Elektrofahrzeuge sind europaweit immer mehr auf dem Vormarsch. Eine entsprechend ausgebaute Ladeinfrastruktur wird folglich immer dringender benötigt. Als Teil einer solchen Infrastruktur sollten verschiedene Arten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge zur Verfügung stehen. In diesem Artikel verraten wir Ihnen alles, was Sie über Ladestationen für Elektrofahrzeuge wissen müssen.
Zunächst werden wir den Unterschied zwischen AC- und DC-Ladestationen erörtern. Dann werden wir Ihnen zeigen, was für unterschiedliche Lademöglichkeiten es gibt und wie die verschiedenen weltweit in Betrieb befindlichen Anschlussstecker aussehen. Zum Schluss werden wir einen näheren Blick auf zwei Ladestationen werfen, die speziell für elektrische Fahrzeugflotten beziehungsweise den elektrischen Schwertransport ausgelegt sind.
Was sind AC- und DC-Ladestationen?
Kurz gesagt besteht der Unterschied zwischen den beiden darin, wie das Elektrofahrzeug aufgeladen wird. Elektrofahrzeuge können auf zweierlei Arten aufgeladen werden: AC (Wechselstrom) und DC (Gleichstrom). Die Energie aus dem Stromnetz liegt in Form von Wechselstrom (AC) vor. Akkus können allerdings nur mit Gleichstrom aufgeladen werden. Damit die Energie also im Akku eines Elektrofahrzeugs gespeichert werden kann, muss der Wechselstrom zunächst mit einem Konverter in Gleichstrom umgewandelt werden.
AC-Ladestationen laden den Akku normalerweise langsamer aber gleichmäßiger auf. DC-Ladestationen sind die verbreitetste Form von schnellen Ladestationen und können den Akku innerhalb kurzer Zeit von 0 % auf 80 % aufladen. Dieser Unterschied hat damit zu tun, wo die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom stattfindet.
Wenn ein Elektrofahrzeug an einer AC-Ladestation aufgeladen wird, findet die Umwandlung im Fahrzeug selbst statt. AC-Ladestationen sind folglich technisch simpler und können auch in einer Wallbox installiert werden. Allerdings wird die Energiezufuhr durch die Größe des im Autos eingebauten Konverters beschränkt. Bei DC-Ladestationen findet die Umwandlung in der Ladestation selbst statt. DC-Ladestationen sind folglich größer und teurer. Ihr Vorteil besteht darin, dass sie dem Fahrzeug deutlich mehr Energie zuführen können. Im folgenden Bild ist dieser Unterschied grafisch dargestellt.
Neben dem Ort, an dem die Umwandlung stattfindet, und der Menge an zugeführter Energie gibt es noch weitere Unterschiede zwischen AC- und DC-Ladestationen. Beispielsweise erhalten DC-Stationen im Vergleich zu AC-Stationen mehr Informationen von der Batterie und können so die verbleibende Ladezeit besser abschätzen.
Als die ersten Elektrofahrzeuge auf dem Markt eingeführt wurden, gab es noch so gut wie keine DC-Ladestationen. Die Fahrzeuge wurden normalerweise daheim an einer langsamen AC-Station aufgeladen. Aus diesem Grund statteten die Hersteller von Elektrofahrzeugen diese mit größeren On-Board-Lademodulen oder Konvertern aus. Ein Beispiel: Der Renault Zoe konnte mit bis zu 22 oder sogar 44 kW aufgeladen werden und besaß dabei keine Fähigkeit zur DC-Aufladung. Angesichts der zu diesem frühen Zeitpunkt noch recht kleinen Akkus bot sich diese Lösung durchaus an.
Heutzutage hat sich der Markt jedoch auf Autos mit größeren Akkupaketen und entsprechend höherer Autonomie eingestellt, was wiederum ein schnelleres Aufladen erforderlich macht. Die Zahl der öffentlichen DC-Ladestationen hat sich folglich ebenfalls erhöht. Im Einklang mit diesem Trend können die meisten Elektroautos heutzutage sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom aufgeladen werden. AC-On-Board-Lademodule werden inzwischen immer kleiner und kosteneffizienter. Normalerweise bewegen sie sich im Bereich von 7 kW bis 11 kW. Aus diesem Grund werden Elektrofahrzeuge zunehmend erschwinglicher.
