Ladestation (Elektrofahrzeug)

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Ladesäule mit Typ-2(AC)-, CCS-Combo-2(DC)- und CHAdeMO(DC)-Anschlüssen
Kombiladestation in Medenbach West

Bei einer Ladestation für Elektrofahrzeuge handelt es sich um eine speziell für Elektrofahrzeuge konzipierte Ladestation, die in ihrer Bauweise meist einer Zapfsäule für konventionelle Kraftstoffe nachempfunden ist. Umgangssprachlich wird sie daher auch Stromtankstelle, Ladesäule sowie in behördlichen Dokumenten Ladepunkt genannt. Die Verbreitung von Ladestationen zur Förderung der Elektromobilität ist ein wichtiger Baustein der Verkehrswende.

Ladestationen können öffentlich oder nichtöffentlich zugänglich sein und bestehen im einfachsten Fall aus einer Steckdose, an welcher das Fahrzeug über eine Kabelverbindung und ein Ladegerät aufgeladen werden kann (konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge nach DIN EN61851-1). Es gibt kostenpflichtige, kostenlose und von Vereinen für ihre Mitglieder betriebene Ladestationen. Entsprechende Schnellladestationen sind vor allem für den Langstreckenverkehr gedacht, um Nutzern von Elektrofahrzeugen die Möglichkeit zu geben, ihr Fahrzeug mit hoher Leistung in kurzer Zeit aufzuladen.[1] Für den täglichen Berufsverkehr, bei dem üblicherweise nur wenige Kilowattstunden elektrischer Energie verbraucht werden, reicht hingegen zum Laden in aller Regel eine normale Steckdose aus.[2]

Von der Europäischen Union wurde der Typ-2-Stecker als Standardladesteckverbindung für Wechselstrom- und Drehstromanschlüsse festgeschrieben. Als Standard für das Schnellladen mit Gleichstrom wird in der Europäischen Union das Combined Charging System (CCS) eingeführt und in Deutschland von Vertretern aus der Wirtschaft und der Politik gefördert. Andere in Europa verbreitete Gleichstromschnellladesysteme sind der aus Japan stammende CHAdeMO-Standard und das von dem Elektrofahrzeugbauer Tesla betriebene Supercharger-System.

Bei einer Ladestation als Solartankstelle ist der Betreiber zusätzlich dafür verantwortlich, dass die bezogene elektrische Energie in ihrer Herkunft direkt zur Sonne zurückverfolgt werden kann, beispielsweise mit Hilfe einer Solarstromanlage.

Infrastruktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladestation für Elektrofahrräder
Kleine Ladestation, nur Typ 2, 22 kW, sehr häufig

Längere Fahrten mit Elektrofahrzeugen auf unbekannten Strecken erfordern eine Ladeplanung. Oft behindern unterschiedliche Zugangsvoraussetzungen das einfache Aufladen. Viele Ladestellen erfordern die Anmeldung beim Betreiber oder Betreibernetzwerk (meist helfen hier universelle Ladekarten wie NewMotion, die von fast allen Betreibern akzeptiert werden) oder sie sind nicht rund um die Uhr zugänglich. Behilflich sind dabei Ladestation-Verzeichnisse sowie die Navigations-Systeme in den Elektrofahrzeugen. Die Ladesäulenverordnung begrenzt in Deutschland seit 2016 die Vielfalt verfügbarer Anschlüsse und Steckersysteme und schreibt die Möglichkeit des punktuellen Ladens ohne vorherige Authentifizierung bei einem Betreiber vor. Auch wirkt sich die Leistungsfähigkeit der Ladestelle auf die Ladezeit aus (s. a. Ladeleistung und -dauer).

In Deutschland existieren in einigen Regionen relativ dichte Ladestationsnetze (z. B. Stuttgart[3] oder Baden-Württemberg allg.[4]). Viele davon sind kostenlos. Manche Ladestationsnetzwerke bieten neben der Anbindung der öffentlichen Ladestellen auch die Anbindung privater Ladestationen an.[5] (s. a. Betreiberverbünde)

In Deutschland gibt es (Stand Juli 2018) mehr als 12.000 öffentlich zugängliche Ladestationen mit mehr als 35.000 Ladepunkten. Mehr als die Hälfte (56 Prozent, etwa 20.000) sind Wechselstrom-Ladestationen (AC) vom Typ 2 mit 11 kW (4000 Ladepunkte), 22 kW (14.000 Ladepunkte) oder 43 kW (700 Ladepunkte) (Anm.: Jedes Elektroauto kann mit Typ 2 geladen werden, wenn auch oft nur mit einer reduzierten Ladeleistung). Mit Gleichstrom (DC) und höherer Ladeleistung (50 kW, 135 kW, 350 kW) arbeiten die Systeme CCS (1400 Ladepunkte) und Tesla Supercharger (400 Ladepunkte) sowie CHAdeMO (etwa 1200 Ladepunkte).[6] (Anm.: Mit CCS, Chademo bzw. Tesla Supercharger können nur Elektrofahrzeuge geladen werden, die dafür ausgerüstet wurden, s. Stecker und Kabel). Der Elektroautohersteller Tesla baut in den von ihm belieferten Märkten ein Ladestationssystem allein für seine Fahrzeugkunden auf. An vielen Tank- und Rasthöfen wurden bereits Stationen mit mehreren Ladesäulen errichtet, um dort zwei oder mehr Fahrzeuge parallel laden zu können. Hohe Ladeleistungen ermöglichen dabei kurze Ladestopps.

In Europa gibt es (Stand Juli 2018) mehr als 29.000 öffentlich zugängliche Ladestationen mit mehr als 87.000 Ladepunkten. Mehr als die Hälfte (55 Prozent, etwa 50.000) sind Typ-2-Ladepunkte (11 kW: 11.000, 22 kW: 28.000, 43 kW: 3.000). Für Chademo gibt es 5.000 Ladepunkte, für CCS 4.800 Ladepunkte, für Tesla Supercharger 3.100 Ladepunkte.[7]

Die Europäische Union fördert mit etwa 3,6 Millionen Euro aus dem Verkehrsförderprogramm Transeuropäische Netze (TEN-T) den Aufbau von Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge entlang der wichtigsten Autobahnen.[8][9][10] Es wird als ein offen zugängliches Netz von Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge errichtet. Die Gesamtkosten betragen etwa 7,1 Millionen.[11]

Mehrere Betreiber installieren Ladestation-Netzwerke in Europa mit bis zu 350 kW Ladeleistung entlang der wichtigen Hauptverkehrsstrecken. Eine derartige Ladeleistung ermöglicht das Aufladen von 500 km Reichweite in etwa 10 bis 20 Minuten (s. Ultra-Schnellladesäulen).

Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wechselstrom-, Drehstrom- und Gleichstromladen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Heutige Akkumulatorzellen können nur mit Gleichstrom geladen werden. Der Begriff des Gleichstrom- und Wechselstromladens beschreibt, in welcher Form der Strom in das Fahrzeug eingespeist wird.

Beim Wechselstromladen wird das Elektroauto einphasig über eine In-Kabel-Kontrollbox (ICCB) oder direkt über ein Ladekabel mit einer Haushaltssteckdose (Schukosteckdose) und damit mit dem Stromnetz verbunden. Damit werden nur Ladeleistungen <3,6 kW dauerhaft übertragen. Über 16-A-CEE-Steckdosen oder über eine Wandladestation mit Typ-2-Stecker können dauerhaft 3,6 kW bis 7,2 kW übertragen werden. Je nach Anbieter wird das Wechselstromladen mit bis zu 3,6 kW als „Standardladung“ oder „Notladung“ bezeichnet. Das Ladegerät ist im Fahrzeug integriert. Die Bordladegeräte in einigen Elektroautos sind teilweise in ihrer Leistung auf das Aufladen an haushaltsüblichen Steckdosen (3,6 kW) begrenzt und nicht in der Lage, dreiphasig zu laden, was dann zu entsprechend langen Ladezeiten führt und auch an leistungsfähigeren Drehstrom- oder Wechselstrom-Ladestellen keinen Zeitgewinn ermöglicht. Fahrzeuge mit dem Typ-1-Ladesteckanschluss laden darüber ausschließlich einphasig.

