Verstärke die Leistung: Warum du Peak Shaving und virtuellen Netzausbau brauchst

Was war passiert?

Der Netzanschlusspunkt (NAP) des Standorts konnte nicht mit allen angeschlossenen Fahrzeugen gleichzeitig umgehen. Und zu allem Überfluss muss sich der Betreiber der Ladestation oder des Parkplatzes Wochen später nicht nur mit unzufriedenen Kundenrezensionen herumschlagen, sondern auch mit einer hohen Rechnung, die auf den höchsten 15-minütigen Spitzenwerten des Monats basiert. Das ist eine doppelte Enttäuschung für Kund:innen und verursacht unnötige Kosten... und das alles wegen einer kurzzeitigen Überlastung.

Smarte Energie für intelligentes Laden

Mit der zunehmenden Verbreitung von E-Autos (EVs) muss auch die Ladeinfrastruktur entsprechend schnell ausgebaut werden. Für Ladeinfrastruktur-Betreiber (CPOs), Parkhausbetreiber und Facility Manager wird dieser Ausbau jedoch zunehmend durch Netzbeschränkungen und steigende Stromkosten erschwert.

An dieser Stelle kommen Batteriespeicher und smartes Lastmanagement ins Spiel.

Zwei leistungsstarke Strategien – Peak Shaving und virtuelle Netzanschlusserweiterung – können Betreibern dabei helfen, zuverlässige, skalierbare EV-Ladestationen bereitzustellen, ohne ihr Budget oder das Netz zu sprengen. Obwohl sie auf ähnliche Weise funktionieren, ist jeder Ansatz auf unterschiedliche Standortbedingungen zugeschnitten. In diesem Blog erläutern wir, was unter beidem zu verstehen ist, wie diese Strategien funktionieren und wie du entscheidest, welche Lösung für deinen Standort am besten geeignet ist.

Peak Shaving und Ausbau des virtuellen Netzes: Wie beides zusammenhängt

Peak Shaving dient dazu, kurzfristige Nachfragespitzen zu begrenzen – besonders wichtig in Regionen mit hohen Verbrauchsgebühren oder zeitabhängigen Abrechnungsstrukturen. Es handelt sich dabei um eine kostensparende Technik, die dazu dient, die Stromkosten zu senken, indem hohe Nachfragespitzen minimiert und damit die Spitzenlastgebühren gesenkt werden. Diese Spitzen werden in zeitlichen Intervallen gemessen, die von Land zu Land unterschiedlich sind, wobei viele Länder 15-Minuten-Intervalle verwenden. So kommen in Deutschland, Österreich, den Niederlanden und der Schweiz 15-Minuten-Intervalle zum Einsatz, während Belgien 10-Minuten- und das Vereinigte Königreich 30-Minuten-Intervalle nutzen.

Bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge funktioniert das Peak Shaving am besten an Standorten, an denen das Netz nicht häufig überlastet ist, aber kurze Lastspitzen können hohe Stromkosten verursachen. Durch die Bewältigung dieser kurzen Nachfragespitzen können CPOs ihre Energierechnungen erheblich senken.

Virtueller Netzausbau

Der virtuelle Netzausbau ist eine Erweiterung des Spitzenausgleichs. Sie kommt zum Einsatz, wenn eine Ladestation ständig an die Grenzen ihrer Netzkapazität stößt oder häufig mit Stromausfällen konfrontiert ist. In diesen Fällen ist die „virtuelle“ Erweiterung des NAPs mit einer Batterie eine attraktive Option. Die virtuelle Netzanschlusserweiterung ermöglicht es dem Standort, so zu arbeiten, als hätte er einen größeren Netzanschluss, indem er Batteriespeicher zur Pufferung von Lasten verwendet. Auf diese Weise kann der volle Ladebetrieb aufrechterhalten werden, auch wenn das physische Netz die Nachfrage nicht decken kann.

Kurzum:

• Peak Shaving = niedrigere Kosten in nicht überlasteten Netzen mit kurzfristigen Nachfragespitzen
• Virtueller Netzausbau = erhöhte Betriebskapazität in überlasteten Netzen mit häufigen Leistungseinschränkungen

Je nach Standort, Netzzugang und Ladeverhalten können CPOs von der einen oder der anderen Strategie profitieren – oder sogar von einer Kombination aus beiden.

