Geeichte Messsysteme für Elektrofahrzeuge

Ein Elektrofahrzeug wird per Stecker an die Ladesäule angeschlossen. Dann startet der Ladevorgang. Doch wie können Fahrer und Besitzer der Autos kontrollieren, ob die Lademenge stimmt oder der aktuelle Strompreis hinterlegt ist? Nach Vorgabe der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, kurz PTB, muss der Strom dabei korrekt in Kilowattstunden (kWh) gemessen werden. Es muss zusätzlich eindeutig sein, wer, wann, wo und wie viele kWh geladen hat. Man benötigt also eine gesicherte Prozesskette, in der die einzelnen Schritte exakt nachweisbar sind.

Für die Nutzer ist ein transparentes System wichtig, damit sie voller Vertrauen das Elektroauto aufladen können. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt geht deshalb einen Schritt in diese Richtung. Gemeinsam mit der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften hat die PTB eine vertrauenswürdige Ladeeinrichtung entwickelt. Sie soll im Sinne des Eichrechts verlässlich arbeiten und für den Kunden Verbrauch und Kosten nachvollziehbar erfassen.

E-Autos laden, aber bitte vertrauenswürdig

Das deutsche Mess- und Eichgesetz (MessEG) legt dabei die Anforderungen fest, die Messgeräte einhalten müssen, um dem Stand der Technik zur Gewährleistung der richtigen Messergebnisse und Messungen zu entsprechen. Dieses Eichrecht findet ebenfalls Anwendung bei Elektroladesäulen. In diesem Fall sogar in doppelter Hinsicht. Denn einerseits wird mit der Ladesäule die Infrastruktur bereitgestellt, andererseits liefert sie darüber hinaus auch noch Strom. Das MessEG nimmt dabei Einfluss auf die technische Abwicklung und Erfassung der Messwerte. Im Mittelpunkt steht immer der Verbraucherschutz. Denn dem Gesetzgeber geht es vor allem darum, Missbrauch bei der Lieferung von Elektrizität an den Verbraucher zu unterbinden.

Eine mögliche eichkonforme Lösung ist ein sogenanntes „In-Kabel-Leistungsmesssystem“. Es überprüft während des Ladevorgangs die gelieferte Energiemenge. Das System beinhaltet einen Simulator für die Kommunikation mit dem Fahrzeug. Nach Auffassung der PTB könnte es zukünftig als Referenzmessgerät dienen.

Zeitprotokoll, das sicher ist vor Manipulation

Normalerweise werden bei einem Ladevorgang Zeitprotokolle eingesetzt. Beispielsweise das weit verbreitete „Network Time Protocol“, kurz NTP. Das allerdings kann nicht komplett vor Manipulationen geschützt werden. Deshalb haben Wissenschaftler der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften mit Unterstützung der PTB ein Protokoll namens „Network Time Security“, NTS, entwickelt. Damit wird der Ladevorgang um eine logische Einheit erweitert und ist zugleich aufgrund der zeitlichen Informationen vor Manipulationen geschützt. Denn gerade beim Laden eines Elektroautos ist die genaue Uhrzeit besonders relevant, da sich der Strompreis durchaus im Tagesverlauf verändert. Diese Schwankungen müssen abgebildet und für den Nutzer der Ladesäule sichtbar werden. Die Partner PTB und Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften stellen ihre Forschungsergebnisse auf dem Fachkongress ZMP – Zählen, Messen, Prüfen – am 15. und 16. Mai auf der Leipziger Messe vor.

Eichrecht für E-Ladesäulen gilt eigentlich seit 1. April 2019

Das MessEG hat den Zeitraum und die Aufgaben vorgegeben: Seit dem 1. April 2019 muss jeder Ladevorgang eindeutig nachvollziehbar sein und die Abrechnung des Ladestroms muss eichrechtskonform erfolgen. Doch nicht alle Ladesäulen sind schon entsprechend technisch ausgestattet. Grundvoraussetzung ist: Jede Ladesäule muss eindeutig identifizierbar sein. Das stellt ein sogenannter Public Key sicher. Er ist eine eindeutige Kennzeichnung des Ladepunktes und wird immer nur einmal vergeben. Diesen Public Key kann die Ladesäule nach dem Ladevorgang mit weiteren Informationen verbinden. Dazu zählt zum Beispiel, wie sich der Nutzer an der Ladesäule angemeldet und legitimiert hat. Diese verbundenen Informationen werden verschlüsselt in einer Datenkapsel gespeichert. Erst die Verknüpfung sorgt für eine lückenlose Prozesskette, wie der Gesetzgeber sie fordert. Die ersten Ladesäulen sind mit dieser Technik noch nicht ausgestattet und müssen nun sukzessive nachgerüstet werden. Bei den meisten Heimladestationen taucht das Problem nicht auf, da nur wenige Geräte aus der ersten Generation tatsächlich in privaten Haushalten eingebaut worden sind. Die neuen Wallboxen sind in der Regel schon eichrechtskonform.

Nach Angaben des Verbands kommunaler Unternehmen, kurz VKU, gibt es einen Kompromiss für die Nachrüstung der Ladesäulen. Demnach können Betreiber von Ladeeinrichtungen konkrete und individuelle Pläne zum Nachrüsten der zuständigen Eichbehörde vorstellen. Diese bestätigt den Plan oder gibt Empfehlungen hinsichtlich am Markt verfügbarer Produkte für die Nachrüstung.