EV-Ladestationen – Ladeinfrastruktur für Elektromobilität
Ladestationen verbinden Elektromobilität mit der elektrischen Infrastruktur eines Gebäudes. Dabei geht es längst nicht mehr nur darum, ein Elektrofahrzeug möglichst schnell aufzuladen. Moderne Ladeeinrichtungen können Ladeleistungen steuern, PV-Überschüsse nutzen, mehrere Fahrzeuge koordinieren und in Energie- oder Lastmanagementsysteme eingebunden werden.
Welche Lösung geeignet ist, hängt unter anderem vom Einsatzort, der verfügbaren Anschlussleistung, den Standzeiten der Fahrzeuge und den gewünschten Steuerungs- und Abrechnungsfunktionen ab. Im privaten Umfeld kommen überwiegend AC-Wallboxen zum Einsatz. Gewerbliche Flotten, Ladeparks und Standorte mit kurzen Standzeiten können zusätzlich oder ausschließlich DC-Ladelösungen benötigen.
ACHTUNG! Ab dem 1. Januar 2027 gelten neue Anforderungen an neu installierte oder renovierte Ladepunkte. Öffentlich zugängliche AC- und DC-Ladepunkte müssen dann für die Fahrzeug-Ladepunkt-Kommunikation der EN ISO 15118-20:2022 entsprechen. Für private Ladepunkte gilt dies ebenfalls bei Mode 3 und Mode 4.
>>Mehr Infos gibt es in unserem Blogpost ISO 15118-20
Wie wird ein Elektrofahrzeug geladen?
Die Batterie eines Elektrofahrzeugs speichert Gleichstrom. Wird das Fahrzeug mit Wechselstrom geladen, übernimmt das im Fahrzeug integrierte Ladegerät – der sogenannte On-Board-Charger – die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Beim DC-Laden findet diese Umwandlung bereits in der Ladestation statt. Der Gleichstrom wird anschließend direkt an die Fahrzeugbatterie übertragen.
Wie schnell ein Fahrzeug tatsächlich lädt, wird nicht allein durch die Nennleistung der Ladestation bestimmt. Auch das Fahrzeug, die elektrische Installation, der Netzanschluss, das Ladekabel und gegebenenfalls das Last- oder Energiemanagement begrenzen die verfügbare Ladeleistung.
AC- oder DC-Ladestationen: Welche Ladestation eignet sich wofür??
| Merkmal | AC-Laden | DC-Laden |
| Stromart am Fahrzeuganschluss | Wechselstrom | Gleichstrom |
| Umwandlung in Gleichstrom | Im Fahrzeug | In der Ladestation |
| Typische Lösung | Wallbox oder AC-Ladesäule | DC-Schnellladestation |
| Typische Einsatzorte | Wohngebäude, Unternehmen, Hotels, Parkhäuser | Ladeparks, Flotten, öffentliche Schnellladepunkte |
| Geeignet für | Regelmäßiges Laden bei längeren Standzeiten | Schnelles Laden bei kurzen Standzeiten |
AC-Ladestationen sind besonders geeignet, wenn Fahrzeuge mehrere Stunden abgestellt werden – beispielsweise zu Hause, am Arbeitsplatz oder über Nacht. DC-Ladestationen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo in kurzer Zeit möglichst viel Energie übertragen werden muss.
- Zu den AC-Ladestationen
- Zu den DC-Ladestationen
- Zum Zubehör für Ladestationen
- Zum Blogbeitrag: AC- und DC-Laden im Vergleich
Die vier Ladebetriebsarten: Mode 1 bis Mode 4
Die Normenreihe IEC 61851 unterscheidet vier Ladebetriebsarten. Sie beschreiben nicht das gesamte Ladekonzept inklusive Stecker, Stromart, Schutzfunktionen, Kommunikation und Position der Ladeelektronik.
