Ladestationen, eine Welt für sich.

Einzug der Elektromobilität

„Elektromobilität“ ist heute keine Worthülse politischer Phrasen mehr, sondern ein gelebtes Konzept und baldiger Standard. Ob Hybrid oder reines E-Fahrzeug, privates E-Bike, der Einzug von E-Scootern auf deutschen Straßen oder die Forcierung von Politik und Industrie, weg vom Verbrenner, hin zu rein elektrischen Fahrzeugen – E-Mobility ist in unserem Alltag angelangt.
So unzertrennlich wie die Begriffe Verbrennungsmotor und Tankstelle in dem Bewusstsein eines jeden verankert sind – so ist jedem bewusst, dass die Elektromobilität ohne verfügbare Ladestationen undenkbar wäre. Auf den ersten Blick wenig erklärungsbedürftig, kann sich eine Ladestation jedoch stark von ihrer prähistorischen Analogie, der Zapfsäule, unterscheiden. Daher folgt nun ein kleiner Exkurs in die Welt der Ladestationen und was hierbei alles beachtet werden sollte.

Wallbox oder Ladesäule?

Allein hinsichtlich des Aussehens, kann man eine Ladelösung in zwei Lager teilen. Die Lade-Wallbox und die Ladesäule. Erstere ist gegenüber letzterer viel kompakter und platzsparender, kommt aber ab einer gewissen geforderten Leistung an ihre Grenzen. Ein sehr hoher Leistungsoutput (z.B. 50 kW) geht mit immensen Strömen einher. Begleiterscheinung hierbei – massive Abwärme. Elektronische Komponenten und ggf. sogar die Kabel bedürfen einer außerordentlichen Kühllösung. Durch die Kombination zusätzlicher Klima-Komponenten wie z.B. Lüfter und der Verringerung der Komponenten-Packdichte, erhöht man zwar die Kühlleistung einer Ladelösung, aber erreicht auch ein neues Niveau an benötigter Größendimension. In Summe wird mehr Platz benötigt und die Realisierung einer Wallbox als Ladestation unmöglich.

Bei der Anschaffung oder Benutzung einer Ladestation ist der Leistungsoutput, der wohl am spürbarste Faktor für Betreiber sowie Nutzer. Bemessen wird dieser in kW. Mit einem Leistungsoutput-Bereich von 2,3 kW (Haushaltssteckdose) bis zu 450 kW (Prototyp von Porsche) wird schnell erkennbar, wie groß die Welt der Ladestationen sein kann. Die gängigsten Leistungsoutputs sind 3,7 kW bis 22 kW (AC Wechselstrom) und ~50 kW (DC Gleichstrom).
Pauschal gesprochen, umso höher die kW-Zahl, desto kürzer die Ladezeit. Ein Auto mit einem Akkuspeicher von 44 kW lädt in der Praxis nicht exakt 2 Stunden an einer 22 kW Ladestation, da der Akku nicht konstant mit gleichbleibender Geschwindigkeit laden kann. Prinzipiell ist es von Auto zu Auto unterschiedlich. Das Auto kommuniziert mit der Ladestation und meldet dieser seine maximale Ladekapazität. Hierauf kommen wir aber unter dem Punkt „Ladekabel“ noch ausführlicher zu sprechen.

Jedoch ist auch die Thematik der Strombereitstellung und des Ladevorgangs an sich nicht ganz so simpel, um das obige Muster-Rechenbeispiel glücken zu lassen. Unterschiedliche Kriterien müssen erfüllt werden, um das maximale Laden erst zu ermöglichen. Ein wichtiger Bestandteil ist das Ladekabel. In Deutschland ist das meist verbreitete Kabel der Typ 2.

Das Typ 2 Ladekabel (Mode 2 / Mode 3)

Mode 2 Ladekabel:

Es gibt verschiedenste Varianten vom Mode 2 Ladekabel. Das Mode 2 Ladekabel wird für gewöhnlich zum Anschluss an einer Schuko-Haushaltssteckdose genutzt. Teilweise ist dieses Ladekable werksseitig beim Kauf dabei, um die grundlegende Ladung zu ermöglichen. Die Kommunikation zwischen Elektroauto und Ladeanschluss erfolgt nicht direkt, wie bei der Mode 3 Ladung, sondern wird durch eine Box, die zwischen dem Fahrzeugstecker und Anschlussstecker geschaltet ist übernommen.

