Alles rund ums Laden – Teil 3

Im dritten Teil der Serie rund um das Laden von Elektrofahrzeugen dreht sich alles um die verschiedenen Lademöglichkeiten, über die ein Stromer seinen Saft erhält.

Dazu möchte ich euch die verschiedenen Ladesysteme vorstellen. Beginnen wir mit der einfachsten Variante:

Mobile Ladegeräte

Ein mobiles Ladegerät gehört normalerweise zum serienmäßigen Lieferumfang eines jeden Elektroautos. Der größte Vorteil ist – wie schon der Name sagt – dass man diese Geräte bequem überall mit hinnehmen und somit an praktisch jeder Steckdsoe sein E-Fahrzeug aufladen kann. Ein mobiles Ladegerät bedingt immer einen Ladevorgang nach Mode 2 (siehe dazu auch: Alles rund ums Laden – Teil 2). Mobile Ladegeräte werden also für den Ladevorgang an genormten Standardsteckdosen verwendet, die nicht explizit nur dem Laden von Elektroautos dienen.

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Ein typisches „Notladekabel“ – oder ICCB – ermöglicht eine Mode-2-Ladung an Schukosteckdosen. Abgebildet ist hier die erste Generation des Notladekabels von Daimler.

Die serienmäßigen mobilen Ladegeräte – auch ICCB (In-Cable Control Box) genannt – sind meist nur einphasig und auf maximal 16A ausgelegt (also höchstens 3,7 kW). Gerne wird diese Variante auch „Notladekabel“ genannt, ist sie doch im Normalfall für das Laden an einer Schukosteckdose vorgesehen. Die ICCB überprüft, ob es beim Laden zu Fehlerströmen kommt und sorgt für die notwendige Kommunikation zwischen Ladegerät und dem On-Board-Lader des Fahrzeugs.

Mobile Ladegeräte gibt es natürlich auch in dreiphasigen Versionen mit 11 oder 22 kW Ladeleistung. Die drei wichtigstens Vertreter dieser Kategorie stelle ich ausführlich in dieser Serie vor: Juice Booster 2 vs. NRGkick vs. go-eCharger: Der große Vergleichstest mobiler Ladegeräte – Teil 1

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Die drei bekanntesten mobilen Ladegeräte mit Ladeleistungen von bis zu 22 kW: Der Juice Booster 2, der go-eCharger und der NRGkick (von vorne nach hinten).

Typische Ladeleistungen der mobilen Ladegeräten betragen 2 bis 3,7 kW bei einphasigen Geräten und 11 bis 22 kW bei dreiphasigen Varianten.

Wallboxen

Eine Wallbox (also ein „Wandkasten“) ist eigentlich nichts anderes als eine ICCB, welche an der Wand befestigt wird und fest verkabelt wird. Eine netzseitige Steckerschnittstelle, wie beim mobilen Ladegerät, gibt es hier nicht. Die Wallbox verfügt immer über verschiedene Sicherheitsfunkionen, ggf. über einen integrierten FI-Schalter und die notwendigen Kommunikationsschnittstellen zum Fahrzeug. Je nach Ausstattung können Wallboxen auch über Zugangsbeschränkungen (z.B. per RFID-Reader), Heimnetz- oder SmartHome-Anbindungen verfügen, über integrierte Strom- und Energiezähler und viele weitere Funktionen. Hier setzt nur der eigene Geldbeutel das Limit.

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Die Webasto Wallbox „Pure“ ist noch relativ neu auf dem Markt und soll hohe Qualität zu vernünftigen Preisen bieten. Sie verfügt über ein fest angeschlagenes Kabel und es gibt sie in Varianten mit 11 kW und 22 kW Ladeleistung. (Foto: © Webasto)

Wallboxen gibt es in verschiedenen Varianten. Die meisten verfügen entweder über eine Typ-2-Ladedose oder ein fest angeschlagenes Ladekabel. Mit erster Variante ist man flexibler, zweitere ist natürlich komfortabler. Die Variante mit Ladedose ermöglicht außerdem, dass man Elektroautos mit fahrzeugseitigem Typ-2- und Typ-1-Anschluss laden kann. Beim fest angeschlagenem Kabel muss man sich für einen fahrzeugseitigen Stecker entscheiden.

Es gibt auch Wallboxen, die sowohl über eine Ladedose als auch ein festangeschlagenes Kabel verfügen. Ein Ladevorgang an einer Wallbox ist gemäß der Definition immer ein Mode-3-Ladevorgang.

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Mennekes ist it längerem auf dem Markt für Wallboxen vertreten. Die AMTRON-Wallboxen gibt es in unterschiedlichsten Varianten – und Preisklassen. (Foto: © Mennekes)

Auch leistungstechnisch decken die Wallboxen eine große Bandbreite ab. Ab 3,6 kW geht es los und bis zu 22 kW sind typischerweise möglich.

Wallboxen sind die Standard-Ladeeinheiten für den Heimgebrauch und in einer Vielzahl von Varianten verfügbar. Somit findet praktisch jeder eine zu seinen persönlichen Anforderungen und zum Auto passende Wallbox.

