Elektromobilität

11 Mythen rund ums Laden von E-Fahrzeugen

7. März 2022, 8:00 Uhr | Autor: Harald Parzhuber, Redaktion: Irina Hübner
Dieser Artikel räumt mit Missverständnissen rund um das Laden von E-Autos auf und schafft Fakten.
© AdobeStock

Immer mehr Elektroautos machen immer mehr Ladestationen erforderlich. Doch hinsichtlich Ladeinfrastruktur und Ladetechnik kursieren zahlreiche Missverständnisse. Dieser Artikel wiederlegt 11 Mythen rund um das Laden von Elektrofahrzeugen.

Wie lässt sich ein Elektrofahrzeug direkt mit Wechselstrom laden? Weshalb ist eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen Ladegeräten und der Cloud so wichtig? Welche unterschiedlichen Ladeleistungen werden geboten? Über diese und weitere Aspekte lohnt es sich Bescheid zu wissen, wenn man sich ein Elektrofahrzeug zulegt.

Im Folgenden wird mit 11 Missverständnissen aufgeräumt, die bezüglich des Ladens von E-Fahrzeugen existieren:

1. Elektrofahrzeuge lassen sich direkt mit Wechselstrom laden:

Es gibt in der Tat EV-Ladestationen, die EVs (Electric Vehicles) direkt mit Wechselstrom laden. Dabei übernimmt das Bordladegerät des jeweiligen Fahrzeugs die Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom, mit dem dann letztlich die Batterie geladen wird. Andere EV-Ladestationen wiederum nehmen die Gleichrichtung selbst vor und laden die EV-Batterie anschließend direkt, unter Umgehung jeglicher AC/DC-Umwandlung im Fahrzeug. DC-Ladegeräte arbeiten in der Regel mit höherer Leistung, was für kürzere Ladezeiten sorgt.

2. Alle EV-Ladestationen nutzen dieselbe Ladetechnik:

Tatsächlich basieren EV-Ladestationen auf unterschiedlichen Techniken. Zum Beispiel lädt eine bestimmte Art von Ladestationen das EV direkt mit Wechselstrom, sodass das Bord-Ladegerät des Fahrzeugs dafür zuständig ist, aus dem Wechselstrom den zum Laden erforderlichen Gleichstrom zu erzeugen.

Ebenso gibt es EV-Ladestationen, die die Gleichrichtung selbst übernehmen. Diese DC-Ladestationen laden die EV-Batterie somit direkt, ohne dass an Bord des Fahrzeugs eine Gleichrichtung erfolgen muss. Für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom kommen unterschiedliche Schaltungs-Topologien in Frage.

3. Alle EV-Ladestationen bieten die gleiche Leistung:

EV-Ladestationen werden in verschiedene Leistungsstufen eingeteilt.
EV-Ladestationen werden in verschiedene Leistungsstufen eingeteilt.
© Texas Instruments

EV-Ladesäulen werden in mehrere Leistungs-Kategorien unterteilt (siehe Tabelle). Level 1 und 2 umfassen AC-Ladestationen mit bis zu 20 kW. Zum Level 3 gehören DC-Schnellladestationen mit typisch 50 kW und mehr. Hier sind Werte bis zu 350 kW möglich.

4. EV-Ladestationen werden von Netzbetreibern oder Energieversorgungsunternehmen betrieben:

Diese Aussage trifft nicht zu. Natürlich können Netzbetreiber und EVUs Ladestationen betreiben, aber zusätzlich unterhalten beispielsweise einige Autohersteller ihr eigenes Ladenetz, das auch von EVs anderer Marken genutzt werden kann. Darüber hinaus gibt es eine Reihe unabhängiger Betreiber, bei denen es sich weder um EVUs noch um Fahrzeughersteller handelt.

5. Leistungsstärkere Ladestationen sind effizienter:

Die Schaltungs-Topologie, die Regelungsmethode, das Design und die verwendeten Bauelemente können sich stark auf die Gesamteffizienz einer Ladestation auswirken. Zum Beispiel kann das Schalten im Spannungs- oder Strom-Nulldurchgang die Schaltverluste erheblich verringern und damit den Wirkungsgrad steigern.

Ladestationen niedrigerer Leistungs-Levels sind jedoch nicht effizienter als solche auf höheren Leistungs-Levels. Erstere nutzen das Bord-Ladegerät zur AC/DC-Wandlung und zum Laden der Batterie. Da die Effizienz des Ladesystems durch eine Vielzahl von Bauelementen bestimmt wird, lässt sich keine explizite Aussage machen, dass eine bestimmte Ladesäulen-Kategorie effizienter ist als die andere. Allgemein liegen die typischen Wirkungsgrade je nach Implementierung zwischen 95 und 99 Prozent.

6. Hochspannungs-Ladestationen gelten als weniger zuverlässig:

Durch das Aufkommen neuer Batterietechnologien steigen die Spannungen der Fahrzeugbatterien auf 800 V und mehr. Da sich dieser Trend wohl fortsetzen dürfte, werden es die Designer von EV-Ladestationen immer wieder mit dem Problem zu tun bekommen, die Isolationsfestigkeit und die Systemzuverlässigkeit zu wahren.

