EcoCharge – Smartes Laden für dein Elektroauto

EcoCharge ist im Rahmen eines innovativen Entwicklungsprojekts entstanden – mit dem Ziel, eine intelligente und skalierbare Lösung für die nächste Generation von Elektromobilität zu gestalten. Im Fokus stand dabei die Frage, wie sich komplexe Energie- und Fahrzeugdaten in eine einfache, alltagstaugliche Nutzererfahrung übersetzen lassen.

📌 Kontext

Elektroautos gehören immer mehr zu unserem Alltag und die meisten laden ihr Fahrzeug ganz bequem zuhause an der eigenen Wallbox. Gleichzeitig produzieren immer mehr Haushalte ihren eigenen Strom mit einer Solaranlage auf dem Dach. Das Problem dabei ist, dass die wenigsten wissen, wann der wirklich beste Zeitpunkt zum Laden ist.

Meistens wird das Auto einfach am Abend eingesteckt, wenn man nach Hause kommt. Genau dann ist aber der Solarertrag fast null und der Netzstrom am teuersten. Im Alltag ist es schlicht zu komplex, schwankende Strompreise, Wetterprognosen und den aktuellen Akkustand des Autos ohne technische Hilfe gleichzeitig im Blick zu behalten. So verpasst man leider mögliche Ersparnisse und nutzt den eigenen Strom nicht optimal.

📋 Ziel/Aufgaben

Unser Ziel war es, diesen komplizierten Entscheidungsprozess für die Nutzerinnen und Nutzer massiv zu vereinfachen. Deshalb haben wir mit EcoCharge ein Konzept für eine mobile Anwendung entwickelt, die den Ladevorgang von Elektroautos im privaten Umfeld automatisch optimiert.

Die Hauptaufgabe bestand darin, eine Lösung zu bauen, welche alle wichtigen Variablen in Echtzeit kombiniert. Dazu gehören aktuelle Strompreise, die erwartete Solarproduktion, die Ladeleistung der Wallbox und der Akkustand des Fahrzeugs. Die App soll den Usern ohne grossen Analyseaufwand eine klare und massgeschneiderte Handlungsempfehlung abgeben. Dabei kann man selbst entscheiden, ob man den Fokus lieber auf maximale Kostenersparnis oder auf eine möglichst hohe Nutzung des eigenen Solarstroms legen möchte.

⚙️ Methoden

Damit wir EcoCharge nutzerzentriert und technisch robust umsetzen konnten, sind wir methodisch in mehreren Schritten vorgegangen:

• Nutzerzentrierung und Validierung: Mit Design Thinking, Interviews und detaillierten Personas haben wir validiert, dass Besitzer von Elektroautos zwar Kosten sparen wollen, aber keine Lust auf komplizierte Datenanalysen haben. Die Lösung musste also durch extreme Einfachheit überzeugen, um die nötige Desirability zu erreichen.
• Systemarchitektur und Schnittstellen: Wir haben ein C4 Containerdiagramm entworfen und uns für eine plattformunabhängige Webapplikation entschieden. Für die Ladeberechnung greift unser PHP Backend über REST APIs auf drei externe Schnittstellen zu. Das sind OpenMeteo für die Wetterprognosen und Solarprognosen, die Plattform Strompreise Schweiz für die variablen Tarifdaten und Smartcar für die Live Fahrzeugdaten wie den aktuellen Ladestand.
• Algorithmus und Scoring Modell: Das Herzstück der App simuliert mögliche Ladezyklen in Schritten von 15 Minuten. Für jeden möglichen Startzeitpunkt berechnet das System die benötigte Energie minus den erwarteten Solarertrag multipliziert mit dem Strompreis. Durch ein Normalisierungsverfahren bekommt jeder Zeitblock einen Score. Das Zeitfenster mit dem höchsten Score wird dem User schliesslich empfohlen.

📊 Ergebnisse

Das Resultat unseres Projekts ist ein voll funktionsfähiger Proof of Concept (PoC) in Form einer Progressive Web App (PWA). EcoCharge demonstriert erfolgreich, wie Smart Charging im Heimgebrauch benutzerfreundlich und plattformunabhängig umgesetzt werden kann. Die Anwendung kann direkt im Browser genutzt und optional wie eine native App auf dem Smartphone installiert werden.

Über eine intuitive Benutzeroberfläche sehen Nutzer auf dem Dashboard sofort ihren Fahrzeugstatus sowie eine klare Ladeempfehlung – inklusive geschätzter Kosten, Ladedauer und erwartetem Solarertrag. Zusätzlich haben wir ein Geschäftsmodell im Freemium-Ansatz sowie eine Wirtschaftlichkeitsanalyse entwickelt. Diese zeigen, dass EcoCharge nicht nur für Endnutzer attraktiv ist, sondern auch grosses Potenzial als White-Label-Lösung für Energieversorger oder Wallbox-Hersteller bietet.

📱 App Übersicht

Um einen vollständigen Einblick in das Design und die Benutzeroberfläche der EcoCharge PWA zu geben, sehen Sie unten das interaktive Figma-Frontend-Design. Hier können Sie bereits durch die verschiedenen Bereiche klicken und die Navigationsfunktionen testen.

Bitte beachten Sie: Dieses Design zeigt die visuelle Oberfläche der App. Wenn Sie die vollständige Programmierlogik (wie die Registrierung, das Laden von Daten oder echte Berechnungen) ausprobieren möchten, können Sie dies direkt im Live PWA-Prototypen testen:

📺 Erklärvideo

Um die Funktionsweise von EcoCharge verständlich zu demonstrieren, haben wir ein Erklärvideo erstellt:

🚀 Live-Prototyp

Die Progressive Web App kann mit den angegebenen Anmeldedaten direkt online getestet werden:

💻 Git Repository

Der vollständige Source Code befindet sich im Git-Repository der GitLab BFH:
Link zum GitLab Repository

🏁 Fazit

Mit EcoCharge haben wir gezeigt, wie sich das Laden von Elektroautos im privaten Umfeld intelligent und alltagstauglich optimieren lässt. Die zentrale Herausforderung – die komplexe Kombination aus Strompreisen, Solarertrag, Wetterprognosen und Fahrzeugdaten – wird durch unsere Lösung vollständig automatisiert und für die Nutzer stark vereinfacht.

Der entwickelte Proof of Concept demonstriert, wie eine datengetriebene Entscheidung in Echtzeit in eine klare und verständliche Ladeempfehlung übersetzt werden kann. Statt selbst zu analysieren, wann der beste Zeitpunkt zum Laden ist, erhalten Nutzer eine direkte Handlungsempfehlung, die entweder auf maximale Kostenersparnis oder auf eine optimale Nutzung von Solarstrom ausgerichtet ist.

Neben der technischen Umsetzung zeigt das Projekt auch wirtschaftliches Potenzial. Der Freemium-Ansatz sowie mögliche Kooperationen mit Energieversorgern oder Wallbox-Herstellern unterstreichen, dass EcoCharge nicht nur ein Studienprojekt ist, sondern eine realistische Grundlage für ein marktfähiges Produkt bietet.

Insgesamt verdeutlicht EcoCharge, wie digitale Lösungen dazu beitragen können, Elektromobilität nachhaltiger, günstiger und benutzerfreundlicher zu gestalten – ohne dass Nutzer sich selbst mit der dahinterliegenden Komplexität auseinandersetzen müssen.

👥 Projektteam