Bei der Drehstromladung wird das Fahrzeug an das Dreiphasenwechselstromnetz mittels ICCB-Kabel an einer 400-V-Drehstromsteckdose oder über ein Ladekabel mit einer Ladestation verbunden. Das Kabel für Ladestationen wird im Fahrzeug mitgebracht und beidseitig mit einem Typ-2-Stecker ausgestattet oder fest an der Ladesäule montiert. Im Fahrzeug befindet sich ein Ladegerät, das den Dreiphasenwechselstrom vom Stromverteilnetz gleichrichtet, und mit dem Batteriemanagementsystem die Regelungsfunktionen (Ladeverfahren) übernimmt. Über das Ladekabel wird dem Fahrzeug die Belastbarkeit des Ladekabels und der Ladestation mitgeteilt. Bei Steckdosen übernimmt das ICCB-Kabel diese Funktion. Bei Bedarf begrenzt das Ladegerät im Fahrzeug den Strom, um die Zuleitungen nicht zu überlasten. Der Lader kann als Extragerät im Fahrzeug eingebaut sein (Smart ED oder Tesla Model S mit bis zu 22 kW) oder ist Teil der Motorsteuerung (Renault Zoe bis 43 kW).

Beim Gleichstromladen wird Gleichstrom aus der Ladesäule direkt in das Fahrzeug eingespeist. Er wird über ein leistungsstarkes Ladegerät in der Ladesäule entweder aus Stromnetz oder aus großen Pufferakkus an Solartankstellen bereitgestellt. Im Fahrzeug befindet sich nur ein Batteriemanagementsystem, das mit der Ladesäule kommuniziert, um die Stromstärke anzupassen oder bei vollem Akku abzuschalten. Die Leistungselektronik befindet sich in der Ladesäule. Wegen des starken Ladegerätes sind die Ladesäulen verhältnismäßig teuer. Gleichstromladen ermöglicht wegen des externen Ladegerätes sehr hohe Ladeleistungen. Das führt zu kurzen Ladezeiten. Voraussetzung dafür ist, dass die Ladesäule 22 bis 150 Kilowatt abgibt und ein entsprechender Gleichstrom-Anschluss am Fahrzeug vorhanden ist. Bei asiatischen Elektroautos ist der CHAdeMO-Anschluss am Fahrzeug integriert und auch der Tesla-Supercharger-Anschluss ist Standard am Fahrzeug. Hersteller von Autos mit CCS-Schnellladung (Stand 2015) bieten den Gleichstromanschluss als kostenpflichtige Zusatzausstattung an.

Stecker und Kabel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Art der Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Norm IEC 61851-1 werden drei Arten unterschieden, wie Ladestation und Fahrzeug verbunden sein können. Unterschieden werden drei Anwendungsfälle:[12]

  • A: Das Kabel ist fest mit dem Fahrzeug verbunden.
  • B: Das Kabel ist beidseitig gesteckt.
  • C: Das Kabel ist fest mit der Ladestation verbunden.

Weiterhin wurden in der IEC 61851 vier verschiedene Lademodi definiert. In Mode 1 werden normale Kabel mit entsprechenden Steckern verwendet. Mode 2 nutzt Kabel, die über Signalisierungseinrichtungen (Widerstandscodierungen) verfügen, die der fahrzeugseitigen Ladeelektronik die Strombegrenzung der Ladestelle vorgeben. Bei Mode 3 kommunizieren Ladesäule und Fahrzeug über das Ladekabel. Mode 4 ist für Gleichstromladeverfahren, bei denen ebenfalls eine Kommunikation zwischen Fahrzeug- und Ladesäulenelektronik stattfindet.

Haushalts- und Industrieanschlüsse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

3-ph-Tankstelle Park & Charge mit Schuko- und CEE-Steckdosen

Kleinelektromobile laden in der Regel nur geringe Energiemengen. Nicht zuletzt durch die Leistungsbegrenzung der Ladegeräte reichen für Elektrofahrräder beispielsweise haushaltsübliche Schuko-Steckdosen. Zusätzlich können die Akkus entnommen und an Steckdosen in Innenräumen aufgeladen werden oder es wird ein Verlängerungskabel nach draußen verlegt. Dies ist die einfachste Form einer „Ladestationsstelle für Elektrofahrzeuge“.

Ohne aufwendige Technik und mit einfachsten organisatorischen Maßnahmen wie der pauschalen Verrechnung der bezogenen Energie können die Kosten bei nicht-kommerziellen Ladestationen niedrig gehalten werden. Die derzeit häufigsten Systeme sind private Außensteckdosen mit Wechselstrom- oder Drehstromanschlüssen, wie bei den Verbünden Park & Charge und „Drehstromnetz“. Die Stecker und Kabel entsprechen den Normen für elektrische Geräte IEC 60309/CEE.

Typ 1 und Combo 1[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Typ-1-Ladekupplung

In Nordamerika wurde der Standard SAE J1772 aus dem Jahr 2001 überarbeitet (es war ursprünglich ein eckiger Stecker für Flur- und Hubwagen). Die nordamerikanischen Autohersteller einigten sich mit der SAE J1772-2009 auf den Yazaki-Vorschlag. Dieser wurde später in der internationalen Norm IEC 62196-2 als Typ 1 bezeichnet. Es handelt sich um einen fünfpoligen runden Stecker mit 43 mm Durchmesser, der für den Anschluss an Einphasen-Wechselstrom vorgesehen ist. Dabei enthält die Spezifikation Vorgaben für den Anschluss an den in Nordamerika üblichen 120-Volt-Haushaltsstrom (Level-1-spezifizierter Ladestrom bis 16 Ampere bei maximal 120 Volt) als auch den in Europa üblichen 230-Volt-Haushaltstrom (Level-2-spezifizierter Ladestrom bis 80 Ampere bei maximal 230 Volt). Der Steckertyp hat fünf Steckkontakte – zwei Kontakte für einphasigen Wechselstrom, eine Erdung sowie zwei Signalkontakte, die kompatibel mit den Signalkontakten sind, wie sie schon 2001 definiert wurden. Später wurde dieser Stecker unter dem Begriff des Combined Charging Systems mit Gleichstromkontakten zum Combo-1-Stecker erweitert. Typ 1 und Combo 1 sind auf dem nordamerikanischen Markt eingeführt. Auch viele japanische Fahrzeuge verwenden den Typ-1-Stecker für das Wechselstromladen.

Typ 2 und Combo 2[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Typ-2-Ladekupplung
Combo 2: Gleichstrom-CCS-Kupplung

In den EU-Mitgliedsstaaten wurde erst 2013 mit dem Standard EN 62196 Typ 2 (auch Mennekes-Stecker genannt) ein universelles Steckersystem für Elektroautos im Leistungsumfang von 1,9 kW bis 240 kW spezifiziert. Bis dahin waren mehrere inkompatible Ladestandards verwendet worden.

Der unter Federführung des Stecker-Herstellers Mennekes entworfene und von mehreren Automobilherstellern und Stromkonzernen unterstützte Ladestandard EN 62196 Typ 2 ermöglicht am CP-Pin des Steckers die bidirektionale Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation. Mittels CP-Signal liest die Ladesäule die vom Auto unterstützte Ladeleistung aus. Sofern dann an einem Ladestation-Standort sich mehrere Ladesäulen einen einzigen Energieanschluss teilen, kann ein zentrales Lastmanagement per Pulsweitenmodulation (per CP-Pin) die Ladeleistung der in den Fahrzeugen verbauten Ladegeräte (Mode 1–3) reduzieren, damit die Gesamtladeleistung aller angeschlossenen Fahrzeuge die maximale Energieanschlussleistung der Tankstellenanlage nicht übersteigt. Die Ladedauer kann daher variieren.

