Verständnis der Ladestandards für Elektrofahrzeuge in den USA und Europa

Die letzten Jahrzehnte haben die globale Wirtschaft, die Natur und die Menschheit grundlegend verändert. Covid-bedingte Gesundheitsprobleme, der ökologische Zusammenbruch und die europäische Energiekrise sind nur einige Beispiele für die Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen.

Jede Innovation, die die Menschen und später auch die Unternehmen in einen Zustand nachhaltiger Geschäftstätigkeit bringen kann, erregt besondere Aufmerksamkeit der Regierungen und weckt Interesse in der modernen Gesellschaft. Die Entwicklung von E-Mobilitätssystemen ist eine solche Innovation und ihre Produktion wird von staatlichen Institutionen aktiv unterstützt und gleichzeitig streng reguliert. 

Dies stellt Hindernisse für Hersteller und Technologieanbieter dar, die von nachhaltigkeitsbezogenen Innovationen profitieren möchten. Einerseits können sie staatliche Fördermittel beantragen, um ihre Entwicklung zu fördern, andererseits müssen sie stets den sich ständig ändernden Anforderungen der Branche entsprechen.

In diesem Artikel werden die Normen für die Elektromobilität in den USA und in Europa besprochen. Der zentrale Teil der Geschichte wird den Ladegeräten für Elektrofahrzeuge gewidmet sein, da diese das Schlüsselelement der globalen EV-Infrastruktur und der Einführung intelligenter Fahrzeuge darstellen.

Ein 2024er Globales EV-Ausblick-Bericht Die Internationale Energieagentur (IEA) hat mitgeteilt, dass Elektrofahrzeuge im Jahr 2023 fast 15 Prozent der globalen Auto-Verkäufe ausmachten, im Vergleich zu 10 Prozent im Jahr 2021. Anschließend zeigt die Installation öffentlicher EV-Ladestationen keinerlei Anzeichen einer Verlangsamung. Laut IEA stieg die Zahl der weltweit verfügbaren öffentlichen EV-Ladestationen im Jahr 2021 im Vergleich zu 2015 um fast 40 Prozent.

Gleichzeitig, McKinsey Er beobachtet einen Kapazitätsmangel bei der Stromerzeugung und prognostiziert, dass die Gesamtenergiebedarf in den EU-Ländern und den USA bis 2030 132 Milliarden Kilowattstunden erreichen wird. Im Vergleich dazu lag der Verbrauch in beiden Regionen im Jahr 2020 nur bei 10 Milliarden Kilowattstunden.

Wie wir sehen können, schafft die aufstrebende EV-Branche einerseits die Nachfrage nach neuer EV-Ladetechnik und bietet Investoren eine enorme Chance. Andererseits kann eine hohe Anzahl von Elektrofahrzeugen, die an die Ladetechnik angeschlossen sind, gleichzeitig eine enorme Belastung für die Stromnetze darstellen und uns wieder an das Problem des Energieverbrauchs zurückbringen, das wir versuchen zu lösen.

Smart Charging hat sich als Möglichkeit zur Optimierung des Energieverbrauchs durch Ladestationen für Elektrofahrzeuge etabliert. Smart Charging ist ein datengetriebenes Kommunikationsmodell zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation, das den beteiligten Parteien Einblicke in den Ladevorgang und die Energieverbrauchergebnisse bietet.

Die Smart EV-Ladesysteme zielen darauf ab, eine intelligente Infrastruktur zu schaffen, die es ermöglicht, die Bewegung für eine umweltfreundliche Energieerzeugung zu fördern, indem Elektrofahrzeuge genutzt und die Belastung für die Stromnetzbetreiber reduziert wird. Die Errichtung solcher vernetzten Infrastrukturen erfordert oft fortschrittliche Technologien. IoT-Dienste Um den Datenfluss und die Reaktionsfähigkeit des Systems zu steuern. Tatsächlich ermöglicht die intelligente Ladung die Betreibung von Zehntausenden von Fahrzeugen, ohne die lokale Energieversorgung zu stören.

