typischerweise zuständig ist. In der Praxis kann eine Rolle auch von mehreren Beteiligten wahrgenommen werden (z. B. FM-Dienstleister, externer Systemintegrator).

• IP-basiert und interoperabel: Die EMS–EVSE-Schnittstelle arbeitet in einem IP-Netzwerk (Ethernet, WLAN oder Mobilfunk). Dabei wird das EEBUS-Datenmodell SPINE verwendet, übertragen über das SHIP-Protokoll (Smart Home IP). Diese offene Architektur ermöglicht herstellerübergreifende Kommunikation.

• Plug-&-Work: Geräte sollen automatisch erkannt werden (z. B. mittels DNS-SD oder Multicast), um eine einfache Inbetriebnahme zu ermöglichen.

• Sicherheit: Es sind Verschlüsselung und Authentifizierung einzusetzen (z. B. TLS/TCP). Kommunikationspartner müssen eindeutig identifiziert werden, um Manipulationen zu verhindern.

• Zuverlässigkeit: Mechanismen wie Heartbeat-Signale, Acknowledgement und definierte Fallback-Zustände müssen integriert sein, um bei Unterbrechung einen sicheren Basisbetrieb zu gewährleisten.

• Bidirektional: Sowohl EMS als auch EVSE können aktiv Daten senden und empfangen (z. B. Verbrauchsdaten, Steuersignale, Ereignismeldungen).

Die Tabelle zeigt wichtige Datenkategorien, die über die Schnittstelle ausgetauscht werden können. Sie dienen dem Last- und Energiemanagement sowie dem Zustandserhalt und der Diagnose.

Die Daten können direkt zwischen EMS und EVSE ausgetauscht werden oder über eine Zwischenschicht (z. B. Cloud-Backend), solange die Latenz- und Sicherheitsanforderungen eingehalten werden. In jedem Fall muss gewährleistet sein, dass alle relevanten Use Cases (siehe Abschnitt 6) unterstützt werden. Die Schnittstelle soll also für alle Partner gleich implementiert sein, um Interoperabilität zu sichern.

• Leistungsbegrenzung (Load Point Control): Das EMS kann an die EVSE ein temporäres Leistungs- oder Stromlimit übermitteln. Dies dient der Vermeidung von Netzüberlastungen. (Gemäß VDE-AR-E 2829-6 wird hierfür typischerweise der EEBUS Use Case Load Point Control (LPC) eingesetzt.)

• Überwachung / Monitoring: Die EVSE sendet regelmäßig Betriebsdaten (Leistungsaufnahme, Energieverbrauch) und Statusmeldungen (z. B. „Ladevorgang aktiv“, Fehler). Das EMS nutzt diese Daten zur Optimierung der Energiebilanz.

• Koordiniertes Laden (Multiple EV Coordination): Das EMS steuert mehrere Ladepunkte zeitgleich. Es vergleicht dazu die Gesamtenergiebereitstellung (z. B. PV-Einspeisung) mit dem Bedarf und verteilt die verfügbare Leistung nach festgelegten Algorithmen.

• Ladezustands- und Batteriezustandsmeldung: EV oder EVSE übermitteln den aktuellen Ladezustand (State of Charge) und ggf. Batteriekapazität. Dieses Feedback erlaubt eine vorausschauende Ladestrategie (z. B. verbleibende Ladezeit). (Sektion 6.7 der Regel).

• Zusammenfassung des Ladevorgangs: Nach Abschluss eines Ladevorgangs stellt die EVSE dem EMS alle relevanten Daten zur Verfügung (Ladedauer, geladene Energiemenge, max. Leistung). Diese Daten sind für Abrechnung und Analyse nützlich (siehe Abschnitt 5.5 der Anwendungsregel).

• Eigenverbrauchsoptimierung: Das EMS kann die Ladeleistung an die lokale Erzeugung anpassen (z. B. Solarstrom) und dadurch den Netzeinspeisung minimieren. Die Schnittstelle unterstützt die Übermittlung dynamischer Tarife oder Erzeugungsprognosen.

• Fehler- und Fallback-Funktionen: Bei Störungen im Kommunikationsnetz oder an den Geräten muss ein sicherer Zustand definiert sein (z. B. Ladestopp oder Rückfall auf Minimalladung). Ereignisse und Fehlermeldungen werden sofort übermittelt, um eingreifen zu können.