Typ 2 ist der in Europa meistverbreitete Ladestationentypus.[13] Jedes Elektrofahrzeug kann mit Typ 2 laden, wenn auch oft nur mit reduzierter Ladeleistung. Konzeptionell unterstützt er aufgrund der unterstützten IEC-Normen neben der Kommunikation in zwei Richtungen auch Stromflüsse in zwei Richtungen. Dadurch können Fahrzeugakkus künftig – entsprechend koordiniert und tarifiert – Lastschwankungen im Leitungsnetz ausgleichen.

Combo 2[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dient Typ 2 meist nur zur Aufladung mit Wechselstrom, wurde für die Aufladung mit Gleichstrom der Stecker Typ 2 zu Combo 2 (CCS) erweitert. Der ebenso wie der Typ 1 aus dem Typ 2 entwickelte CCS-Stecker ist in Europa für das Gleichstromladen eingeführt worden. Im Jahre 2016 boten nur drei Fahrzeugmodelle CCS – als Sonderausstattung – an (s. Fahrzeugliste mit CCS). Allerdings demonstriert Tesla mit seinen Superchargern, dass der Typ-2-Stecker auch für die Gleichstromaufladung bis 135 kW genutzt werden kann.

CHAdeMo[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

CHAdeMO-Ladekupplung

CHAdeMO ist der Handelsname einer in Japan entwickelten auf Gleichspannung basierenden Schnittstelle, um Elektrofahrzeuge oder Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge direkt mit einer hohen elektrischen Leistung zu laden. Die typische Ausbaustufe der Ladesäulen und damit die größte Verbreitung haben CHAdeMO-Ladesäulen mit einer Ladeleistung bis 50 kW (neuer Standard CHAdeMO 2.0: bis 400 kW[14]). Auch in Europa wurde ein Ladenetz etabliert. CHAdeMo-Stecker sind in der Regel über das Anschlusskabel fest mit der Ladesäule verbunden. CHAdeMO-Anschlüsse finden sich vor allem an Fahrzeugen aus asiatischer Produktion. Häufig besitzen diese Fahrzeuge auch noch zusätzlich einen Ladeanschluss für das Wechselstromladen. Oft kommt dabei der Typ-1-Stecker dafür zur Anwendung. Es gibt heute (Stand 2016) viele Fahrzeugmodelle, die CHAdeMO und dann oft in der Basisversion anbieten (s. Fahrzeugliste mit CHAdeMO). Zudem sind weltweit Ladesäulen mit CHAdeMO sehr verbreitet (s. Verbreitung von CHAdeMO).

Tesla Supercharger[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tesla-Supercharger-Ladeplatz bei Münchberg an der A9

Tesla nutzt den Typ-2-Stecker als Schnittstelle für das Laden seiner europäischen Fahrzeuge. Diese Steckverbindung ermöglicht sowohl das ein- oder dreiphasige Laden an normalen Typ-2-Ladestationen als auch das Realisieren von Leistungen bis zu 135 kW mit einem ausschließlich für Tesla-Fahrzeuge eingesetzten Gleichstromladeverfahren an den so genannten Tesla-Superchargern. An diesen Stationen sind Kabel und Stecker fest mit der Ladesäule verbunden.

China[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In China wird als Ladestecker für Wechselstrom beim Standard GB/T 20234.2 eine Steckverbindung genutzt, die von ihrem mechanischen Aufbau der Typ-2-Steckverbindung entspricht. Im Gegensatz zum europäischen System sind jedoch „Stecker“ und „Kupplung“ vertauscht. Der Ladestecker für Gleichstrom entspricht dem Standard GB/T 20234.3 und ähnelt vom Erscheinungsbild CHAdeMO, ist zu diesem aber inkompatibel.

Ladeanschlüsse Übersicht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die folgende Tabelle zeigt typische Stromquellen und deren Anschlüsse, die zum Aufladen von Elektrofahrzeugen genutzt werden.

Stromquelle Spannung/Strom/max. Leistungsabgabe AC/DC weitere Ladetechnik
Haushaltssteckdose Schuko einphasig 230 V/10 A/2,3 kW AC ICCB-Kabel mit passendem Stecker oder Direktanschluss im Fahrzeug; Schuko ist nur für kurzzeitige 16-A-Belastung geeignet
Steckdose Camping („blau“) einphasig 230 V/16 A/3,6 kW AC ICCB-Kabel mit passendem Fahrzeugstecker und entsprechendes Ladegerät im Fahrzeug
Steckdose CEE 16 A

(„rot“)

dreiphasig 400 V/16 A/11 kW AC (mobile) Wandladestation oder ICCB-Kabel mit passendem Fahrzeugstecker und entsprechendes Ladegerät im Fahrzeug
Steckdose CEE 32 A

(„rot“)

dreiphasig 400 V/32 A/22 kW AC (mobile) Wandladestation oder ICCB-Kabel mit passendem Fahrzeugstecker und entsprechendes Ladegerät im Fahrzeug
Steckdose CEE 63 A

(„rot“)

dreiphasig 400 V/63 A/43 kW AC (mobile) Wandladestation oder ICCB-Kabel mit passendem Fahrzeugstecker und entsprechendes Ladegerät im Fahrzeug
Ladestation Typ 1 stationsabhängig/typisch: 240 V/16 A/3,8 kW – 240 V/24 A/5,8 kW – 240 V/30 A/7,2 kW AC Typ-1-Ladeanschluss fahrzeugseitig und Bordladegerät mit entsprechender Leistungsaufnahme (noch nicht realisiert: 240 V/80 A)
Ladestation Typ 2 stationsabhängig/typisch: 3,6/11/22/43 kW AC Typ-2- oder Combo-2-Ladeanschluss fahrzeugseitig und Bordladegerät mit entsprechender Leistungsaufnahme (400 V/63 A/43 kW selten realisiert); je nach Stationausstattung ist ein Anschlusskabel mitzubringen
Ladestation CCS Combo 1 DC (Standard für Nordamerika)
Ladestation CCS Combo 2 stationsabhängig/typisch: 50 kW DC CCS-Combo-2-Ladeanschluss fahrzeugseitig (noch nicht realisiert: 150 kW)
Ladestation CHAdeMO stationsabhängig/typisch: 22/50 kW DC CHAdeMO-Ladeanschluss fahrzeugseitig
Ladestation Tesla Supercharger standortabhängig/typisch 135 kW DC Fahrzeug der Marke Tesla Motors

Batteriewechselstationen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Batteriewechselstation von Better Place in Israel

Als „Battery swapping“ werden Ladestationen bezeichnet, an denen die Batterien nicht im Auto mit Strom geladen werden, sondern gegen bereits geladene Batterien getauscht werden. Derartige Wechselakkusysteme sind vor allem im industriellen Bereich bei Flurförderfahrzeugen, wie Gabelstaplern, verbreitet. Hierdurch spielt es keine Rolle, wie lange der Ladevorgang dauert, und bei ausreichend dichtem Stationsnetz werden unbegrenzt lange Fahrten möglich. Erster Anbieter einer solchen Lösung war die Firma Better Place, die infolge mangelnder Rentabilität 2013 Insolvenz anmeldete. Auch beim Tesla Model S von Tesla Motors war ein Batteriewechsel vorgesehen und in Erprobung.[15][16] Die Lösung wurde vor allem umgesetzt, um Umweltauflagen der CARB zu erfüllen und Fördermöglichkeiten in den USA zu nutzen.[17]

Für die rund 60 Elektrobusse in Peking wurde während der Olympischen Spiele 2008 eine Batteriewechselstation betrieben, in der den Bussen die leeren Akkus entnommen und aufgeladene wieder eingeschoben wurden. Diese Station hatte einen Stromanschluss von mehreren 100 kW. In China ist zurzeit der Bau von 3000 Elektrobussen für den öffentlichen Personen-Nahverkehr geplant. Es wird erwartet, dass hier ähnliche bzw. weiterentwickelte Ladestationen mit Wechselsystem zum Einsatz kommen.

