Elektromobilität
Mein Haus, die Tankstelle
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Das E-Auto fernab der eigenen vier Wände laden…
Hat man sich einmal für ein E-Auto entschieden, stellt sich unweigerlich die Frage nach dem Aufladen. Durchschnittlich findet ein Fünftel aller Ladevorgänge von Elektroautos an öffentlichen Ladesäulen statt. Tarife dafür bieten überwiegend Energieversorger an, also Stadtwerke oder überregionale Anbieter. Doch auch Dienstleister wie die Telekom oder der ADAC verkaufen Ladestrom ebenso wie einige Autohersteller. Auch im Einzelhandel, beispielsweise bei mehreren Supermarktketten, ist kostenfreies Laden während des Einkaufens möglich. Insgesamt stehen in Deutschland nach Angaben der Verbraucherzentrale circa 19.000 Ladesäulen mit rund 54.000 Ladepunkten zur Verfügung.
Der Markt für Ladetarife ist sehr unübersichtlich, denn es wird nicht einheitlich abgerechnet. Neben Preisen pro Kilowattstunden gibt es Abrechnungen nach Ladezeit, pro Ladung oder über eine Flatrate. Hinzu kommt, dass individuelle Faktoren wie die Anzahl der zu ladenden Kilometer im Jahr, die Batteriegröße und die Ladezeit des E-Autos wesentlich darüber entscheiden, ob ein Tarif teuer oder preiswert ist. Am weitesten verbreitet ist das Laden mit Wechselstrom, das sogenannte AC-Laden. Am häufigsten trifft man dabei auf eine Ladeleistung von 22 Kilowatt (kW). DC-Ladensäulen arbeiten mit Gleichstrom und haben eine höhere Leistung, oft 50 kW. Dadurch ermöglichen sie ein sehr schnelles Laden. Diese Schnellladesäulen sind aber viel seltener, und das Laden ist in der Regel teurer als an den AC-Säulen. Häufig findet man die Schnellladesäulen an Autobahnraststätten.
Wie lange es dauert, bis eine Batterie voll ist, hängt nicht nur von der Größe und der Leistung der Ladesäule ab. Auch die maximale Ladeleistung des Ladegerätes im Auto spielt eine Rolle. So kann ein Auto mit einer maximalen AC-Ladeleistung von 7,2 kW gar nicht die volle Leistung einer 11-kW-Ladesäule aufnehmen – das „Betanken“ dauert dementsprechend länger. Zudem lassen sich nicht mit jedem Auto die schnellen DC-Ladesäulen nutzen. Und auch der Ladezustand der Batterie hat Einfluss auf die Ladezeit. Die letzten Prozente dauern am längsten. Über das Laden via Wechsel- oder Gleichstrom, die Abrechnung nach Strommenge, Zeit oder Ladevorgang sowie unterschiedlichen Ladetarife informiert die Verbraucherzentrale sehr detailliert und informativ auf ihrer Webseite. Hier finden Interessierte zudem einen Online-Rechner, mit dessen Hilfe man den Ladebedarf seines E-Autos ermitteln kann, um so den günstigsten Preis für sich zu eruieren.
… und zuhause
Egal ob das Elektrofahrzeug bestellt ist oder schon in der heimischen Garage steht – eine Frage stellt sich ganz bestimmt: Wie lade ich mein Elektroauto zuhause? Prinzipiell stehen zwei Lademöglichkeiten zur Verfügung: eine ganz gewöhnliche Haushaltssteckdose oder eine leistungsfähige Ladestation – das passende Ladekabel vorausgesetzt. Doch besonders im Szenario mit der Steckdose ist bei der praktischen Umsetzung Vorsicht geboten: Das Laden eines Elektroautos ist nicht vergleichbar mit den meisten anderen Elektroartikeln, die täglich an der Steckdose geladen werden, wie zum Beispiel Smartphones, die mit circa 0,002 Prozent der Ladeleistung eines Elektroautos an der Haushaltssteckdose laden. Selbst größere Verbraucher im Haushalt wie ein Fön oder ein Staubsauger mit einer Leistung von etwa 1,5 kW verbrauchen weniger verglichen mit der Ladeleistung eines Elektroautos. Zu beachten ist insbesondere, dass der Fön oder der Staubsauger nur wenige Minuten unter voller Last Strom aus der Steckdose zieht, das Elektroauto aber über mehrere Stunden angesteckt ist und lädt. Hier zeigt sich auch der „brenzlige“ Faktor an dieser Situation, denn die gängigen Schuko-Steckdosen und Stromkabel sind im Grunde nicht dafür konzipiert, über mehrere Stunden so viel Leistung abgeben zu müssen. Laut ADAC sind Schutzkontaktsteckdosen nach DIN VDE 0620-1 für den Hausgebrauch und ähnliche Anwendungen ausgelegt und nur für begrenzte Zeiträume mit dem maximalen Bemessungsstrom von 16 Ampere belastbar. Ohnehin wäre hier die Ladeleistung begrenzt und damit die Ladedauer lang. Beim mehrstündigen Laden von Elektrofahrzeugen könne demnach durch Alterungsprozesse der Kontakte, an Klemmstellen in der Zuleitung oder durch unsachgemäße Installation ein erhöhter Widerstand im Stromkreis entstehen. Im harmlosesten Fall fliegt die Sicherung bei Überlastung der Steckdose heraus, im schlimmsten verschmort sie und löst einen Kabelbrand aus. Anbieter Eon führt dies am Beispiel Tesla näher aus: Der Anschluss des Schuko-Ladekabels eines „Tesla Roadsters“ erreicht nach 15 Minuten eine Temperatur von 50 Grad. Reicht die Kabellänge nicht und man schaltet ein Verlängerungskabel zwischen, entstehen innerhalb dieser viertel Stunde Temperaturen, bei denen Plastik schmilzt und man sich bei Berührung eine Verbrennung zuzieht.