Neu hinzugefügte Use Cases in der aktuellen Fassung der VDE-AR umfassen u. a. die Ladebeendigungs- bzw. Ladezusammenfassung, die Überlastbegrenzung durch Ladestromlimitierung und das koordinierte Laden mehrerer Fahrzeuge sowie die Anzeige des Ladezustands. Diese Funktionen müssen durch die Schnittstelle umgesetzt werden.

• Initiale Konfiguration: IP-Adressen, Port-Nummern, Zertifikate und Identifikationsdaten der Geräte werden abgeglichen. Die Kommunikationsparameter (z. B. maximale Stromstärken, Zeitprofile) sind im EMS und in der EVSE einheitlich zu hinterlegen.

• Funktionstests: Ein Inbetriebnahme-Protokoll dokumentiert die Konformität: Verbindungsaufbau, Authentifizierung, Datenübertragung (gemessene vs. übertragenen Verbrauchswerte), Heartbeat-Funktion und die genannten Use Cases werden getestet. Ergebnisse werden als Abnahmeprotokoll festgehalten. (Neue Abschnitte 6.2 und 6.3 der Regel beschreiben Anforderungen an Inbetriebnahme und koordiniertes Laden.)

• Koordination: Betreiber von EMS und Ladeinfrastruktur stimmen Betriebsabläufe ab. Gegebenenfalls wird eine zentrale Koordinierungsinstanz eingerichtet, die Lasten im gesamten Gebäude oder Campus optimal verteilt (vgl. VDE-FNN-Koordinierungsfunktion auf Betriebsebene). Vertragliche Regelungen zwischen Ladesäulenbetreiber, EMS-Provider und Energieversorger sind zu klären.

• Dokumentation: Alle Konfigurationsschritte und Testergebnisse werden dokumentiert. Die Dokumentation muss sicherstellen, dass die Schnittstellenanforderungen jederzeit nachvollziehbar sind.

Bei jeder Wiederinbetriebnahme oder Änderung (z. B. Firmware-Update) sind die Konfiguration und Schnittstellenfunktionen erneut zu validieren.

• Planung und Pflichtenheft: Die Anforderungen dieser VDE-AR fließen in Planung und Anforderungsprofil (Pflichtenheft) für EMS und Ladeinfrastruktur ein. Dem Pflichtenheft muss eine genaue Schnittstellendefinition beiliegen (inkl. unterstützter Use Cases und Protokolle).

• Beschaffung: Bei Ausschreibungen und Kaufverträgen ist sicherzustellen, dass EMS und EVSE die genormte Schnittstelle unterstützen (z. B. EEBUS/SPINE/SHIP oder kompatible Standards). Herstellerneutrale Lösungen steigern die Flexibilität.

• Betriebsführung: Facility Manager überwachen den Echtzeitbetrieb. Dies umfasst die Protokollierung von Leistungsdaten, die automatische Erkennung von Ausfällen und die Benachrichtigung verantwortlicher Stellen. Schwellenwerte (z. B. für Ladeleistung) können Teil des Facility-Monitorings werden.

• Wartung und Updates: Regelmäßige Wartungstermine prüfen nicht nur Hardware, sondern auch die Kommunikationsfunktion (z. B. Test der Heartbeat-Signale). Firmware- und Software-Updates des EMS/EVSE werden gemäß Change-Management-Prozess eingespielt und dokumentiert.

• Dokumentation und Schulung: Eine strukturierte Dokumentation (Handbücher, Schnittstellendefinition) wird gepflegt. Bedien- und Wartungspersonal erhält Schulungen zu den neuen Funktionen. Zudem werden Schnittstellenprüfungen im Rahmen des Qualitätssicherungs- oder Energieaudit-Systems (z. B. ISO 50001, ISO 41001) berücksichtigt.

Durch diese Integration in Prozesse wie Planung, Betrieb und Instandhaltung gewährleistet das Facility Management, dass die EMS–EVSE-Schnittstelle zuverlässig funktioniert und den Anforderungen entspricht.

Für eine praxisgerechte Implementierung im Facility Management kann ein Anhang (bei Dienstleistern oder in Leistungsverzeichnissen) folgende Elemente enthalten: Rollendefinitionen, Use-Case-Beschreibungen, technische Details der Schnittstelle, Pflichtenheft-Vorlagen, Checklisten und Testprotokolle. Tabelle 9‑1 und 9‑2 geben Beispiele für erforderliche Dokumente und Prüfprotokolle.