Induktives Laden[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Prototyp eines induktiven Ladesystems für PKW

Neben der Energieübertragung über Kabel und Steckverbindungen kann elektrische Energie auch über elektrische Wechselfelder induktiv übertragen werden. Neben der Vermeidung von verschleißenden Steckverbindungen an elektrisch leitenden Kontakten ist auch ein Berührungsschutz gegeben. Prinzipiell wird dabei die Transformatortechnik genutzt mit einer primärseitigen Erregerspule, die von Wechselstrom aus dem Stromnetz durchflossen wird. Den in der fahrzeugseitigen (Sekundärseite) Induktionsspule ausgekoppelten Wechselstrom wandelt das im Fahrzeug eingebaute Ladegerät in Gleichstrom und lädt die Traktionsbatterie.

Induktive Ladesysteme gibt es seit vielen Jahren. Das gleiche Prinzip nutzen auch akkubetriebene elektrische Zahnbürsten. Die gute Koppelung beider Spulen durch einen geringen Abstand verringert die Übertragungsverluste. Die Energie wird daher in besonderen Ladepositionen übertragen. Schon das Ladesystem Magne Charge, genormt in der amerikanischen Norm SAE J1773, nutzte in den 1990er-Jahren diese Technologie, auch wenn dort die Primärspule als eine Art Stecker in einen Ladeschlitz am Auto geschoben werden musste. Durch das Einschieben wurden die beiden Spulen optimal positioniert und durch den geringen Abstand die Induktionsverluste minimiert. Fahrzeuge mit diesem Ladestandard sind unter anderem die Elektroautos General Motors EV1 (1996), Chevrolet S-10 EV (1997) und Toyota RAV4 EV (1997) der ersten Generation. Das Laden mit 6,6 kW ist am weitesten verbreitet (Level 2). Für Level 3 mit bis zu 50 kW existierten Demonstratoren.[18] Das Ladesystem ist bei den noch aktiven Fahrzeugen noch immer im Einsatz, jedoch wurde kein Nachfolgesystem spezifiziert und es wird nicht mehr angeboten (Stand 2016). Im Spielfilm Gattaca wird der Einsatz gezeigt.

Im öffentlichen Straßenverkehr wurden seit 2002 in den italienischen Städten Genua und Turin Erfahrung mit Anlagen für Busse gesammelt, die an Haltestellen ihre Akkus induktiv nachladen können.[19][20] Auch in Deutschland werden Batteriebusse mit diesem Ladesystem erprobt, beispielsweise in Braunschweig und Berlin.[21] In Berlin werden dabei Ladeleistungen von bis zu 200 kW erzielt.[22] Die deutschen PKW-Hersteller arbeiten ebenfalls an induktiven Lademöglichkeiten, um ein Laden ohne Stecker anbieten zu können.

Im industriellen Bereich ist die induktive Energieübertragung beispielsweise für fahrerlose Transportfahrzeuge während der Fahrt bereits seit vielen Jahren kommerziell verfügbar. Die Fraunhofer-Gesellschaft hat 2015 Tests mit bis zu Tempo 30 km/h durchgeführt.[23][24]

Ladeleistung und -dauer[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Stromnetz liegt der elektrische Strom als Wechselstrom vor. Akkus brauchen zum Aufladen jedoch Gleichstrom. Die Umwandlung von Wechselstrom zu Gleichstrom wird durch elektronisch gesteuerte Ladegeräte durchgeführt. Das Ladegerät kann entweder in der Ladestation oder im Elektroauto verbaut sein. Je höher die Spannungen und Ströme bzw. die Ladeleistung sind, um so teurer werden die Ladegeräte. Ladestationen, die nur Typ 2 – also Wechselstrom – anbieten, sparen sich das Ladegerät. Solche Ladestationen können schon für etwa 1000 Euro installiert werden.[25] Ladestationen, die Gleichstrom – also CHAdeMO und/oder CCS oder Tesla Supercharger – anbieten, benötigen das Ladegerät in der Ladestation. Solche Ladestationen können 50.000 Euro und mehr kosten.[26][27] Deshalb sind aus Kostengründen die mit Abstand meisten Ladestationen in Deutschland und Europa vom Typ 2, also mit Wechselstrom (s. Infrastruktur).

Die an den Ladestationen angebotene Ladeleistung ist ein wesentlicher Faktor für die Ladedauer. In Deutschland derzeit (2016) weit verbreitet sind Typ-2-Wechselstrom-Ladestationen mit 11 kW oder 22 kW. Vereinzelt werden Typ-2-Anschlüsse mit 43 kW angeboten. Höhere Ladeleistungen bieten die Gleichstrom-Ladestationen. Für CHAdeMO und CCS sind dort derzeit (2016) Ladeleistungen von bis zu 50 kW üblich. Seit März 2018 werden auch Ladeleistungen von bis zu 350 kW angeboten (s. Ultra-Schnellladesäulen). Die Tesla Supercharger bieten meist Ladeleistungen von 135 kW an.[28][29][30]

Die Ladedauer hängt sowohl von der Leistungsfähigkeit der Ladestelle als auch von der technischen Auslegung des Fahrzeugs ab. An einem Ladepunkt, dessen Leistungsfähigkeit gering ist, benötigt auch ein schnellladefähiges Fahrzeug eine sehr viel längere Ladezeit. Auf Seiten der Ladestelle kann die Begrenzung der maximal möglichen Leistungsabgabe bedingt sein von einer begrenzten Kapazität des Netzanschlusses und vom verwendeten Steckersystem. Stationen mit mehreren Ladeanschlüssen können die zur Verfügung stehende Ladeleistung auch auf mehrere Fahrzeuge aufteilen. Bei Gleichstromladestationen kommt zudem die Leistungsfähigkeit der darin eingebauten Ladegeräte hinzu. Alle anderen Limitierungen wie Absicherung oder Kabelquerschnitte ordnen sich diesen Gegebenheiten unter.

Haupteinflussfaktor fahrzeugseitig für eine Schnellladung ist neben dem Typ und der Kapazität des aufzuladenden Akkus bei Wechselstromladung vor allem die Leistungsfähigkeit des verbauten Bordladers. Bei heute genutzten Kapazitäten von 10 bis 90 kWh sind für Ladezeiten unter 30 Minuten Ladeleistungen von 20–180 kW notwendig, ohne dabei zusätzliche Hemmnisse wie Strombegrenzungen im oberen Ladebereich des Akkus überhaupt zu berücksichtigen. Eine haushaltsübliche Schuko-Steckdose liefert 2,5 bis 3,6 kW; ein 400-V-/16-A-Anschluss 11 kW; ein 32-A-Anschluss 22 kW; ein 63-A-Anschluss 43 kW. Es zeigt sich, dass die verbreiteten Kraftstrom-Anschlüsse bei den derzeit am weitesten verbreiteten Akkukapazitäten von rund 20 kWh und der bis 43 kW spezifizierte Typ-2-Stecker eine Aufladung in weniger als einer Stunde ermöglichen. Der Ladestrom muss akkuabhängig begrenzt werden, um Schäden an den Zellen zu vermeiden. Bei den lithiumbasierten Zellen, aus denen die Traktionsbatterien heutiger Elektrofahrzeuge bestehen, werden von den Herstellen meist 0,5 C bis 1 C und damit eine Ladezeit von unter 2 Stunden als Normalladung empfohlen.[31] Ladegeräte, die im Fahrzeug mitgeführt werden, begrenzen häufig den Ladestrom, obwohl der Akkumulator selbst auch schneller geladen werden könnte. So werden bei vielen deutschen Elektroautos heute Bordlader mit einer Leistung von lediglich 3,6 kW verbaut, was zu Ladezeiten von 6 bis 8 Stunden führt.

Als Ladeverfahren kommen meist das IU-Ladeverfahren (CCCV) oder Abwandlungen davon zum Einsatz. Bei der sogenannten Schnellladung wird der Akkumulator häufig nur zu etwa 80 % aufgeladen. Bis zu dieser Grenze kann zumeist die volle Leistungsfähigkeit der Ladeelektronik genutzt werden. Danach muss der Ladestrom begrenzt werden, um das Überladen der Akkuzellen zu vermeiden, was jedoch eine sehr zeitintensive „Vollladephase“ nach sich zieht. Es ist daher aus zeitlicher Sicht effektiver, die Ladung bereits bei 80 % zu beenden. Moderne Akkus können in 20–30 Minuten auf 80 % aufgeladen werden.