Warum steigenden Nachfrage nach EV-Ladestationen und die Netzbeschränkungen problematisch sind

Eines der drängendsten Probleme für Unternehmen, die Ladestationen für E-Autos betreiben, ist die Belastung durch Spitzenlastgebühren. Diese Gebühren werden auf der Grundlage der höchsten Stromabnahme aus dem Netz während eines bestimmten Zeitraums, oft in 15-Minuten-Intervallen, berechnet. In einigen Regionen, darunter Deutschland, werden den Kund:innen die höchsten 15-Minuten-Spitzenwerte des Monats in Rechnung gestellt, wobei die Kosten für Industriekunden bis zu 100 Euro/Kilowatt (kW) pro Jahr betragen können. Wenn beispielsweise die höchste 15-Minuten-Spitzenlast eines Standorts im letzten Jahr 115 kW betrug, würde dem Betreiber eine jährliche Gebühr von 11.500 Euro berechnet. Dies schafft einen Anreiz, die Spitzenlast zu reduzieren und so die Kosten deutlich zu senken.

Peak Shaving hilft, diese Spitzenlasten zu reduzieren, ohne das Ladevolumen nennenswert zu beeinträchtigen. Dies geschieht entweder durch Reduzierung der Ladeleistung oder durch das Entladen einer Batterie während der Spitzenzeit. So wird sichergestellt, dass die vom Netz bezogene Leistung unter einem festgelegten Zielwert bleibt. Dieser Ansatz, auch als Abrechnungsintervalloptimierung bezeichnet (um den unterschiedlichen Zeitintervallen in Europa Rechnung zu tragen), ist ideal, um hohe Gebühren aufgrund gelegentlicher Stromspitzen zu vermeiden.

In Gebieten mit höherer Netzdichte liegt die Herausforderung nicht nur in den Kosten, sondern auch in der Kapazität. Viele CPOs können keine weiteren Ladestationen installieren oder sie mit voller Leistung betreiben, weil ihr Netzanschluss bereits voll ausgelastet ist – und die Aufrüstung des Netzes kann Jahre dauern. Aus Branchenberichten geht hervor, dass 50 bis 80 Prozent der potenziellen Ladestationen für E-Autos nur über begrenzte oder unzureichende Netzanschlüsse verfügen. Die Aufrüstung eines Netzanschlusses, um eine höhere Leistung zu liefern, kann 1 bis 3 Jahre Genehmigungs- und Bauzeit in Anspruch nehmen, wobei die Vorlaufkosten oft zwischen 150.000 und 3 Millionen Euro liegen (im Durchschnitt etwa 500.000 Euro pro Standort). Diese hohen Kosten und langen Fristen machen es für CPOs und Parkhausbesitzer unpraktisch, die Ladeinfrastruktur schnell auszubauen.

Hier kommt die virtuelle Netzanschlusserweiterung ins Spiel. Durch das Laden einer Batterie außerhalb der Spitzenzeiten oder bei verfügbarer PV-Energie und das Entladen bei hohem Ladebedarf können Betreiber mehr E-Autos versorgen, als der bestehende Netzanschluss normalerweise zulässt. So lässt sich die Infrastruktur virtuell erweitern, ohne auf zusätzliche Versorgungsleistungen warten zu müssen.

Peak Shaving und Stromreduzierung

Wenn wir bei gridX von „Peak Shaving“ sprechen, meinen wir eigentlich die intelligente Drosselung von Strom (sprich, die Optimierung durch „Peak Shaving“) – insbesondere die Reduzierung der Ladelast von E-Fahrzeugen in Echtzeit, um das Überschreiten kostspieliger Verbrauchsschwellen zu vermeiden.

Da die Verbrauchsgebühren auf dem höchsten 15-minütigen Durchschnittsverbrauch in einem Abrechnungszeitraum basieren, kann ein plötzlicher Anstieg – z. B. wenn mehrere E-Fahrzeuge mit voller Leistung zu laden beginnen – in diesem Zeitfenster einen massiven Anstieg auslösen, der zu hohen jährlichen Netzgebühren führt. Das System von gridX vermeidet dies, indem es die Ladeleistung in solchen Momenten automatisch begrenzt. Dieser DLM-Ansatz (Dynamic Load Management) stellt sicher, dass der Gesamtstromverbrauch des Standorts innerhalb einer definierten Obergrenze bleibt, ohne dass die Benutzererfahrung langfristig beeinträchtigt wird. Die Autos werden in Spitzenzeiten zwar etwas langsamer geladen, aber die Energiebereitstellung wird insgesamt optimiert.