Ladepads

Ladepads sind praktisch die Wallboxen zum Drüberfahren. Hier wird der Strom nicht konduktiv (also per Stecker), sondern induktiv über ein Magnetfeld übertragen. Diese Art des Ladens wird auch „Wireless Charging“ genannt. Bisher bietet nur BMW für seinen 5er-Plug-In-Hybrid diese Option an, und zwar ausschließlich als Leasing-Sonderoption.

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BMW bietet im 530e ab sofort die Möglichkeit des kabellosen Ladens an. (Foto: © BMW)

Diese Variante des Ladens ist natürlich sehr komfortabel, jedoch muss für einen hohen Wirkungsgrad das Fahrzeug sehr genau über dem Pad platziert werden. Entsprechende Assistenzsysteme im Fahrzeuge unterstützen dabei. Die Ladeleistung des BMW-Systems beträgt nur 3,2 kW, weshalb diese Option für Elektrofahrzeuge mit großen Batterien noch nicht wirklich praxistauglich ist. Der Ladewirkungsgrad ist ebenfalls etwas geringer (laut BMW 85% induktiv vs. 92% beim Laden mit Stecker). Ein teurer Spaß, kostet die Sonderausstattung bei BMW doch in Summe über 3.000 Euro.

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So stellt sich Daimler eine induktive Ladeplatte für sein Elektroauto EQC in Zukunft vor. (Foto: © Daimler)

AC-Ladesäulen

Die AC-Ladesäulen sind die Standardlademöglichkeit für Elektroautos im öffentlichen Raum. Die Feld-Wald-und-Wiesen-Ladesäule verfügt über eine Identifizierungsmöglichkeit (meistens per RFID) und ein bis zwei Typ-2-Ladedosen. Manche Varianten weisen darüber hinaus noch Schuko-Dosen auf, an denen das Laden günstiger sein kann. Zur Abrechnung der Ladekosten sind die öffentlichen Ladesäulen mit einem (idealerweise eichrechtskonformen) Stromzähler und einem Internetanschluss ausgestattet. Wenn man so will, ist eine AC-Ladesäule eine gepimpte Wallbox – nur eben als Säule.

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Die stylischen Ladesäulen von SM!GHT verfügen neben der Lademöglichkeit noch über Zusatzfunktionen wie WLAN.

Praktisch nicht existent sind AC-Ladesäulen mit fest angeschlagenem Kabel. Der Grund: Diese sind weniger flexibel und vor allem teurer.

AC-Ladesäulen sind aber insgesamt noch relativ günstig (ein paar Tausend Euro). Letztlich muss der in den meisten Gebieten sowieso vorhandene Drehstrom nur bis zur Ladesäulendose geleitet werden. Dazwischen befinden sich die üblichen Überwachungs-, Mess- und Kommunikationseinheiten, die für den Ladevorgang erforderlich sind.

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Ladesäulen sind zum Teil auch sehr schlicht gestaltet.

AC-Ladesäulen verfügen in den meisten Fällen über Anschlussleistungen von 11 bis 22 kW je Ladedose. Es gibt aber auch Varianten mit nur 3,7 kW – aber auch welche mit bis zu 43 kW. Auch an AC-Ladesäulen lädt man normalerweise per Mode 3.

DC-Ladesäulen

Ab jetzt wird es leistungstechnisch langsam interessant. Eine DC-Ladesäule wandelt den Drehstrom aus unserem Versorgungsnetz bereits in batteriefreundlichen Gleichstrom um. Normalerweise wird die Ladeleistung einer Batterie durch das im Fahrzeug verbaute Ladegerät begrenzt, welches den Drehstrom aus der Steckdose in Gleichstrom umwandelt. Mehr Leistung bedeutet mehr Bauraum, mehr Gewicht und höhere Kosten – alles Punkte, die beim Auto stark begrenzt sind.

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Elektrosmart am weit verbreiteten Triple-Charger, wie sie inzwischen auf zahlreichen Raststätten verfügbar sind.

Daher ist es naheliegend, wirklich starke und große Gleichrichter auszulagern und diese einfach stationär zu betreiben, anstatt diese in jedem Fahrzeug mitzuschleppen. Nichts anderes ist im Prinzip eine DC-Ladesäule. Der Drehstrom wird von großen, schweren, aber auch deutlich leistungsfähigeren Gleichrichtern – nun ja – gleichgerichtet und ohne große Umwege direkt auf die Fahrzeugbatterie gegeben. Nur so ist ein wirklich schneller Ladevorgang einer E-Auto-Batterie möglich.

Da bei DC-Ladesäulen die Kabel immer fest angeschlagen sind, handelt es sich in jedem Fall um einen Ladevorgang nach Mode 4. Die meisten DC-Ladesäulen verfügen über ein Ladekabel mit CCS- und eines mit CHAdeMO-Anschluss, wobei CCS in Europa und speziell in Deutschland klar auf dem Vormarsch ist. Übrigens, der Grund, warum man bei DC-Ladesäulen derzeit nicht nach geladener Energiemenge, sondern pauschal nach Ladevorgang („Session Fee“) bezahlt wird, liegt darin, dass es derzeit schlichtweg keine eichrechtskonformen und gleichstromtauglichen Stromzähler gibt. Ein Zustand, der sich hoffentlich bald ändert.