Ladegeräte im Elektroauto[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um mit Typ 2 – also Wechselstrom – laden zu können, brauchen die Elektroautos ein eingebautes Ladegerät. Um Kosten, Bauraum und Gewicht zu sparen, verbauen viele Hersteller nur ein Ladegerät für kleine Ladeleistungen, was dazu führt, dass die Ladezeit deutlich ansteigt. So kann etwa der BMW i3 nur mit maximal 7 kW bzw. 11 kW an Typ 2 laden, auch wenn 22 kW oder 43 kW angeboten werden. Dagegen kann der BMW i3 über CCS mit 50 kW laden, was zeigt, dass der Akku derart große Ladeströme verarbeiten kann (s. Nachteil bei Aufladung des BMW i3). Auch beim neuen Nissan Leaf kann das Ladegerät bei Typ 2 nur einphasig statt dreiphasig laden, was die angebotene Ladeleistung auf ein Drittel der Leistung senkt. Bei CHAdeMO kann der neue Nissan Leaf jedoch auch mit 50 kW laden (s. Ladetechnik beim neuen Nissan Leaf). Der Renault Zoe kann bei Typ 2 mit 22 kW bzw. mit 43 kW laden (s. Ladesystem beim Renault Zoe).

Ultra-Schnellladesäulen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Europa werden ab Oktober 2016 Ultra-Schnellladesäulen mit 350 kW aufgebaut. Die Ladesäulen haben CCS-Stecker und sind mit den 50-kW-Ladesäulen kompatibel. So ist das Nachladen einer Reichweite von 300 km in 20 Minuten möglich. An den Ladestationen sollen auch Busse, LkWs und sonstige Nutzfahrzeuge aufgeladen werden können.[32][33]

Die Autohersteller VW, Daimler, BMW und Ford möchten im Verbund IONITY in Europa bis 2020 mehrere tausend Ultra-Schnellladesäulen mit 350 kW aufbauen. Die Ladestationen sollen an Autobahnen und viel befahrenen Durchgangsstraßen errichtet werden. Als Stecker wird das CCS (Combined Charging System) verwendet. Die Autobatterien können mit den Schnellladesäulen innerhalb weniger Minuten zu 80 Prozent aufgeladen werden. Eine Zulassungsbeschränkung für Elektroautos anderer Hersteller ist nicht vorgesehen.[34][35] Im April 2018 ging die erste Ladestation von IONITY mit 350 kW bei Brohltal (Deutschland) in Betrieb. An der Ladestation wird nur CCS angeboten.[36]

Der niederländische Schnellladeanbieter Fastned möchte auch in Deutschland Ultra-Schnellladesäulen mit Leistungen zwischen 150 kW und 350 kW aufbauen. Damit lässt sich Ökostrom in 15 Minuten für bis zu 500 km Reichweite nachladen. In den Niederlanden besitzt Fastned bereits ein Netz von Schnellladestationen meist auf Autobahnraststätten.[37] Im März 2018 nahm Fastned die erste Lädesäule mit 350 kW Ladeleistung in der Nähe von Amsterdam in Betrieb.[38] Im Juni 2018 nahm die erste 350-kW-Ladestation von Fastned in Deutschland bei Limburg ihren Betrieb auf.[39] Dies ist anfänglich auf zwei Ladepunkte mit je 175 kW verteilt, die sich später für 350 kW zusammenschalten lassen sollen.[40]

Im März 2018 nahm der Windenergiekonzern Enercon die erste Ultraschnellladesäule mit 350 kW in Aurich (Ostfriesland) in Betrieb. Kernkomponenten sind Wechselrichter, die Enercon auch in seinen Windrädern verbaut. Ein weiteres zentrales Element der Ladesäule ist ein Batteriespeicher, so dass der Strom langsam und damit schonend oder bei Stromüberschuss schnell aus dem Netz in den Zwischenspeicher entnommen werden kann und später mit 350 kW schnell an das Elektroauto übertragen werden kann.[41]

Weiterentwicklung der Ladeleistung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die EVTEC AG (Luzern, Schweiz) hat aus Erfahrungen im Rennsport ein 150-kW-Gleichstromladesystem entwickelt. Die EVTEC, das IAT der Universität Stuttgart und das Fraunhofer IAO hatten in Zusammenarbeit im Juni 2016 die zu diesem Zeitpunkt leistungsstärkste Ladestation in Europa mit etwa 200 kW am Stuttgarter Fraunhofer-Campus installiert.[42] Die im Oktober 2017 vorgestellte Ladestation von ABB liefert bei 400 V bis zu 150 kW und bei 800 V bis zu 350 kW.[43] Seit März 2018 sind die ersten 350-kW-Ladestationen im realen Betrieb.[44] (s. a. Ultra-Schnellladesäulen)

Für hohe Ladeleistungen ist die Kühlung der Kabel erforderlich. Die wird unter dem Begriff „High Power Charging“ entwickelt und ist seit 2018 am Markt verfügbar.[43][45] Für das HPC-Ladesystem sollen die Richtlinien IEC/TS 62196-3-1 und IEC 68151-23 aktualisiert werden. Demnach wird eine maximale Kontakttemperatur von 90 Grad Celsius und eine maximale Temperatur der berührbaren Teile von 60 Grad Celsius erlaubt. Eine spezielle Norm für gekühlte Ladekabel wird ebenfalls vorbereitet.[45] Ein früherer Feldversuch von Tesla wurde 2016 abgebrochen.[46]

Anschluss an das Verteilnetz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladestationen werden üblicherweise in der Niederspannungsebene (230/400 Volt) an das Verteilnetz angeschlossen. Die Niederspannungsanschlussverordnung berechtigt den Verteilnetzbetreiber, „in Form von Technischen Anschlussbedingungen (TAB) weitere technische Anforderungen an den Netzanschluss und andere Anlagenteile sowie an den Betrieb der Anlage einschließlich der Eigenanlage festzulegen, soweit dies aus Gründen der sicheren und störungsfreien Versorgung, insbesondere im Hinblick auf die Erfordernisse des Verteilernetzes, notwendig ist“. In den TAB darf auch „der Anschluss bestimmter Verbrauchsgeräte … von der vorherigen Zustimmung des Netzbetreibers abhängig gemacht werden“.[47] In der aktuellen Fassung der TAB Niederspannung ist festgelegt, dass der Anschluss von Einzelgeräten und damit auch von Ladestationen mit einer Nennleistung von mehr als 12 kW der vorherigen Beurteilung und Zustimmung des Netzbetreibers bedarf. Der einphasige Anschluss von Verbrauchsgeräten ist nur bis zu einer Bemessungsscheinleistung von 4,6 kVA zulässig. Darüber ist eine gleichmäßige Aufteilung der Leistung auf die drei Außenleiter zu gewährleisten.[48]

Das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE veröffentlichte am 28. April 2017 den Entwurf der Technischen Anschlussregeln Niederspannung.[49] Darin werden neue Anforderungen an Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge definiert. Nach dem Inkrafttreten gilt, dass Ladeeinrichtungen ab einer Bemessungsleistung größer 4,6 kW beim Netzbetreiber anzumelden sind. Außerdem wird ein netzdienliches Verhalten der Ladeeinrichtung gefordert, zum Beispiel eine Blindleistungsregelstrategie. Mit diesen neuen Anforderungen sollen Voraussetzungen für eine Integration größerer Stückzahlen von Elektroautos in die Niederspannungsnetze geschaffen werden.

Der Anschluss von Ladestationen für Elektrofahrzeuge ist in VDE 0100-722 geregelt.[50] Pro Elektrofahrzeug ist eine separate Sicherung und ein separater Fehlerstromschutzschalter (FI, RCD) zu verwenden. Bei der Ladung von Elektrofahrzeugen können Gleichfehlerströme auftreten. In der Wechseltrominstallation von Wohngebäuden normalerweise verwendete Fehlerstromschutzschalter des Typs A sind dafür nicht ausgelegt und würden dann nicht abschalten. Deshalb müssen Fehlerstromschutzschalter des Typs B verwendet werden. Diese schalten auch bei Gleichfehlerströmen ab.[51] Fehlerstromschutzschalter des Typs B dürfen nicht hinter Fehlerstromschutzschaltern des Typs A installiert werden. Fehlerstromschutzschalter des Typs B sind auch in Kombination mit Leitungsschutzschaltern als Kombischutzschalter verfügbar. Diese können auch Bestandteil der Ladestation sein.