Mit intelligenter Ladung nutzen alle den Vorteil, wenn sie erneuerbare Energie intelligenter nutzen:

• Für EV-Fahrer, Smartcharging ist eine Möglichkeit, Geld zu sparen, indem man versteht, wann die beste Zeit für das Laden ist.
• Für Stromnetzbetreiber, Smart Charging ist eine Möglichkeit, Änderungen der Last auf dem Stromnetz zu überwachen und Überlastungen zu verhindern.
• Für Regierungen, Smart Charging ist eine Möglichkeit, die Nachhaltigkeit zu fördern, indem der Energieverbrauch von lokalen Unternehmen und Privatpersonen optimiert wird.

Regierungen kontrollieren die Nachhaltigkeitsbewegung, indem sie Regeln herausgeben, die die Beteiligten bei der Entwicklung der E-Mobility-Infrastruktur regeln. Die Einhaltung dieser EV-Ladevorschriften ist für Ladeproduzenten Pflicht und für Softwareentwickler ein Anliegen.

Wir stellen Ihnen die bahnbrechenden Ladevorgaben für Elektrofahrzeuge sowie die Smart-Charging-Regelungen vor, die die Einführung von Smart-Charging auf den US- und europäischen Märkten definieren und begleiten.

Europa

Europa ist einer der global führenden Hersteller von Elektrofahrzeugen und deren Nutzung. McKinsey Schätzungen zufolge wird die Zahl der öffentlichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge in Europa in nur wenigen Jahren vervierfacht.

Die Einführung intelligenter Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge in Europa wird durch eine Reihe von Initiativen der EU angeheizt, die darauf abzielen, die CO2-Emissionen im Verkehr in den kommenden Jahren zu reduzieren.

1. Die Europäischer Gründervertrag In einer im Dezember 2019 vorgelegten Erklärung wurde bestätigt, dass die EU-Mitgliedstaaten die Dringlichkeit des Klimawandels erkennen und sich auf die weitere Transformation der EU zu einer “ressourceneffizienten Wirtschaft” einigen. Insbesondere bedeutete dies die Reduzierung der Treibhausgasemissionen und das Erreichen von Wirtschaftswachstum ohne Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen.
2. Das Ergebnis des Europäischen Grünen Dokuments war die Passend für 55 Package. Dieser europäische Ladevorgangssatz sieht vor, die CO2-Emissionen in Europa bis 2030 um mindestens 55 Prozent zu reduzieren.
3. Um Europa dabei zu helfen, das gewünschte Ergebnis zu erreichen, schuf die Europäische Kommission im Juli 2021 die Verordnung über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR). Dieser europäische Ladevorgang für Elektrofahrzeuge ist eine direkte Reaktion auf das „Green Deal“-Programm, das den legislativen Rahmen für die öffentliche Ladevormittlung für das nächste Jahrzehnt enthält. Nach den Ladevorgaben für Elektrofahrzeug-Ladestationen müssen alle neuen öffentlich zugänglichen Ladestationen in Europa digital vernetzt und mit intelligenten Ladegeräten ausgestattet sein.

Das gesamte Konzept der intelligenten Ladung und die Notwendigkeit, eine digital vernetzte EV-Infrastruktur zu schaffen, führen die Technologieanbieter zu komplexen Lösungen, die für die Entwicklung verteilter Systeme erforderlich sind. IoT-Lösungspartner, Yalantis ist an der Spitze und bietet robuste und skalierbare Systeme, die die nächste Generation von Innovationen im EV-Ladesystem bereitstellen.

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Vereinigte Staaten

Die Einführung von Elektrofahrzeugen in den USA findet im Rahmen eines bundesstaatlichen Ziels statt, das bis 2030 die Hälfte aller in den USA hergestellten Fahrzeuge elektrisch zu machen. Laut McKinsey würde die Erreichung dieses Ziels dazu führen, dass die Elektrofahrzeugflotte Amerikas auf 48 Millionen Fahrzeuge anwachsen würde.