Anstatt also eine Batterie zu verwenden, um in Zeiten hoher Nachfrage auszugleichen (wie beim traditionellen batteriegestützten Peak Shaving), glättet die Spitzenlast-Optimierungsstrategie von gridX die Lastkurve durch intelligente, softwaregesteuerte Kürzungen.

Einsatz des virtuellen Netzausbaus in einem Parkhaus

Beim virtuellen Netzausbau geht es darum, mehr nutzbare Kapazität zu erschließen, ohne das Netz aufzurüsten. Eine Batterie wird vor Ort installiert und strategisch aufgeladen:

• wenn die PV-Erzeugung hoch ist (wenn Solaranlagen verfügbar sind)
• Während der Schwachlastzeiten des Netzes
• wenn die Nachfrage nach dem Laden von Elektrofahrzeugen gering ist

Die gespeicherte Energie wird dann in Zeiten hoher Ladeaktivität entladen, so dass der Standort seine Netzanschlussgrenze vorübergehend überschreiten kann - ohne das Netz zu überlasten. Dies ist besonders nützlich, wenn:

• der Netzanschluss häufig überlastet ist
• der Ladebedarf regelmäßig die Netzgrenzen überschreitet
• Netzbeschränkungen die Betreiber zwingen, den Ladevorgang zu drosseln oder neue Sitzungen abzulehnen

In diesen Fällen geht es bei der virtuellen Netzanschlusserweiterung weniger um die Senkung der Kosten als vielmehr um die Erweiterung der Kapazitäten. So erhalten die Betreiber die nötige Flexibilität, um die wachsende Nachfrage nach E-Autos zu befriedigen, ohne das Netz wegen begrenzter Kapazität drosseln zu müssen.

Warum einer Ladestation für Elektrofahrzeuge eine Batterie hinzufügen?

Durch den Einbau einer Batterie in eine Ladestation für Elektrofahrzeuge lässt sich der Netzanschluss praktisch erweitern und die Abhängigkeit von teurem Netzstrom verringern. Dies ist besonders nützlich, wenn der bestehende Anschluss nicht mit dem Ladebedarf mithalten kann.

Die Batterie wird in Zeiten geringer Nachfrage oder wenn billigere Energie verfügbar ist, aufgeladen. Dies kann entweder bedeuten:

• Überschüssige Solarenergie aus PV-Anlagen vor Ort
• Kostengünstiger Strom, der außerhalb der Spitzenlastzeiten zur Verfügung steht, oft durch dynamische oder verbrauchsabhängige Tarife (ToU)

Anstatt in Zeiten hoher Nachfrage teuren Netzstrom zu verwenden, speichert die Batterie diese „billige Energie“ – ob aus Solarerzeugung oder aufgrund dynamischer Tarife – für eine spätere Verwendung. Wenn dann der Ladebedarf in die Höhe schnellt (z. B. wenn mehrere E-Autos gleichzeitig angeschlossen werden), entlädt sich die Batterie, um die zusätzliche Last zu decken. Auf diese Weise bleibt der Netzverbrauch des Standorts unter dem vertraglich festgelegten Limit, wodurch Überlasten, ausgelöste Unterbrecher und auf kurzfristigen Verbrauchsspitzen basierende Gebühren vermieden werden.

Da die Batterie als Puffer fungiert, können die Betreiber:

• mehr Fahrzeuge mit voller Ladegeschwindigkeit versorgen
• innerhalb ihres Netzanschlusslimits bleiben
• Netzausbau- oder Verstärkungsprojekte vermeiden

So wie ein Heimbatteriesystem mit EMS den Endverbraucher:innen Geld spart, indem es günstigere Energie für den abendlichen Verbrauch speichert, hilft eine Batterie an einer Ladestation den Betreibern, den Bezug teurer Energie während Spitzenzeiten zu vermeiden.

Die batteriegestützte Spitzenlastreduzierung macht ansonsten kostspielige Netzanschlusserweiterungen überflüssig. Anstatt riesige Summen auszugeben und Jahre zu warten, um das örtliche Umspannwerk und die Kabel aufzurüsten, kann sich der Betreiber darauf verlassen, dass die Batterie den Strom puffert.