Verschiedene Möglichkeiten zum Aufladen von Elektrofahrzeugen
Wie bereits erörtert hängt die Geschwindigkeit des Ladevorgangs vom verwendeten Strom (Wechselstrom oder Gleichstrom) ab. Allerdings gibt es noch weitere Faktoren, die die Ladegeschwindigkeit beeinflussen. Hierzu zählen die an der Ladestation verfügbare Energie und die Energiemenge, die ein Elektrofahrzeug aufzunehmen in der Lage ist. Wenn man beispielsweise ein Elektrofahrzeug, das auf lediglich 50 kW ausgelegt ist, an einer Ladestation mit 100 kW aufladen will, kann das Fahrzeug nur mit 50 kW aufgeladen werden.
Die folgende Abbildung liefert einen Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten zum Aufladen von Elektrofahrzeugen und die Ladegeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Typ.
Ladestationen für Privathaushalte oder Arbeitsplätze laden langsamer. Langsame Ladelösungen werden normalerweise an Orten eingesetzt, an denen Fahrer ihr Auto über Nacht oder für einen Zeitraum von mindestens acht Stunden aufladen können. Das kann daheim, im Büro oder beispielsweise in einem Hotel sein. Diese Ladestationen arbeiten fast immer mit Wechselstrom.
Öffentliche Ladestationen können ein Fahrzeug innerhalb von ein paar Stunden aufladen und werden folglich normalerweise an Orten aufgestellt, an denen Fahrer ihren Wagen mehrere Stunden abstellen. Hierzu zählen beispielsweise öffentliche Parkplätze, Shoppingcenter und Restaurants. Öffentliche Ladestationen arbeiten normalerweise ebenfalls mit Wechselstrom, aber eine Mischung aus AC- und DC-Ladestationen ist ebenfalls nicht unüblich.
Schnelle Ladestationen können in vielen unterschiedlichen Szenarien eingesetzt werden. Normalerweise werden sie wie normale öffentliche Ladestationen an Orten wie Shoppingcentern und Restaurants installiert. Autohäuser bieten ihren Besuchern ebenfalls häufig eine Möglichkeit zum schnellen Aufladen. Schnelle Ladestationen sind auch an Tankstellen zu finden, was für Fahrer von Elektrofahrzeugen mit kleineren Akkus ideal ist.
Ultraschnelle Ladestationen und High-Power-Charger (HPCs) bieten die schnellste Option zum Aufladen von Elektrofahrzeugen und sind folglich perfekt für Tankstellen in der Nähe von vielbefahrenen Autobahnen oder Hauptverkehrsstraßen geeignet, damit Fahrer von Elektrofahrzeugen auch lange Strecken sicher zurücklegen können. Diese Ladestationen arbeiten ausschließlich mit Gleichstrom und können ein Elektrofahrzeug innerhalb kürzester Zeit von 0 % auf 80 % aufladen. Typischerweise nimmt der Ladevorgang 20 bis 40 Minuten in Anspruch. Neben Tankstellen werden diese Ladestationen auch als Teil von neuartigen schnellen Ladezentren, sogenannten Fast-Charging-Hubs, eingesetzt.
Die Installation von schnellen Ladestationen und HPCs ist äußerst komplex. Für eine solche Installation ist eine umfassende Lösung notwendig. Sie umfasst unter anderem eine eingehende Begutachtung des zukünftigen Standortes, die Bereitstellung einer speziellen Energiezufuhrlösung durch den Stromnetzbetreiber, die eigentliche Installation sowie Wartungsmaßnahmen. TSG Charge ist Experte auf diesem Gebiet und hilft Ihnen bei der Installation und zukünftigen Wartung von schnellen Ladestationen und HPCs. Erfahren Sie mehr über TSG Charge >
Welches Land hat welche Anschlüsse?