Diese Bestrebung, die Einführung von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen, ist in der Bipartisan Infrastructure Law (BIL) und unterstützt von Nationales Elektrofahrzeug-Infrastruktur-Programm (NEVI). Sie beschreiben die Ladevorgaben für Elektrofahrzeuge, die die Anbieter von E-Mobilität in den USA implementieren und befolgen müssen.

Insbesondere die Einführung dieser neuen EV-Standards setzt voraus, das EV-Ladesystem neu zu gestalten und die folgenden Initiativen zu ergreifen:

• Die Entwicklung der EV-Ladeinfrastruktur des Landes unter Verwendung des vom Bundesstaat zugewiesenen Budgets ($7,5 Milliarden)
• Installation von 500.000 öffentlichen Ladegeräten, die mit allen Fahrzeugen und Technologien kompatibel sind
• Die Barrierefreiheit der EV-Ladung durch die Erweiterung der Ladeinfrastruktur in städtischen Gebieten mit geringem Einkommen und ländlichen Gebieten zu vereinfachen
• Die Schaffung eines grenzüberschreitenden Netzes für die Kommunikation zwischen den Ladevorgängen und die Gewährleistung der Interoperabilität durch die Einführung eines einzigen Zahlungssystems
• Die Nutzung intelligenter Ladetechnologien durch Einführung ähnlicher technischer Anforderungen (Geschwindigkeit, Kapazität usw.). Hier kommt eine spezielle Software zum Einsatz. IoT-Entwicklungsdienste Sie kann die Kluft zwischen Hardware-Compliance und skalierbaren Betriebsabläufen überbrücken.

Um einen einheitlichen Stromfluss zu gewährleisten, sollten sich Anbieter von Elektrofahrzeug-Ladestationen diese Initiativen zunutze machen. Die US-Bundesregierung bietet dagegen EV-Ladestationen die Möglichkeit, staatliche Zuschüsse zu erhalten. Aus diesem Grund sind Technologieanbieter oft daran interessiert, FedRAMP-zertifiziert zu werden.

Die Programm zur Verwaltung der Risiken und Genehmigungen (FedRAMP) Es wurde von der US-Regierung gegründet und zielt darauf ab, standardisierte Ansätze für die Sicherheitsbewertung, -autorisierung und -kontinuierliche Überwachung von Cloud-Produkten und -diensten zu erreichen.

Die Nachfrage nach intelligenten Ladestationen sowohl in Europa als auch in den USA gewinnt zunehmend an Fahrt, eröffnet Start-ups neue Möglichkeiten und legt neue Regeln für Marktriesen fest.

In Reaktion auf staatliche Vorschriften sind auf technischer Ebene eine Reihe von technischen Anforderungen entstanden. Insgesamt erfüllen die EV-Ladevorgaben und -standards von E-Mobility-Entwicklern weltweit diese Anforderungen.