Vorteile für CPOs und Parkhausbetreiber

Die Implementierung von Peak Shaving oder virtuellem Netzausbau an E-Ladestationen bietet Betreibern von Ladestationen, Parkplatzbesitzern und Facility Managern mehrere wichtige Vorteile:

• Kostenreduzierung: Peak Shaving minimiert die Anfälligkeit für kostspielige Abgaben. Durch die Vermeidung kurzfristiger Lastspitzen können die Betreiber ihre monatlichen Energierechnungen senken, ohne die Benutzerfreundlichkeit zu beeinträchtigen.
• Netzunabhängigkeit und -erweiterung: Durch die virtuelle Netzanschlusserweiterung lassen sich Ladestationen ausbauen, ohne auf Upgrades der Versorgungsunternehmen warten zu müssen. Es können mehr Ladestationen hinzugefügt und damit mehr E-Fahrzeuge versorgt werden – und das alles mit Ihrem bestehenden Anschluss.
• Verbesserte Zuverlässigkeit: Batteriegestützte Systeme sorgen für eine stabile Ladeleistung in Stoßzeiten. Egal, ob es darum geht, Spitzenlast abzufangen oder eine Drosselung zu überbrücken, Batterien bieten Flexibilität und Ausfallsicherheit.
• Kundentreue: Bessere Ladegeschwindigkeiten für die Fahrer:innen von Elektroautos, die das Gesamterlebnis der Nutzer:innen am Ladestandort verbessern. 
• Einnahmequelle: CPOs können durch den virtuellen Netzausbau mehr Energie verkaufen, da sie bei Erreichen der Grenzwerte keine Drosselung vornehmen müssen. Stattdessen können sie die Batterieenergie nutzen, um den Bedarf an E-Fahrzeugen zu decken, der über den Grenzwerten liegt.

Peak Shaving ist in der Regel dann relevant, wenn das Netz nicht überlastet ist und nur kurze Nachfragespitzen ausgeglichen werden müssen – etwa wenn morgens alle Autos gleichzeitig an die Steckdose gehen. Aber der virtuelle Netzausbau ist wirklich von Vorteil, wenn das Netz ständig überlastet ist und sonst das Laden eingeschränkt werden müsste. So lassen sich mehr Fahrzeuge versorgen, ohne den Anschluss zu überlasten.” – Lars Rheinemann, Solution Engineer, gridX

Welche Strategie ist für eine Ladestation geeignet?

Lass’ deine Kund:innen nicht im Regen stehen

Die Ladeinfrastruktur für E-Autos steht unter Druck – durch steigende Energiekosten, Netzengpässe und eine wachsende Nachfrage. Smarte Strategien wie Peak Shaving und der Ausbau des virtuellen Netzes ermöglichen es Betreibern von Ladestationen und Parkplätzen, diesen Herausforderungen flexibel zu begegnen.

Erinnere dich an die Fahrer:in eines Elektroautos im Einkaufszentrum, die ihr Fahrzeig an der Steckdose ansteckte und wegging, um bei ihrer Rückkehr festzustellen, dass das Auto kaum aufgeladen hatte? Mit der richtigen Lösung hätte dieser Standort diese Situation vermeiden können: sowohl das schwache Ladeerlebnis als auch die kostspielige Nachfragespitze. Mit einem gut implementierten Peak-Shaving-System hätte die Ladeleistung automatisch reduziert werden können, um unter dem 15-Minuten-Grenzwert zu bleiben. Ein virtuelles Netzausbausystem hätte die gespeicherte Batterieenergie nutzen können, um die überschüssige Last zu decken – so wären Ladestationen und Netz stabil geblieben und die Kund:innen wären zufrieden gewesen.

Letztendlich geht es bei diesen Tools nicht nur um die Optimierung der Kilowattleistung, sondern auch um die Sicherstellung reibungsloser, zuverlässiger Ladevorgänge, die sich dem Bedarf anpassen, ohne das Netz oder das Budget zu sprengen. Mit den smarten Energiemanagement-Lösungen von gridX können CPOs datengestützte Entscheidungen darüber treffen, welche Strategie – oder Kombination – am besten passt. Es ist an der Zeit, Grenzen zu überwinden und das volle Potenzial der Ladeinfrastruktur zu erschließen.