| Ladebetriebsart | Kurzbeschreibung | Typischer Einsatz |
| Mode 1 | AC-Laden an einer Steckdose ohne spezielle Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur | Für moderne Elektrofahrzeuge im Regelfall nicht die vorgesehene Ladelösung |
| Mode 2 | AC-Laden an einer Steckdose mit einer im Ladekabel integrierten Steuer- und Schutzeinrichtung | Gelegentliches Laden oder Notladen |
| Mode 3 | AC-Laden an einer fest installierten Wallbox oder Ladesäule mit Steuerungs- und Schutzfunktionen | Standard für private, gewerbliche und viele öffentliche AC-Ladepunkte |
| Mode 4 | DC-Laden an einer fest installierten Ladestation; die Umwandlung in Gleichstrom erfolgt außerhalb des Fahrzeugs | Schnellladen, Ladeparks und Flottenanwendungen |
Mode 3 ist der typische Betriebsmodus für stationäre AC-Wallboxen. Mode 4 bezeichnet das DC-Laden, bei dem die Ladestation die für die Umwandlung benötigte Leistungselektronik enthält und über eine umfangreichere Kommunikation mit dem Fahrzeug verfügt.
PV-Überschussladen und intelligentes Laden
Eine steuerbare Wallbox kann den Ladevorgang an die aktuelle Energieerzeugung oder die verfügbare Anschlussleistung anpassen. Beim dynamischen PV-Überschussladen wird die Ladeleistung entsprechend dem momentan verfügbaren Solarstrom geregelt. Dadurch lässt sich ein größerer Teil der selbst erzeugten Energie direkt für die Mobilität nutzen.
Dafür müssen die beteiligten Komponenten zusammenarbeiten.
Je nach System gehören dazu:
- eine steuerbare Wallbox,
- ein kompatibler Wechselrichter oder Energiemanager,
- eine Messung am Netzanschlusspunkt,
- geeignete Kommunikationsschnittstellen,
- ein abgestimmtes Last- oder Energiemanagement.
Bidirektionales Laden: Das Elektrofahrzeug als mobiler Speicher
Beim bidirektionalen Laden fließt Energie nicht nur von der Ladestation in das Fahrzeug. Ein dafür geeignetes Fahrzeug kann einen Teil der gespeicherten Energie auch wieder bereitstellen. Das Elektrofahrzeug wird dadurch zu einem mobilen Speicher, der beispielsweise ein Gebäude versorgen oder perspektivisch das Stromnetz unterstützen kann.
Dabei werden verschiedene Anwendungen unterschieden:
- Vehicle-to-Load (V2L): Das Fahrzeug versorgt einzelne elektrische Geräte oder Verbraucher.
- Vehicle-to-Home (V2H): Das Fahrzeug stellt Energie für ein ganzes Wohngebäude bereit.
- Vehicle-to-Building (V2B): Die Fahrzeugbatterie wird in das Energiemanagement eines größeren Gebäudes eingebunden. Das können beispielsweise Flottenfahrzeuge sein, die in das Energiemanagement eines Gewerbes integriert sind.
- Vehicle-to-Grid (V2G): Energie wird in das öffentliche Stromnetz zurückgespeist.
Eine bidirektional geeignete Wallbox allein reicht dafür nicht aus. Fahrzeug, Ladeeinrichtung, Leistungselektronik, Software, Energiemanagement, Messkonzept und gegebenenfalls die Anforderungen des Netzbetreibers müssen aufeinander abgestimmt sein.
>>Mehr dazu in unserem Blogbeitrag: Bidirektionales Laden
ISO 15118-20: Mehr Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation
Die ISO 15118-20 beschreibt die digitale Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladeinfrastruktur. Der Standard bildet unter anderem eine technische Grundlage für intelligentes Laden, Plug & Charge und bidirektionale Energieflüsse.
Wichtig ist folgende Abgrenzung: Die Unterstützung von ISO 15118-20 bedeutet nicht automatisch, dass eine Ladestation bidirektional laden kann. Die Norm regelt vor allem die Kommunikation. Für einen bidirektionalen Energiefluss werden darüber hinaus geeignete Hardware, ein kompatibles Fahrzeug und weitere Systemkomponenten benötigt.
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>>Mehr Infos gibt es in unserem Blogbeitrag: ISO 15118-20