Aus diesem Grund empfiehlt sich die Installation einer speziellen Ladevorrichtung für E-Autos, auch „Wallbox“ genannt. Diese ist laut ADAC in der Regel kompakt und kann unkompliziert an der Wand befestigt werden, daher auch die Namensgebung. Neben dem sicheren und schnellen Laden gewinnt der Fahrer des Elektroautos zusätzlichen Komfort: Wer sein Fahrzeug regelmäßig nutzt, muss es täglich aufladen und möchte nicht jedes Mal das Mode-2-Ladekabel, welches man für „Not-Lade-Fälle“ immer dabei haben sollte, aus dem Kofferraum holen. Mit der Ladestation wird einfach der Stecker von der Wandhalterung genommen und ins Elektroauto gesteckt.
Die bessere Steckdose: Wallbox
Wallboxen gibt es mittlerweile in vielfältigen Ausführungen, Größen und Formen. Viele Fahrzeughersteller bieten – mitunter über Kooperationspartner – eigene Geräte zu ihren E-Modellen an, aber es gibt auch viele unabhängige Hersteller, regionale Energieversorgungsunternehmen und Discounter, die Ladestationen anbieten – zum Teil sogar inklusive Installation. Dabei überprüft der Techniker die zuführenden Leitungen, ob sie der Belastung standhalten, sodass auch von dieser Seite keinerlei Gefahr besteht. Vorgelagerte Schutzsysteme wie ein Leitungsschutzschalter sowie Fehlerstrom-Schutzschalter sorgen bei guten Wallboxen zudem für maximale Sicherheit. Außerdem starten sie den Ladevorgang erst, wenn das Ladekabel richtig eingesteckt wurde und sich Fahrzeug und Wallbox gegenseitig identifiziert haben. Der ADAC empfiehlt, eine Ladelösung auszuwählen, die sowohl ein- als auch dreiphasig laden kann und damit universell einsetzbar und zukunftssicher ist. Alternativ sollte auch bei örtlichen Elektroinstallationsbetrieben angefragt werden. „Wir empfehlen, möglichst immer alles aus einer Hand zu beziehen, damit alle relevanten Anforderungen und Vorgaben eingehalten werden und bei Problemen die Zuständigkeiten klar geregelt sind“, rät der Verkehrsclub.
Ladestationen für zu Hause
Exkurs: Eine Norm, um zu schützen – VDE-AR-N 4100
Seit dem 1. April 2019 ist die VDE-AR-N 4100: 2019-04 in Kraft. Es handelt sich dabei um eine umfassende Norm, die unter anderem technische Mindestanforderungen für elektrische Anlagen definiert, die an das Niederspannungsnetz der allgemeinen Stromversorgung angeschlossen werden. Das hat auch für die E-Mobilität und die damit verbundene Infrastruktur Konsequenzen, denn die Norm enthält darüber hinaus Anforderungen für den Anschluss und den Betrieb von Speichern sowie Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge. Gemäß der Norm ist einphasiges Laden nur für 4,6 kVA (maximal 20 A) zulässig. Für höhere Ladeleistungen muss das Fahrzeug ein zwei- oder dreiphasiges AC-Bordladegerät haben. Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge mit Bemessungsleistungen von über 3,6 kW müssen beim Netzbetreiber angemeldet werden. Ab 12 kW Summenbemessungsleistung je Kundenanlage ist die vorherige Zustimmung des Netzbetreibers erforderlich. Zudem müssen Ladeeinrichtungen mit mehr als 12kW eine Möglichkeit zur Steuerung/Regelung, eine intelligente zeitliche Steuerung oder Regeleinrichtungen zur Netzintegration über eine Unterbrechungsmöglichkeit durch den Netzbetreiber aufweisen.
Elektronik-Spezialist TQ-Systems führt in einem Whitepaper zum Thema exemplarisch aus, warum die neuen technischen Anschlussbedingungen durch den VDE zum Schutz des Haushaltes unabdingbar sind: „Nehmen wir einmal an, Sie haben eine Wärmepumpe in Ihrem Haus im Einsatz. Zusätzlich laufen an einem durchschnittlichen Tag natürlich Herd, Waschmaschine, Spülmaschine, vielleicht der Trockner und andere Verbraucher. Ihre Hauseinspeisung ist dabei mit 3x 50A abgesichert. Jetzt werden die Verbraucher zugeschaltet. Das Netz wird mit der Ladeeinrichtung im Ladebetrieb überlastet.“ Noch dramatischer seien die Auswirkungen im Falle der gewerblichen Anwendung, zum Beispiel beim Arbeitgeber. Hier wird, so TQ-Systems, in naher Zukunft eine Vielzahl von Ladeeinrichtungen notwendig sein, um die Infrastruktur für flächendeckende E-Mobilität und somit für die E-Fahrzeuge der Mitarbeiter zu gewährleisten.
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