Für Schnellladestationen mit mehr als 100 Kilowatt kann je nach Ausbauzustand des Verteilnetzes und Netzbelastung festgelegt werden, sie an einen separaten Trafo-Abgang anzuschließen. Noch größere Ladestationen, die das gleichzeitige Laden an mehreren Schnellladestationen erlauben, können einen Mittelspannungsanschluss mit eigener Trafostation erfordern. Die Ultra-Schnellladestationen von Enercon mit 350 kW Ladeleistung nutzen einen Batteriespeicher als Zwischenspeicher, wodurch das Netz entlastet wird.[52] (s. a. Ultra-Schnellladesäulen)

Nutzung der privaten Stellplätze[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

BMW-Wandladestation für Stellplatz oder Garage

Privat genutzte Elektrofahrzeuge werden mehrheitlich zuhause sowie ab und zu an der Arbeitsstelle geladen. Dies macht über 90 % aller Ladevorgänge aus. Nur ein kleiner Teil entfällt auf öffentliche Ladestationen.[53]

Einige Hersteller von Garagen bieten als Zusatzausstattung Elektroinstallationen an. Es gibt jedoch praktisch keine Standardpakete für das Aufladen von Elektroautos in Fertiggaragen. Kleinere Elektrofahrzeuge wie Elektrofahrräder, Elektromotorräder und kleine Elektroautos verfügen über eine kleine Batteriekapazität und können mit einfachen Mitteln (230 V, 16 A, übliche Haushaltssteckdosen) aufgeladen werden. Um ein Elektroauto mit einer größeren Batteriekapazität aufzuladen, sind spezielle Anschlüsse erforderlich. Übliche Haushaltssteckdosen in der Schweiz sind dafür meist nicht geeignet. Industriesteckdosen (CEE-System) weisen eine erhöhte mechanische Belastbarkeit auf und sind gegen das Eindringen von Wasser geschützt.[53]

Das einphasige Laden bei einer Ladeleistung von 3,5 kW und 7 bis 10 Stunden Ladezeit ermöglicht eine Reichweite von 100 bis 200 km. Möglich ist ebenfalls der Einbau eines dreiphasigen Anschlusses, der dann eine höhere Ladeleistung von 11 oder 22 kW erlaubt und die Ladezeit gegenüber dem Laden über Steckdose deutlich verkürzt. Ladeleistungen von 50 kW und mehr sind hingegen für Haushalte unpraktikabel.[54] Hersteller von Elektroautos und Dritthersteller bieten für Haushaltskunden Wandladestationen an, die einen einfachen Ladeanschluss gewährleisten. In jedem Fall müssen die Installationsvorschriften der Kfz-Hersteller beachtet und die Installation von einer zugelassenen Elektrofachkraft durchgeführt werden.

Öffentlich zugängliche Ladepunkte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladesäulenverordnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Bundeswirtschaftsministerium hat am 9. März 2016 eine Ladesäulenverordnung für Deutschland erlassen.[55] Hintergrund war die Umsetzung der EU-Richtlinie 2014/94/EU mit dem Ziel der Schaffung einer einheitlichen standardisierten Lade-Infrastruktur bei neu zu errichtenden Ladepunkten.[56] Dazu wurde eine Ladebuchse Typ 2 nach DIN EN 62196-2 bzw. Ladekupplung Typ Combo 2 DIN EN 62196-3 zum verpflichtenden Standard an öffentlichen Ladepunkten erhoben. Andere Steckerstandards sind bei Neuerrichtungen nur noch zusätzlich – aber nicht mehr eigenständig – zulässig.

Ladepunkt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein Ladepunkt wird als Einrichtung definiert, an der zur gleichen Zeit nur ein Elektromobil aufgeladen werden kann. Ladesäulen, an denen mehrere Fahrzeuge gleichzeitig laden können, bestehen demnach aus mehreren Ladepunkten, die alle mindestens jeweils die geforderten Steckverbindungen aufweisen müssen. Ein Ladepunkt ist „öffentlich, wenn er sich entweder im öffentlichen Straßenraum oder auf privatem Grund befindet, sofern der zum Ladepunkt gehörende Parkplatz von einem unbestimmten oder nur nach allgemeinen Merkmalen bestimmbaren Personenkreis tatsächlich befahren werden kann.“[57]

Abrechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die in dem Entwurf vorgestellten Regelungen wurden kontrovers diskutiert.[58][59][60] So wies der Bundesverband Solare Mobilität in einer Stellungnahme auf grundsätzliche Abweichungen zum umzusetzenden EU-Beschluss hin und befürchtete eine Ausgrenzung von privaten und halböffentlichen Ladestellenanbietern.[61] Am 29. März 2017 wurde eine Verordnung zur Änderung der Ladesäulenverordnung erlassen.[62] Darin wird unter anderem geregelt, dass Betreiber von Ladepunkten jedem Nutzer von Elektromobilen das punktuelle Laden ohne vorherige Authentifizierung ermöglichen müssen. Dies kann durch kostenlose Abgabe der Energie oder gegen Zahlung erfolgen

  • mittels Bargeld in unmittelbarer Nähe zum Ladepunkt oder
  • mittels eines gängigen kartenbasierten Zahlungssystems bzw. Zahlungsverfahrens oder
  • mittels eines gängigen webbasierten Systems.

Mit der Neuregelung soll eine ungehinderte betreiber-, kommunen- und länderübergreifende Nutzung von Elektromobilen ermöglicht werden. Diese wurde durch teilweise je nach Betreiber des Ladepunktes bzw. nach einzelnen Kommunen differierende Freischaltungen zum Beispiel mittels unterschiedlicher RFID-Karten erschwert bzw. ausgeschlossen.

Für die Abrechnung – entsprechend der Kraftstofftankuhr – wird ein Referenzmessgerät für Ladevorgänge entwickelt[63].

Betreiberverbünde[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Seit 1992 bietet Park & Charge Lademöglichkeiten für E-Mobile auf reservierten Parkplätzen an. Seit 1997 gibt es das Park&Charge-System mit dem gleichen Schlüssel auch in Deutschland. Es sind 143 Standorte in Deutschland in Betrieb (Stand 12. September 2011) (in der Schweiz: 235, in Österreich 69). Die Grundidee des seit 2006 existierenden Drehstromnetzes ist die nichtkommerzielle Bereitstellung einer Lademöglichkeit auf Gegenseitigkeit.[64] Durch die Bemühungen, vermehrt Elektroautos einzuführen, werden weltweit weitere Systeme geplant und betrieben.

In jüngerer Zeit ist die Anzahl dieser Verbünde stark gestiegen. So zählt man im Juni 2018 mehr als 50 solcher Verbünde allein in Deutschland. Bemerkenswert ist, dass Firmen wie Aldi, Lidl, Ikea, Kaufland, Euronics und andere auf ihren Parkplätzen kostenlose Ladestationen anbieten. Das kostenlose Aufladen während des Einkaufs dient als Kunden-Werbung.[65]

Da die meisten Verbünde ein eigenes Bezahlsystem etablieren, hat der Elektroautofahrer Probleme mit der Vielzahl unterschiedlicher Bezahlverfahren. Jedoch etablieren sich hier Bezahlkarten wie etwa NewMotion, die bei fast jedem Verbund in ganz Europa nutzbar sind.

Bemerkenswert sind private Initiativen. So gibt es etwa eine Crowdfunding-Gemeinschaft, die auf eigene Kosten Ladestationen für alle zugänglich überall dort aufstellt, wo es noch Versorgungslücken gibt. Dabei werden auch Partner am Standort gesucht, die von der Installation einer Ladestation profitieren und deshalb etwa die laufenden Stromkosten übernehmen, damit das Aufladen kostenlos bleibt.[66]

Ladestation-Verzeichnisse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladestationen sind in üblichen Straßenkarten oder Navigationssystemen kaum bis gar nicht verzeichnet, zudem gibt es bei Ladestationen laufend Änderungen im Leistungsumfang. Störungsmeldungen sind in der Routenplanung zu berücksichtigen, Elektroautofahrern mit Elektroautos großer Akkukapazität steht beim Ausfall einer einzelnen Ladestation wegen der geringen Flächendurchdringung von Elektrotankstellen oft kaum eine Alternative zur Verfügung.