Beim Design von EV-Ladestationen überaus beliebt sind Techniken, wie sie auch bei PV-Wechselrichtern (Photovoltaik) angewandt werden, bei denen die DC-Busspannungen im Bereich von 1.000 V bis 1.200 V liegen. Diese Isolationstechniken haben sich seit mehr als zehn Jahren bewährt und konnten ihre Zuverlässigkeit unter Beweis stellen.

7. Mit EVs müssen regelmäßig Ladestationen angefahren werden – so wie früher Tankstellen:

Es gibt inzwischen zahlreiche Optionen für das Laden in der heimischen Garage. Zudem können Konsumenten vorgeben, dass ihre EVs automatisch zu Zeiten günstiger Stromtarife geladen werden (z. B. nachts). Die meisten modernen Wohnhäuser, oder solche mit einer zusätzlichen Garage, verfügen zudem über einen 3-Phasen-Anschluss, mit dem in einer Nacht eine Reichweite von rund 300 km nachgeladen werden kann.

Auch Ladegeräte geringer Leistung, die an eine normale 230-V-Steckdose angeschlossen werden, eignen sich, um in einer Nacht eine Reichweite von über 100 km nachzuladen. Für die meisten Fahrzeugbesitzer ist das tägliche Nachladen zu Hause die einfachste und zweckmäßigste Option.

8. Das Laden von EVs dauert zu lange:

Eine DC-Ladestation ist eine Level-3-Ladeeinrichtung für Leistungen im Bereich von 120 bis 240 kW. Ladestationen dieser Art nutzen ein externes Ladegerät, um die Batterie des Fahrzeugs direkt zu laden – mit einer hohen Gleichspannung von 300 V bis 750 V und Strömen bis zu 400 A. Level-3-Ladegeräte laden die Batterien in der Regel in unter 30 Minuten zu 80 % auf.

Modulare Wandler lassen sich ferner kombinieren, um noch höhere Ladeleistungen zu erzielen. Viele Normen auf der Welt (darunter der ChaoJi-Standard) lassen für Level-3-Ladestationen Leistungen bis zu 900 kW zu, was je nach Batteriekapazität Ladezeiten von nur 10 Minuten ermöglicht.

9. Eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen EV-Ladegeräten und der Cloud ist nicht erforderlich:

Angesichts des begrenzten Leistungsangebots in Gebäuden ist es notwendig, über eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen EV-Ladegeräten und der Cloud zu verfügen. Mit einem drahtlosen Netzwerk haben Anwender die Möglichkeit, die insgesamt durch das Laden von EVs entstehende Last in Echtzeit zu koordinieren.

Darüber hinaus leistet ein drahtloses Netzwerk Hilfestellung beim Kontrollieren der Leistungsverteilung an jedem EV-Ladepunkt, und nicht zuletzt schafft ein drahtloses Netzwerk die Möglichkeit zur Senkung der Stromkosten, wenn die EVs außerhalb der Spitzenlastzeiten geladen werden.

10. Bestehende Gebäudeinfrastrukturen und Parkflächen sind bereits für das Laden von Elektrofahrzeugen verkabelt:

Bei der Installation neuer EV-Ladestationen ist die drahtlose Anbindung die zweckmäßigste Lösung. Der für die drahtlose Vernetzung gewählte Standard muss mit funktechnisch schwierigen Umgebungen zurechtkommen und die Anforderungen in Sachen Datendurchsatz und Latenz erfüllen. Typisch wird für die Lade-Daten eine Aktualisierung im Sekundentakt verlangt. Die Einbindung der drahtlosen Konnektivität (vermaschte Netzwerke) trägt dazu bei, die Skalierung eines Systems für Hunderte oder gar Tausende EV-Ladestationen zu ermöglichen.

11. Konnektivität spielt beim Laden von EVs keine Rolle.

Die Konnektivität unterstützt die Maßnahmen zum Laden von Elektrofahrzeugen, indem sie dazu beiträgt, die Anforderungen bezüglich der Benutzeroberfläche und der Zugangskontrolle zu erfüllen. Sie ermöglicht das Management der Zugangskontrolle aus der Cloud – oftmals mithilfe von Smartphone-Apps der Benutzer. Abgesehen davon erlaubt die Konnektivität das Übermitteln von Rechnungsinformationen und Belegungsdaten in die Cloud.

 

 

Der Autor

Harald Parzhuber, Texas Instruments.
Harald Parzhuber, Texas Instruments.
© Texas Instruments

Harald Parzhuber
ist Systems Manager, Grid Infrastructure bei Texas Instrumets. Er leitet das Team für erneuerbare Energiesysteme, das Kunden mit fundierten Systemkenntnissen und Fachwissen über Produktangebote unterstützt. Parzhuber verfügt über mehr als drei Jahrzehnte Erfahrung in der Entwicklung, von der Konstruktion und Testtechnik bis hin zur Produktdefinition und Systementwicklung. Darüber hinaus kann er vier Patente im Bereich der industriellen Automatisierung vorweisen. Parzhuber hat seinen Master-Abschluss in Elektrotechnik von der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Landshut, Deutschland.


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