Testaufgabe E-Mobilität

[knx-bodensee]

Hallo zusammen,

mein Meisterschüler kam kürzlich mit folgender Aufgabe zu mir und bat um meine Hilfe. Seine Lehrer konnten die Aufgabe auch nicht in gänze beantworten, teilweise liegen mir Lösungen vor (Meister im Fach Elektroniker für Energie- und Gebäudetechnik). Vielleicht kann ja das Forum hier Hilfestellung bieten:

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5. Ladestation
Auf dem Parkplatz eines Versandzentrums soll eine 22kW Ladestation für Elektrostraßenfahrzeuge angeschlossen werden. Die Station wird über ein Leerrohr im Asphalt von der Niederspannungshauptverteilung versorgt. Im Gebäude erfolgt die Leitungsverlegung auf einer gelochten Kabelrinne. Die Leitungslänge von der NSHV zu der Ladestation beträgt 82m. Um die Verluste während der Ladevorgänge zu begrenzen, soll der maximale Spannungsfall statt 4% 1% betragen. Die ermittelte Vorimpendanz der Verteilung beträgt 250mOhm.
*Wie sichern Sie die Station ab?
*Welche Leitung / welches Kabel muss verlegt werden? (rechnerischer Nachweis erforderlich!).
*Berechnen Sie die möglichen jährlichen Einsparungen (150 Ladungen pro Jahr). Der Akku des zu ladenden Fahrzeugs nimmt bei jedem Ladevorgang 71kWh auf. Die Energiekosten betragen 52 cent/kWh.
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Feuer frei

[dreamy1]

*Welche Leitung / welches Kabel muss verlegt werden? (rechnerischer Nachweis erforderlich!).

Mal rein physikalisch ohne Verlegeart etc.:

Nach Querschnitt A = (Wurzel(3) x I x L x cos(phi)) / (U x 56) kommt bei 31,79A, 82m, 1% , cos(phi)=1 und Kupfer ein Querschnitt von 20,13mm² raus, also 25mm².

Nach Querschnitt A = (Wurzel(3) x I x L x cos(phi)) / (U x 56) kommt bei 31,79A, 82m, 4% , cos(phi)=1 und Kupfer ein Querschnitt von 5,03 mm² raus, also 6mm².

Berechnen Sie die möglichen jährlichen Einsparungen (150 Ladungen pro Jahr). Der Akku des zu ladenden Fahrzeugs nimmt bei jedem Ladevorgang 71kWh auf. Die Energiekosten betragen 52 cent/kWh.

Mit P = deltaU x I x Wurzel(3):

Mit 6mm² gerechnet: Spannungsabfall 13,44V, Verluste 739,96W, das sind 3,36%.
--> Es müssen 73,39kWh aufgebracht werden und das 150 mal, also rund 5724€.

Mit 25mm² gerechnet: Spannungsabfall 3,23V, Verluste 177,59W, das sind 0,81%.
--> Es müssen 71,58kWh aufgebracht werden und das 150 mal, also rund 5583€.

--> 141€/a Einsparung.

ABER: ich habe vielleicht irgendwo ein Fehler drin...ohne Gewähr. Aber der Weg passt hoffentlich.

Wie sichern Sie die Station ab?

Da bin ich raus...da muss sicher auch die Kurschlussleistung der Verteilung irgendwie betrachtet werden...in der Firma hatten wir da so einen Spezialfall, wo gG nicht mehr gereicht haben um die Abschaltbedingungen einzuhalten, da mussten dann Halbleitersicherungen rein.

EDIT: ein B32A LS kann bei 6mm² und einer Vorimpedanz <300mOhm bis 146m, der müsste also in beiden Fällen passen wenn das Netz vorne dran mal außen vor gelassen wird. Aber vielleicht übersehe ich etwas.

[dreamy1]

Au Mist, gerade schon einen Fehler entdeckt...ich editiere gleich nochmal.

[dreamy1]

teilweise liegen mir Lösungen vor

Na lass mal hören :-)

Wahrscheinlich blamiere ich mich mit meiner Rechnung oben - aber ich bin ja auch keine echte EFK

[knx-bodensee]

Hallo Stefan,

ich suche die Antworten mal die Tage raus.