Gute Verzeichnisse (siehe unten bei den Weblinks) von Ladestationen sind daher oft redaktionell betreut und online zugänglich. Störungen können mittels Smartphone-App kurzfristig und unbürokratisch allen Anwendern mitgeteilt werden. Häufig können die aktuellsten Daten aus den Ladestation-Verzeichnissen in die Navigationssysteme der Elektroautos eingespielt werden.

Ladestation-Identifikation EVSEID[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladestationenbetreiber benötigen für eine länderübergreifende Verrechnung ähnlich dem Mobilfunk-Roaming-System für ihre Ladestation eine eindeutige ID. Dies erfolgt mittels Ladepunkt-Identifikation (EVSEID en:Electric Vehicle Supply Equipment ID). Die EVSEID-Kennung besteht aus dem Länderkürzel (DE), der EVSE-Operator-ID (3 Stellen), der ID-Type (E) und der Power-Outlet-ID (bis zu 30 Stellen)[67].

Seit dem 1. März 2014 vergibt der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) auf Anfrage gegen eine Gebühr einheitliche Identifikationsnummern für Betreiber von für die Öffentlichkeit vorgesehenen Ladesäulen in Deutschland, wodurch der Aufbau eines Roamingsystems auf dem Gebiet der Elektromobilität ermöglicht wird.[68][69]

Ausblick[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Hinblick auf die Ladesäulen gibt es bereits weiterführende Konzepte. Ein dichtes Ladesäulennetzwerk mit hohen Ladeleistungen würde große Traktionsbatterien in Elektroautos überflüssig machen.[70] Traktionsbatterien mit hoher Zyklusfestigkeit und mittlerer Ladekapazität würden dann ausreichen.

Es gibt weiterhin Konzepte, Elektroautos mittels Vehicle-to-grid-Technik mit dem Stromnetz interagieren zu lassen und somit als Stromspeicher und Lieferant von Systemdienstleistungen einzusetzen. Elektroautos wie auch Plug-In-Hybrid können bei (regenerativen) Überschüssen im Stromnetz geladen werden und bei Energiemangel Energie in das Stromnetz zurückspeisen. Auf diese Weise könnten E-Autos einen großen Teil der steuerbaren Energieaufnahme liefern.[71][72] Für Batterie-Hausspeicher mit CHAdeMO-Fahrzeugen gibt es bereits erste Anwendungen.

Normen, Überprüfungen, Kommunikationsprotokolle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Normen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der VDE entwickelt die neue Normenreihe IEC 63110, (Management von Ladesäulen)[73]. In Österreich wurde z. B. die OVE EN 50620 (Ladeleitung für Elektrofahrzeuge), ÖVE/ÖNORM E 8001-4-722 (Stromversorgung für Elektrofahrzeuge), die ÖVE/ÖNORM EN 61851 (Elektrische Ausrüstung von Elektro-Straßenfahrzeugen – Konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge) und die ÖVE/ÖNORM EN 62196-3 (Stecker, Steckdosen und Fahrzeugsteckvorrichtungen) eingeführt bzw. angepasst bzw. erweitert.

Überprüfungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ladestationen für Elektrofahrzeuge müssen, wie alle elektrischen Anlagen, einer Erstprüfung bei Errichtung bzw. Inbetriebnahme der Anlage und regelmäßigen Wiederholungsprüfungen unterzogen werden und es ist dies zu dokumentieren. Aufgrund einiger Besonderheiten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge, z. B. eigene Normen für Ladestationen, besondere Herstellervorgaben, geringe Schleifenimpedanz, höherer Spannungsabfall bei längeren Zuleitungen zum Fahrzeug, spezielle Steckverbindungen, sind für die Prüfungen an den Prüfer und die Messgeräte höhere Anforderungen gegeben.

Die Prüfung muss die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen und die Einhaltung der technischen Normen sowie besondere Herstellervorgaben für einen sicheren und bestimmungsgemäßen Betrieb erfüllen und dokumentieren.

Kommunikationsprotokolle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Open Charge Point Protocol (deutsch: Freier Ladepunkt-Kommunikationsstandard) ist ein universelles Anwendungsprotokoll, das die Kommunikation zwischen Ladestationen für Elektroautos und einem zentralen Managementsystem standardisiert.[74]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Elektro-Ladestationen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Ladestation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Verbände