Die weltweit unterschiedlichen Arten von Anschlusssteckern
Mit der Einführung von Elektrofahrzeugen wurden auch verschiedene Anschlussstecker entwickelt, die auf die Eigenschaften des Energienetzes sowie auf den verwendeten Strom (Wechselstrom/Gleichstrom) zugeschnitten wurden. Aus diesem Grund gibt es weltweit viele verschiedene Arten von Anschlüssen. In der folgenden Abbildung sehen Sie die unterschiedlichen Arten von Anschlusssteckern für Elektrofahrzeuge, die in den verschiedenen Erdteilen üblich sind.
In Europa sind die von der Europäischen Kommission zugelassenen offiziellen Standards der Typ-2-Anschluss für AC- und der CCS 2 für DC-Ladestationen. CHAdeMO-Anschlüsse sind in Europa ebenfalls noch zu finden. Im Laufe der Zeit werden sie jedoch zunehmend in den Hintergrund treten, da die meisten Elektrofahrzeughersteller derzeit auf den europäischen CCS-Standard umsteigen.
Ladestationen für Fahrzeugflotten oder Schwerindustrie
Die in den Flotten von Unternehmen eingesetzten Elektrofahrzeuge sind entweder PKW (wie beispielsweise bei Taxi-Flotten) oder E-Vans (für Paketzustellung auf der letzten Meile). PKW oder E-Vans werden normalerweise in ihren Depots in eigens eingerichteten Bereichen aufgeladen, die den Ladestationen auf öffentlichen Parkplätzen ähneln. Für gewöhnlich wird in solchen Depots eine Kombination aus AC- und schnelleren DC-Ladestationen installiert, wobei die Mehrzahl AC-Stationen sind.
Im Vergleich zu öffentlichen Ladebereichen muss für das Aufladen von Fahrzeugflotten allerdings eine größere Anzahl an Ladestationen aufgestellt werden, was die Installation deutlich komplizierter macht. So muss beispielsweise der Aufbau des hausinternen Niedrigspannungsnetzes sorgfältig geplant und ein Anschluss an das Stromnetz des örtlichen Betreibers eingerichtet werden. Häufig müssen ein neuer Anschlusspunkt, ein Transformator oder sogar eine ganze Transformatorenstation hinzugefügt werden. Als Experte auf diesem Gebiet kann TSG Sie beim Entwickeln der richtigen Lösung für Ihre Fahrzeugflotte beraten.
Bei schweren Fahrzeugen wie E-Bussen und E-Lastern sind DC-Ultraschnelle-Ladestationen zu empfehlen. Darüber hinaus gibt es zwei spezielle Arten von Ladestationen, die sehr nützlich sein können: Pantograph-Ladestationen und mobile Ladestationen.
Ein Beispiel für Pantograph-Ladestationen im Bereich Flotten.
Pantograph-Ladestationen
Eine Pantograph-Station ist eine leistungsfähige Ladestation (bis zu 450 kW), die am Fahrzeugdach angeschlossen wird. Der größte Vorteil einer solchen Station besteht in ihrer Effizienz. E-Busse oder E-Trucks werden unter der Ladevorrichtung abgestellt, die sich dann automatisch von oben an das Fahrzeug anschließt. Die Fahrer sparen somit Zeit, da sie ihre Fahrzeuge nicht verlassen müssen, um sie an der Ladestation anzuschließen.
Mobile Ladestationen
Eine mobile Ladestation für Elektrofahrzeuge ist mit einer Powerbank fürs Handy vergleichbar. Mobile Ladestationen können während eines Transports im Fahrzeug mitgeführt werden, um sicherzustellen, dass man auch bei langen Fahrten immer am Ziel ankommt. Mobile Ladestationen sind eine noch recht neue Erfindung und werden im Schwertransport zusammen mit einer dedizierten DC-Ladeinfrastruktur eingesetzt.
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