Mode 3 Ladekabel:

Das Mode 3 Ladekabel bietet eine direkte Verbindung zwischen Ladestation und Elektroauto. In Europa hat sich der Typ 2-Stecker (Oft als Mennekes-Stecker beschrieben) als Standard durchgesetzt. Damit Elektroautos mit Typ 2-Stecker laden können, sind Ladestationen oftmals mit einer Typ 2-Steckdose ausgestattet. Wie schnell letztendlich geladen werden kann, ergibt sich aus der Kommunikation zwischen Elektroauto und Ladestation. Zuständig hierfür sind zwei spezielle Kontakte am Ladekabel, der CP-Kontakt (Kommunikationsleitung) und der PP-Kontakt (Ladekabel-Kodierung). Über die Datenleitung CP teilt die Ladestation dem Elektroauto mit, welcher Ladestrom maximal zur Verfügung steht. Über den PP-Kontakt können sowohl Ladestation als auch Elektroauto erkennen, wie stark das angeschlossene Ladekabel belastet werden darf.

Voraussetzungen für das optimale Lade-Erlebnis:

1.) Die Infrastruktur vor Ort. Es müssend entsprechende dreiphasige 400 V Leitungen an der Ladestation liegen und angeschlossen sein (ab 16 kW erforderlich). Sollte man mit einer geringeren Leistung laden wollen, reicht ein einphasiger 230 V Anschluss aus.

2.) Der benötigte Strom muss in dieser Höhe auch ausreichend zu jeder Zeit vom Erzeuger bereitgestellt werden können.

3.) Die Ladestation muss mit entsprechenden Komponenten für die gewünschte Ladeleistung ausgelegt sein. Begrenzender Faktor ist hier vor allem das Schütz, das die entsprechende Ampere-Last aushalten können muss.

4.) Das zu ladende E-Fahrzeug muss auch die gewünschte Leistung aufnehmen können. Andernfalls lädt es eventuell nur mit kleinstem Leistungsoutput, obwohl die ersten drei Kriterien erfüllt wurden.

Weitere Denkanstöße für Ihre perfekte Ladelösung

Nach Auswahl der benötigten oder gewünschten Leistung, endet aber die Konfiguration einer Ladelösung noch lange nicht. Es sollte vorab geklärt werden, ob eine Messung der Energie, ein ganzes Energiemanagementsystem, eine Freischaltungstechnik und/oder die Fähigkeit der Stromabrechnung benötigt wird.
Die reine Messung der verbrauchten Energie ist relativ einfach durch den Einbau MID-zertifizierter Energiezähler erreichbar. Diese können je nach verwendeter Schnittstelle auch über die Ferne ausgelesen werden.
Ein Energiemanagementsystem in Kombination mit Zähler, Kommunikationsmodulen und z.B. einer Cloud-Lösung ermöglicht es Ihnen, Ihre Ladestation über die Ferne auszulesen, zu steuern (ein/aus) und gegebenenfalls auch abzurechnen.

Sollte die Ladelösung gezielt kommerziell und/oder öffentlich genutzt werden, werden Versionen interessant, die sich für eine schnelle und einfache Bezahlung vor Ort eignen. Hierfür ist neben geeichten Zählern seit neuestem eine eigene Zertifizierung notwendig. Diese muss im Prüfverfahren von der gesamten Ladestation bestanden werden. Für Ladesäulenbetreiber sowie –Nutzer ist das dahingehend wichtig, da besagtes Zertifikat abbilden soll, dass ein Abrechnungssystem voll und ganz vor Manipulationen geschützt ist.
Falls kein Bedarf an einer Abrechnung, sondern nur einer gezielten, individuellen Freischaltung besteht, kann dies über RFID-Karten oder einer Online-Anbindung geschehen, die an entsprechende Personen verteilt werden.

Die Zielgerade!

Mit der Konfiguration einer Ladestation endet der Prozess jedoch noch nicht ganz. Gerade, wenn die derzeitige Infrastruktur nicht auf die Anbindung einer Ladelösung ausgelegt ist, fallen mehrerer Schritte an. Zum einen Erdarbeiten, damit entsprechende Kabel für die späteren Ladepunkte verlegt werden können, zum anderen die Installation, Abnahme und natürlich Inbetriebnahme der Ladestation. Hierbei erkennt jeder, dass schnell hohe Kosten anfallen können. Um diesem Problem entgegenzuwirken bietet SCAPO seinen Kunden an, jegliche Ladestationen zunächst zu leasen und nach einer Zeit „x“ diese dann, mit Ihrem sehr geringen Restwert, zu kaufen.