• OpenADR (Open Automated Demand Response) OpenADR ist ein grundlegendes intelligentes Ladensystem, das die Energie eines Systems während Spitzenbelastungen steuert und ausbalanciert. OpenADR definiert eine Reihe von Maßnahmen, die in Fällen ergriffen werden müssen, in denen Notfälle im Stromnetz die Balance zwischen Angebot und Nachfrage gefährden und eine Reduzierung der Last erforderlich ist. In technischer Hinsicht erleichtert OpenADR 2.0 die Automatisierung und Standardisierung von Demand Response (DR) und Distributed Energy Resources (DER). Neben der Steuerung der wachsenden Energienachfrage ermöglicht die Norm auch die dezentrale Energieerzeugung und ermöglicht es Kunden, ihre zukünftige Energieverbrauchsmenge zu steuern.
• OCPP (Open Charge Point Protocol) OCPP ist ein Protokoll, das die Kommunikation zwischen EV-Ladestationen und einem zentralen Management-System definiert. OCPP ist ein Standard, der von der Open Charge Alliance für den E-Mobility-Markt entwickelt wurde. Sein wichtigstes Ziel ist es, die Interoperabilität der Infrastruktur zu gewährleisten und so die Betriebskosten zu optimieren sowie das System vor den häufigsten Angriffen wie Server-Hijacking, Kommunikations-Eavesdropping und Ladestationen-Fälschung zu schützen. Die neueste Protokollversion, OCPP 2.0.1, enthält Verbesserungen in Bezug auf Protokollsicherheit, ISO 15118 und Smart Charging.
• OCPI (Open Charge Point Interface) Verwaltet die Kommunikation zwischen den Betreibern von Ladestationen und den Anbietern von Elektrofahrzeugen. OCPI ist ein Ladevorgaben für Elektrofahrzeuge, der die Roaming-Automatisierung für EV-Fahrer ermöglicht und eine reibungslose Kommunikation mit den EV-Ladevorgängen gewährleistet. Ganz einfach gesagt: Mit OCPI haben Fahrer die Möglichkeit, ihre Elektrofahrzeuge an verschiedenen Netzen zu laden, ohne eine mobile App eines bestimmten EV-Netzbetreibers verwenden zu müssen. Mit OCPI erhält ein Fahrer Zugang zu Ladestationen und deren Daten, einschließlich Standortinformationen, Preisfindungsmöglichkeiten und Echtzeitabrechnungen.
• OSCP (Open Smart Charging Protocol) EV Charging ist ein Ladevorgang, der es ermöglicht, Echtzeitvorhersagen der Kapazität des lokalen Stromnetzes zu erstellen und diese an den Betreiber des Ladevorgangs zu übermitteln. Mit diesem Ladevorgang für Elektrofahrzeuge erhalten Dienstleister eine Prognose der Kapazität des Stromnetzes zur Ladung und generieren darauf basierend Ladevorgaben für Elektrofahrzeuge. Dies ermöglicht es den Stromnetzbetreibern, die Nutzung der verfügbaren Ladungskapazität zu optimieren.
• OCHP (Open Clearing House Protocol) ist eine der internationalen Ladevorgaben für Elektrofahrzeuge und ermöglicht eine einfache Kommunikationsmethode zwischen einem Ladevorgangsmanagement-System und einem Clearing-System. Mit diesem Protokoll ermöglicht das Clearing-System den Zugang zu seinem Netzwerk für angeschlossene EV-Ladevorgangsbetreiber.
• OICP (Open InterCharge Protocol) EV-Charging-Standard ist ein weiterer EV-Ladespezifikationsstandard, der die Kommunikation zwischen einem e-mobility service provider (EMSP) und den Betreibern von Ladestationen (CPO) auf Hubject definiert, dem weltweit größten internationalen E-Roaming-Netzwerk. Ziel ist es, EV-Fahrern auf der Grundlage vertraglicher Beziehungen zwischen den beteiligten Parteien zuverlässige Roaming-Optionen anzubieten.
• ISO 15118 Es handelt sich um einen universellen Standard für die elektrische Ladestationen, der die digitale Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen ermöglicht. Er basiert auf der Fahrzeug-zu-Netz-Technologie (V2G) und definiert tatsächlich eine Kommunikationsschnittstelle für die Energieverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Netz.

Alle oben genannten globalen EV-Ladevorgaben zielen darauf ab, den Beteiligten im Ladevorgang zu helfen, das Ladevorgangserlebnis zu optimieren, indem sie offene Entwicklungsrichtlinien befolgen. Da so viele Systeme miteinander verbunden sind, ist es wichtig, eine starke IoT-Sicherheitslösungen ist auch entscheidend für eine sichere und konforme EV-Infrastruktur.

