Kalibrierte Ladeinfrastruktur VDE sorgt für Vertrauen in Energiezähler für Ladestationen

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Die Messgenauigkeit von Zapfsäulen ist etabliert. Mit dem Boom von Elektrofahrzeugen steigen auch die Anforderungen an die Genauigkeit und Transparenz der Ladeinfrastruktur. Das VDE-Institut arbeitet deshalb an Kalibriersystemen, die höchste Messgenauigkeit garantieren und die strengen Anforderungen der europäischen Richtlinien und des deutschen Eichrechts erfüllen.

Wer mit einem Verbrennungsmotor fährt, macht sich beim Tanken in der Regel keine Gedanken darüber, ob die getankte Benzin- oder Dieselmenge tatsächlich mit der abgerechneten Menge übereinstimmt. Das Vertrauen der Verbraucher wurde über Jahrzehnte durch strenge gesetzliche Vorschriften gestärkt. Diese schreiben genau vor, wie die Durchflussmessung an jeder Zapfsäule kalibriert sein muss und stellen so die korrekte Abrechnung der getankten Kraftstoffmenge sicher.

Da Elektrofahrzeuge (EVs) einen immer größeren Anteil des europäischen Straßenverkehrs ausmachen, müssen auch öffentliche Ladestationen diesen Anforderungen gerecht werden. Daher ist die Entwicklung neuer Eichsysteme notwendig, um dem Fahrer beim Aufladen seines Elektrofahrzeugs das gleiche Vertrauen zu geben wie bei einem herkömmlichen Tankvorgang. Es muss sichergestellt sein, dass nach der Abrechnung von 50 kWh auch tatsächlich 50 kWh in die Batterie des Fahrzeugs geflossen sind.

Präzise Kalibrierung von Energiezählern für Ladestationen

In Deutschland war es naheliegend, dass sich die Hersteller von Energiezählern für Ladestationen an das gemeinnützige VDE-Institut wandten, um einen Messaufbau für die Kalibrierung gemäß der europäischen Messgeräterichtlinie sicherzustellen. Das Institut mit Sitz in Offenbach am Main beschäftigt mehr als 500 Mitarbeiter und steht hinter dem VDE-Zeichen, das seit über 100 Jahren für Sicherheit und Qualität von elektrischen und elektronischen Geräten, Komponenten und Systemen steht. Die unabhängigen Prüfingenieure des VDE unterziehen jährlich mehr als 100.000 Geräte Produkt-, Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen, die in über 50 Ländern weltweit anerkannt sind.

Eine Herausforderung war es, ein Kalibriersystem zu entwickeln, das sowohl der europäischen Messgeräterichtlinie als auch dem deutschen Mess- und Eichgesetz entspricht. Das Gesetz schreibt vor, dass Energiezähler eine Messunsicherheit von maximal drei Prozent aufweisen und gleichzeitig nicht mehr Energie anzeigen dürfen, als tatsächlich geliefert wurde. Das bedeutet, dass der Spielraum für Abweichungen bei der Kalibrierung minimal ist. Die Messgenauigkeit des im Prüfsystem verwendeten Leistungsanalysators musste daher um mindestens Faktor zehn besser sein als die vorgeschriebene Spezifikation, also eine maximale Messunsicherheit von ±0,3 Prozent aufweisen.

Spannung, Strom und Gesamtenergie messen

Das Herzstück des VDE-Kalibriersystems ist der Leistungsanalysator WT3000E von Yokogawa, dessen Messunsicherheit laut Hersteller mit ±0,04 Prozent fast um den Faktor zehn genauer ist, als es die Mindestspezifikation fordert. In Kombination mit einer programmierbaren Stromversorgung, die durch den Yokogawa Funktionsgenerator FG420 gesteuert wird, bietet das System eine hochpräzise Messung von Spannung, Strom und Gesamtenergie.

Darüber hinaus können mit dem WT3000E Messwerte in kurzen Intervallen von 50 ms abgespeichert werden und auch die die Anbindung an die hochgenauen Nullflussstromwandler von LEM/SIGNALTEC ist einfach möglich.

Für neue Prüfsysteme bietet Yokogawa mit dem Präzisions-Leistungsanalysator WT5000 den Nachfolger des WT3000E an. Mit der nach eigenen Angaben weltweit höchsten Grundgenauigkeit von ±0,03 Prozent und einer Abtastrate von 10 MS/s (18 Bit), kombiniert mit garantierten Genauigkeitsspezifikationen für Leistungsmessungen bis 1 MHz ist der WT5000 das ideale Gerät zur Verifizierung und Validierung von Energiemessungen.

Während dieses Projekts unterstützte Yokogawa auch bei der Entwicklung des Raspberry Pi-basierten Steuerprogramms und dem System zur Erfassung von Messdaten, welches mit dem Prüfling verbunden ist. Dies war besonders hilfreich, da die VDE-Ingenieure auf keine vorhandenen Bibliotheken oder relevanten Treiber zurückgreifen konnten.

Akkreditiertes Kalibriersystem stärkt das Vertrauen in Energiezähler

Nach der Akkreditierung durch die deutsche Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) wird das Prüfsystem nun von Unternehmen genutzt, die Energiezähler für das schnell wachsende Netz öffentlicher EV-Ladestationen in Deutschland produzieren. Mit 1 Mio. geplanten Ladestationen in Deutschland bis 2030 wird das VDE-Siegel eine wichtige Rolle bei der Stärkung des Verbrauchervertrauens spielen

VDE-Ingenieur Sven Grünberg, der an der Entwicklung des Kalibriersystems beteiligt war, verfügt über mehr als 35 Jahre Erfahrung mit verschiedenen Arten von Prüfgeräten. In diesem Fall machte ein Bedarf an sehr hoher Genauigkeit die Wahl des Leistungsmessgeräts zu einem entscheidenden Faktor für den Erfolg des gesamten Projekts, so dass es nahe lag sich an Yokogawa zu wenden.

„Ehrlich gesagt gibt es kaum etwas anderes, was man in Betracht ziehen könnte“, sagt Grünberg. „Das Yokogawa WT3000E wird seit Jahren in unseren Kalibrierabteilungen eingesetzt und misst so präzise, dass es auch für den Prüfstand von Ladestationen perfekt geeignet ist.“ (heh)

Ladeinfrastruktur

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