[BadSmiley]

Funfact, mir erklärt jeder B geht bei Ladestationen nicht, das muss C sein... ich habe bei mir daheim damals aber B eingebaut. Ist noch nie heraus geflogen.

[ewfwd]

Wer erzählt denn so etwas? Bei meiner Wahlbox steht in den Unterlagen auch nur B Automat soweit ich weiß.

[knx-bodensee]

B reicht aus, da nicht mit einem erhöhten Anlaufstrom zu rechnen ist.

Wenn in der el. Verteilung min. 1 C-LS-Schalter zur Anwendung kommt, muss der SLS (SH-Schalter) die Cs-Charakteristik aufweisen.

[uncelsam]

B reicht aus, da nicht mit einem erhöhten Anlaufstrom zu rechnen ist.

Das sehe ich anders, da hängt in aller Regel ein SNT dahinter, und da haben vielen einen ordentlichen Einschalt-Peak.

[johannes2912]

Alle bisher geladenen Fahrzeuge (5 verschiede Modelle unterschiedlicher Hersteller) haben den Ladevorgang "sanft" gestartet, also von ca. 3 Ampere je Phase stufenweise hochgefahren auf den von der Wallbox freigegebenen Nennstrom z.B: 16A

Ich bin mir sicher das ist auch irgendwo Normativ geregelt, finde leider dazu nichts.

[knx-bodensee]

Hier ein Teil der Lösungen:
Es wurde die Leistung bei 25mm² gerechnet mit P25= Wurzel3 * (U-Delta U 25mm²) = Wurzel3 *(400-3,25V) = 21,99kw,
es wurde die Leistung bei 6mm² gerechnet mit P6= Wurzel3 * (U-Delta U 6mm²) = Wurzel3 *(400-13,53V) = 21,42kw,
damit wurde die Verlustleistung mit P25-P6 = 21,99kW-21,42kW = 570W Berechnet,
dann wurde die Ladezeit T25 berechnet mit T25 = W/P-Pe = 71kWh/22kW-0,57kW = 3,31h
dann wurde die Ladedauer bei 6mm² berechnet mit T6 = T6*n = 3,31h * 150 = 496,5h
dann wurde die Ladedauer bei 25mm² berechnet mit T25 = T25 *n = 3,23h * 150 = 484,5h
Dann wurden jeweils die Ladekosten bei 6mm² und 25mm² berechnet mit €/kWh * Tx * 22kW welche dann 5679,96€/6mm² und 5542,68€ bei 25mm² und somit eine Differenz von
--> 137,28€ ergeben.

Und diesem Rechenweg kann ich nicht so ganz folgen ;-)

[dreamy1]

dann wurde die Ladezeit T25 berechnet mit T25 = W/P-Pe = 71kWh/22kW-0,57kW = 3,31h

Und das ist falsch meiner Meinung nach, da die 570W die Ladeverluste bei 6mm² sind.

Richtig wäre T25 = W/P-Pe = 71kWh/22kW-0,178kW = 3,25h

Dann passt auf den ersten Blick der Rest zu meiner Rechnung oben, von Rundungsfehlern abgesehen.

[livingpure]

Zur Absicherung: Richtige Antwort sind 40A (B reicht). Siehe Datenblätter der Hersteller und zum Beispiel https://www.elektropraktiker.de/ep-1...f2735688b854d7
Betriebsstrom ≤ Bemessungsstrom LS ≤ Dauerstrombelastbarkeit Leitung
Da sich der Bemessungsstrom je nach Einbausituation reduziert, kann es bei einer B32 zu einer Fehlauslösung kommen. Deswegen sind 11kW/22kW Wallboxen mit 20/40A abzusichern. Wollte ich damals auch nicht glaube, habe aber auch noch nie einen Elektriker getroffen, der das macht und ich habe bei mittlerweile mehr als 100 verschiedenen Ladepunkten noch nie eine fehlerhafte LS Auslösung mitbekommen (wer weiß, vielleicht mal wenn die LS stark gealtert oder der Sommer sehr heiß ist), somit würde ich völlig ohne Bedenken weiterhin B16/B32 wählen....

Die Energiekosten betragen 52 cent/kWh.

Der sollte seinen Stromvertrag ändern :P