Im Allgemeinen zielen alle globalen Anforderungen der Elektrofahrzeugbranche darauf ab, sowohl den Ladevorgang für die Fahrer zu vereinfachen als auch die Energie intelligent zu nutzen. Allerdings bestehen in den einzelnen Regionen noch Unterschiede in Bezug auf die Einhaltung von Ladevorgaben und die geltenden Bestimmungen.

• In den USA, Kalifornien Kalifornien stellt mit fast 39 Prozent der Elektrofahrzeugflotte des Landes einen Großteil der Elektrofahrzeuge der USA dar. Als grünste und fortschrittlichste Bundesstaat gilt Kalifornien. Hierfür gelten eine Reihe von Anforderungen zur Entwicklung und Bereitstellung von Elektrofahrzeug-Infrastruktur. Dazu gehören Richtlinien für die Installation von Elektrofahrzeug-Ladestationen in Mehrfamilienhäusern, die Genehmigung von Beschilderungen für Elektrofahrzeug-Ladestationen auf Autobahnen sowie Richtlinien für Elektrofahrzeug-Ladestationen für Wohn- und Gewerbetreibende sowie der CALGreen Building Code.

• In Großbritannien, Die Einführung von EV-Ladeinfrastruktur sowie die Einführung von Elektrofahrzeugen werden durch die Smart Charge Points Regulations definiert. Die Einhaltung dieser Vorschriften bedeutet, dass jeder neu verkaufte Standard-EV-Ladegerät, das in Großbritannien für den privaten oder beruflichen Gebrauch verkauft wird, eine Reihe intelligenter Funktionen enthalten und bestimmte Anforderungen hinsichtlich Konnektivität, Privatsphäre, Ladung im Spitzenverkehr und der Phase-Wechselzeit erfüllt. Zu den Elektrofahrzeug-Ladevorschriften, die die britische Regierung verabschiedet hat, gehört die Anforderung, dass die Ladegeräte die Ladung um bis zu 1800 Sekunden hinauszögern können, um eine Überlastung des Stromnetzes zu verhindern.
• In den Niederlanden, Es wurden eine Reihe spezifischer Vorschriften für die Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen verabschiedet. Das Land hat die höchste Dichte an Elektrofahrzeugen und Ladestationen pro 100 km In Europa gibt es in den EU-Mitgliedstaaten verschiedene Anreize für Elektrofahrzeuge. Dazu gehören Subventionsprogramme, die Unternehmen und Privatpersonen ermutigen, Elektrofahrzeuge zu kaufen, im Austausch für verschiedene Steuervergünstigungen. Diese Anreize haben die grüne Energiewende in diesem Land auf eine neue Ebene gebracht und die lokalen Behörden dazu veranlasst, die Ausbau der Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu regulieren. Dies bedeutet, dass alle Ladestationen nach der aktuellen Nachfrage platziert werden sollten und ihre Relevanz durch einen Betreiber der Ladestationen überprüft werden muss.
• In vielen europäischen Ländern, einschließlich Griechenlands, Die Standards für Ladestationen für Elektrofahrzeuge erfordern, dass alle Stationen diese anbieten. E-Rechnung Funktionalität. Das bedeutet, dass nachdem ein Fahrer sein Elektrofahrzeug aufgeladen hat, eine Rechnung an das Interoperabilitätszentrum übermittelt und auf der Seite des General Accounting Office (GAO) verarbeitet wird. Eine entsprechende Richtlinie wurde vom griechischen Generalsekretariat für Informationssysteme der öffentlichen Verwaltung herausgegeben und soll einen standardisierten Prozess für die Bearbeitung elektronischer Rechnungen zur Genehmigung, Verarbeitung und Zahlung von Ausgaben etablieren.

Diese und andere Vorschriften für die Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen beeinflussen die Art und Weise, wie Ladendienste und Infrastrukturbetreiber technische Lösungen anbieten, und sollten von E-Mobility-Anbietern ernst genommen werden, die ihre globale Reichweite erweitern möchten.