Die übliche Ladeleistung der DC-Ladesäulen beträgt derzeit noch 50 kW – selten mehr, manchmal aber auch weniger.

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Der Triple-Charger hat seinen Namen von den drei angeschlossenen Ladekabeln: Typ 2 mit 43 kW (AC), CCS mit 50 kW und CHAdeMO mit 50 kW (jeweils DC).

Triple-Charger

Der „Triple-Charger“ ist eine zur Zeit noch sehr häufig anzutreffende Sondervariante der DC-Ladesäule. Neben den zwei Anschlüssen für CCS und CHAdeMO verfügt der Triple-Charger über ein festangeschlagenes Typ-2-Ladekabel, was natürlich sehr komfortabel ist. Da der Triple-Charger meistens um die 50 kW Ladeleistung liefert, verfügt auch der Typ-2-Anschluss hier über 43 kW anstatt der üblichen 11 bis 22 kW. Ein Segen für Fahrer der Renault Zoe – ist diese doch das aktuell einzige Fahrzeug, welches mit bis zu 43 kW Drehstrom geladen werden kann.

Der Triple-Charger ist sehr häufig an Autobahnraststellen anzutreffen, aber auch bei IKEA, Aldi, Kaufland und Co.

HPC und Tesla-Supercharger

Kommen wir zur Köngsdisziplin der Ladesäulen. Tesla hat bereits von Beginn an sein eigenes Supercharger-Netz aufgebaut. Dieses weist einige Besonderheiten auf, die es so nur beim Supercharger gibt. Zunächst einmal lädt man an allen Superchargern per Gleichstrom und Mode 4. Dafür setzt Tesla allerdings nicht auf CCS oder CHAdeMO, sondern nutzt den Typ-2-Anschluss, welcher auch für das Drehstromladen verwendet wird. Dadurch ist die maximale Ladeleistung auf ca. 150 kW begrenzt.

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Pionier unter den DC-Ladesäulen: Das Tesla-Supercharger-Netzwerk verfügt weltweit über 7.000 Ladepunkte an über 1.000 Stationen und ist damit das größte DC-Ladenetzwerk der Welt.

Damit das DC-Laden über Typ-2 möglichst ist, hat Tesla ein eigenes Kommunikationsprotokoll entwickelt, über das Ladesäule und Fahrzeug kommunizieren können. Somit weiß ein Tesla dann auch, dass er nicht an einer gewöhnlichen AC-Ladesäule hängt, sondern an einem Supercharger. Intern wird dann alles auf Gleichstrom eingestellt und der Ladevorgang kann starten. Beim Tesla-Superchager gibt es keinerlei Identifikations- oder Bezahlterminals an den Ladesäulen. Sämtliche Kommunikation, Identifikation und Abrechnung erfolgt über den Ladestecker automatisch zwischen Fahrzeug und Ladesäule. Einfacher geht es nicht.

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Tesla Supercharger-Station in Nevada, USA.

Das hat nun auch die restliche Automobilwelt gemerkt und deshalb das Joint-Venture IONITY gegründet. Dieses setzt auf das High-Power-Charging (kurz: HPC). Inzwischen wurde begonnen erste DC-Ladesäulen mit bis zu 350 kW Ladeleistung zu installieren. Auch hier sind die Ladekabel immer fest angeschlagen (=Mode 4). Als Clou hängen diese nach Möglichkeit von oben herab, wodurch einerseits die Kabel nicht so schnell verschmutzen und anderseits auch handlicher zu bedienen sein sollen.

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So oder so ähnlich sollen einmal die Ionity-Standorte aussehen: Mehrere überdachte Ladesäulen mit oben angeschlagenem Kabel und bis zu 350-kW-Ladeleistung. (Foto: © IONITY)

HPC-Charger unterstützen auch immer das Laden von 800V-Fahrzeugen, wie es zum ersten Mal der Porsche Taycan bieten wird, um die Ladezeiten drastisch zu reduzieren. Aber auch Fahrzeuge mit 400V-Technik, wie der Audi e-tron, werden auf HPC-Lader angewiesen sein, um die volle Ladeleistung von 150 kW ausschöpfen zu können.

Stand heute sind die HPC-Lader also der Benchmark, was die Ladeleistung angeht. Nun kommt es auf einen zügigen Ausbau des Ladenetzwerks an. Was Verbreitung und Abdeckung abgeht, ist immer noch das Tesla-Supercharger-Netzwerk führend.

Weiterführende Links:

 

5 Kommentare zu „Alles rund ums Laden – Teil 3

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  1. Das ist aber alles schon wieder Schnee von gestern. Die neue und zuküftige Technologie braucht überhaupt keine der hier vorgestellten Varianten des Ladens.

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