Verzeichnisse

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Anton Karle: Elektromobilität: Grundlagen und Praxis. München 2016, S. 102.
  2. Günther Brauner: Energiesysteme: regenerativ und dezentral. Strategien für die Energiewende. Wiesbaden 2016, S. 119.
  3. goingelectric Stromtankstellenverzeichnis, Ort Stuttgart eingeben. goingelectric.de, 9. Juni 2016, abgerufen am 9. Juni 2016.
  4. Baden-Württemberg bekommt flächendeckendes Ladenetz. goingelectric.de, 27. Juni 2018, abgerufen am 30. Juni 2018.
  5. Share&Charge. Share&Charge, 15. August 2016, abgerufen am 20. September 2016.
  6. goingelectric.de Statistik Stromtankstellen Deutschland, abgefragt am 9. Juni 2016.
  7. goingelectric.de Statistik Stromtankstellen Europa, abgefragt am 6. Juli 2018.
  8. https://ec.europa.eu/inea/sites/inea/files/fichenew_2013-eu-92069-s_final.pdf
  9. Pressemitteilung vom 9. Februar 2015 EU to support development of electric vehicle transport roads in northern Europe. Projekt-Nr.: 2013-EU-92043-S; abgerufen am 9. Februar 2017
  10. Super User: CEGC – Home. Abgerufen am 8. Juni 2017 (britisches Englisch).
  11. Welcome to the Innovation & Networks Executive Agency – Innovation and Networks Executive Agency – European Commission. Abgerufen am 8. Juni 2017 (englisch).
  12. IEC releases final draft standards for EV charging. IEC, Genf, 3. Oktober 2011, abgerufen am 17. Dezember 2015.
  13. Zitat: Der dreiphasige Stecker ist im europäischen Raum am weitesten verbreitet und wurde als Standard festgelegt. mobilityhouse.com, 20. Mai 2016, abgerufen am 20. Mai 2016.
  14. CHAdeMO 2.0 ermöglicht bis zu 400 kW Ladeleistung, abgefragt am 30. Juni 2018
  15. FocusOnline, 24. Juni 2013: Voller Akku in 90 Sekunden. Aufgerufen 7. Dezember 2015.
  16. AutoBild, 22. Dezember 2014: Tauschen statt Tanken. Aufgerufen 7. Dezember 2015.
  17. Roman Domes: Tesla stößt an seine Grenzen. ZeitOnline, 9. Januar 2015, aufgerufen 7. Dezember 2015.
  18. EV1 Club 10/17/98 Club Meeting. EV1 Club. Abgerufen am 9. Januar 2016: „George Bellino, GMATV Magne Charge Program Assistant Manager, 50 KW Inductive Fast Charge Fleet Demo program status“
  19. Induktive Ladekonzepte von Conductix Wampfler. heise.de, 7. Juni 2012.
  20. jüp: Induktives Ladesystem für E-Busse: Kraft ohne Kabel. In: Spiegel Online. 9. Juni 2012, abgerufen am 6. Dezember 2015.
  21. Christoph M. Schwarzer: Ladekabel adieu! In: Zeit Online. 14. September 2014, abgerufen am 6. Dezember 2015.
  22. http://www.bvg.de/images/content/meldungen/2015/150825_E-Bus_Flyer_web_Einzel.pdf
  23. Briten vor Tests von E-Auto-Ladung bei der Fahrt. In: Die Welt. 16. März 2015, abgerufen am 6. Dezember 2015.
  24. Tim Schröder: Steckdose ade. In: weiter.vorn 2.2015. Fraunhofer-Gesellschaft, April 2015, archiviert vom Original am 8. Dezember 2015; abgerufen am 6. Dezember 2015. i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.fraunhofer.de
  25. mobilityhouse.com Zitat: „Für die Installation müssen Sie je nach Ladeleistung und individuellen Gegebenheiten vor Ort, insgesamt mit Kosten zwischen 500 und 2.000 Euro rechnen.“ Abgefragt am 6. Juli 2018.
  26. Zitat: „241 Schnelllader für 18 Millionen Euro.“ (Memento des Originals vom 6. Juli 2018 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.mysnip.de Abgefragt am 6. Juli 2018.
  27. goingelectric.de Kosten einer (öffentlichen) DC-Ladestation? Abgefragt am 6. Juli 2018.
  28. Stromtankstellen Verzeichnis zur Verifizierung den Filter Ladestecker geeignet setzen, abgefragt am 6. Juni 2016.
  29. Ladestationen zur Verifizierung die Filter geeignet setzen, abgefragt am 6. Juni 2016.
  30. goingelectric.de Statistik Stromtankstellen Deutschland, abgefragt am 9. Juni 2016.
  31. Gaia GmbH, 6. Mai 2010: Handhabungshinweise HP 602030 LFP-38Ah – Operating conditions. (Memento vom 10. Januar 2017 im Internet Archive)
  32. Projekt Ultra-E: 25 Schnellladesäulen von den Niederlanden nach Österreich. Abgefragt am 19. Oktober 2016.
  33. Ultra-E – Das schnellste Ladenetz Europas. Abgefragt am 19. Oktober 2016.
  34. tagesschau.de: Stromtankstellen in ganz Europa, abgefragt am 29. November 2016.
  35. ecomento.tv: BMW, Daimler, Ford und Volkswagen bauen „ultraschnelles“ Elektroauto-Ladenetz in Europa. Abgefragt am 29. November 2016.
  36. goingelectric.de: IONITY: erster 350 kW Standort bei Brohltal Ost geht in Betrieb, abgefragt am 30. Juni 2018.
  37. ecomento.tv: Elektroauto-Schnellladeanbieter Fastned expandiert nach Deutschland, abgefragt am 19. April 2017.
  38. goingelectric.de: Fastned nimmt erste 350 kW Schnellladesäule in Betrieb, abgefragt am 3. März 2018.
  39. goingelectric.de: Erster deutscher Fastned Standort in Limburg eröffnet, abgefragt am 30. Juni 2018.
  40. Erste deutsche 350-kW-Ladestation von Fastned. 25. Juni 2018.: „Laut Auskunft von Fastned sollen die 2 x 175 kW aber demnächst zu 1 x 350 kW kombiniert werden können.“
  41. electrive.net: E-Charger 600: Enercon nimmt HPC-Ladesystem in Betrieb, abgefragt am 14. März 2018.
  42. iao.fraunhofer.de: Schnellste Lademöglichkeit Europas für E-Fahrzeuge am Stuttgarter Fraunhofer-Campus installiert, abgefragt am 23. Dezember 2017.
  43. a b ABB powers e-mobility with launch of first 150-350 kW high power charger. ABB. 3. Oktober 2017.: „Terra HP’s ultra-high current has the capacity to charge both 400 V and 800 V cars at full power. The 375 A output single power cabinet can charge a 400 V car at full 150 kW continuously. / Terra HP delivers the highest uptime due to redundancy on power and communication, and individually cooled charging cables.“
  44. goingelectric.de: Fastned nimmt erste 350 kW Schnellladesäule in Betrieb, abgefragt am 3. März 2018.
  45. a b Friedhelm Greis: Starker Strom aus kühlem Kabel. Golem. 25. Oktober 2017.
  46. Tesla ends its thin, liquid-cooled Supercharger wire experiment in Mountain View, but the tech lives on. 21. Juli 2016.
  47. Verordnung über Allgemeine Bedingungen für den Netzanschluss und dessen Nutzung für die Elektrizitätsversorgung in Niederspannung (Niederspannungsanschlussverordnung – NAV.) § 20 Technische Anschlussbedingungen
  48. BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.: Technische Anschlussbedingungen TAB 2007 für den Anschluss an das Niederspannungsnetz. Stand: Juli 2007, Ausgabe 2011
  49. Entwurf Technische Anschlussregeln Niederspannung (E VDE-AR-N 4100).
  50. DIN VDE 0100-722 VDE 0100-722:2016-10 Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 7-722: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Stromversorgung von Elektrofahrzeugen.
  51. Burkhard Schulze: Normgerechte Errichtung von Ladeinfrastruktur.
  52. electrive.net: E-Charger 600: Enercon nimmt HPC-Ladesystem in Betrieb. Abgefragt am 14. März 2018.
  53. a b Merkblatt Ladeinfrastruktur Elektrofahrzeuge. (Memento des Originals vom 21. August 2011 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.e-mobile.ch (PDF; 2,1 MB).
  54. Achim Kampker et al. (Hrsg.): Elektromobilität Grundlagen einer Zukunftstechnologie. Berlin Heidelberg 2013, S. 282.
  55. Ladesäulenverordnung (LSV) vom 9. März 2016
  56. Richtlinie 2014/94/EU mit dem Ziel der Schaffung einer einheitlichen standardisierten Lade-Infrastruktur bei neu zu errichtenden Ladepunkten, abgerufen am 8. Juni 2016.
  57. LSV, § 2 Nummer 9
  58. heise.de, 19. Januar 2015: Erzwungene Einheit. Abgerufen am 2. Februar 2015.
  59. BSM: Entwurf der LSV. Abgerufen am 3. Dezember 2015.
  60. BDEW:Politik verursacht neue Hürden für den Aufbau der Ladeinfrastruktur. (Memento des Originals vom 2. April 2015 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bdew.de Abgerufen am 1. März 2015.
  61. BSM, 14. Januar 2015: BSM befürchtet Ausgrenzung durch geplante Ladesäulenverordnung. Aufgerufen 3. Dezember 2015.
  62. Bundesratsdrucksache 256/17 Erste Verordnung zur Änderung der Ladesäulenverordnung vom 29. März 2017. PDF; 486 kB
  63. Beate Christmann: Der „Eichstrich“ für die Strombetankung von Elektroautos. Maschinenmarkt. 22. August 2017.
  64. Das DSN-Konzept. Drehstromnetz.de.
  65. Stromtankstellen Verzeichnis dort Verbund selektieren, bei goingelectric.de.
  66. Crowdfunding-Ladestationen, bei elektroauto-zoe.de.
  67. Vergabe von E-Mobility ID. Abgerufen am 10. Mai 2017.
  68. Juliane Girke: Einheitliche Identifikationsnummern für Elektromobilität. eMobile Ticker-Internetportal, Bundesverband eMobilität e.V., 1. März 2014.
  69. Fahren von Elektroautos wird noch kundenfreundlicher: Code-Vergabe ermöglicht allen Nutzern einfachen Zugang zu jeder öffentlichen Ladesäule; BDEW unterstützt Gratisparkplätze. (Memento des Originals vom 3. März 2014 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bdew.de Internetportal des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW), 28. Februar 2014.
  70. Christoph M. Schwarzer, Martin Franz: Schnelles Laden von Elektroautos mit 120 kW: Leistungszuwachs. www.heise.de-Internetportal, 17. März 2015.
  71. Günther Brauner: Energiesysteme: regenerativ und dezentral. Strategien für die Energiewende. Wiesbaden 2016, S. 84f.
  72. Henrik Lund, Willett Kempton: Integration of renewable energy into the transport and electricity sectors through V2G. In: Energy. Band 36, Nr. 9, 2008, S. 3578–3587, doi:10.1016/j.enpol.2008.06.007.
  73. Normen für Ladesäulen. Elektronik-Informationen. 19. Juli 2017. Abgerufen am 15. August 2017.
  74. Abgestimmte Hard- und Softwaremodule. In: Elektronik automotive. April 2016, S. 26..