Die von Regierungen, einschließlich der lokalen Behörden, erlassenen EV-Regelungen zielen darauf ab, das Ladenerlebnis neu zu gestalten und verfolgen dabei folgende Grundprinzipien:

• Die Bereitstellung von EV-Ladestationen zugänglich machen
• Die Energieeffizienz von Ladestationen für Elektrofahrzeuge optimieren
• die Bereitstellung einer transparenten EV-Ladevorgangs-Erfahrung
• Die Schaffung zusätzlicher Bedingungen zur Förderung einer schnellen und effektiven Einführung von Elektrofahrzeugen

Die Einhaltung dieser Grundsätze ist sowohl für Hersteller von EV-Ladegeräten als auch für Softwareanbieter verpflichtend. Für die Hersteller von Ladegeräten bedeutet dies die Entwicklung von Ladestationen, die den neuesten Branchenstandards entsprechen; für die Softwareanbieter besteht die Notwendigkeit, sich mit modernsten Technologien zu beschäftigen und intelligente architektonische Lösungen zu finden, um den funktionalen und technischen Anforderungen gerecht zu werden.

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Lassen Sie uns herausfinden, was erforderlich ist, um eine konforme EV-Ladesystemarchitektur auf der Grundlage eines vorhin erwähnten branchenspezifischen Industriestandards zu erstellen: der elektronischen Rechnungsstellung.

Angenommen, ein Anbieter von E-Mobilität möchte seine geografische Reichweite nach Griechenland erweitern. In diesem Fall muss sichergestellt werden, dass die Backend-Lösung die Erstellung, Übermittlung und Genehmigung von Rechnungen ermöglicht und diese anschließend an den E-Auto-Fahrer gesendet werden kann. Darüber hinaus sollte die Bereitstellung dieser Funktionalität keine Auswirkungen auf die Leistungsindikatoren des Systems wie die Transaktionsgeschwindigkeit und die Durchsatzraten haben.

Die Integration in e-invoicing geschieht in der Regel durch die Einrichtung einer Integration mit einem dedizierten Drittanbieterdienst (z. B. Epsilon Net). Obwohl alle funktionalen Komponenten der Implementierung als API verfügbar sind, erschwert die Integration die Synchronisierung der Datenverarbeitung erheblich.

Um sicherzustellen, dass eine Rechnung weiterhin generiert, verarbeitet und dem Benutzer zurückgesendet wird, falls die Verbindung unterbricht oder das System eine Spitzenbelastung erfährt, erfordert die Integration außerdem ein paar Add-ons. Eine Möglichkeit, dieses Problem aus technischer Sicht zu lösen, besteht darin, die Systembelastung auf mehrere Asynchronströme aufzuteilen und Teile der Operationen in Warteschlangen zu verlagern, wie im Bild oben gezeigt. Gleichzeitig mit der Einhaltung der Compliance ist es entscheidend, auch den Aspekt der Cybersicherheit zu berücksichtigen. Die Implementierung von IoT-Cybersicherheitslösungen ist unerlässlich, um die Sicherheit von Ladestationen und Nutzerdaten vor böswilligen Bedrohungen zu gewährleisten.

Obwohl jede Implementierung einzigartig ist und die Erfüllung spezifischer Anforderungen eine gründliche Analyse erfordert, Geschäftsanalyse Bevor mit der Entwicklung begonnen wird, ist die Partnerschaft mit einem zuverlässigen Dienstleister eine Möglichkeit. Stärken Sie Ihre internen Teams.

Mit Yalantis können Sie komplexe verteilte Systeme erstellen und die Compliance in Bereichen wie der Gesundheitsversorgung oder dem Internet der Dinge sicherstellen. Unsere Experten haben Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Unternehmen und global agierenden Unternehmen, aber wir sind auch stolz darauf, Start-ups aus der Technologiebranche auf die nächste Stufe zu bringen.