Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Anmerkung 2015: Seit 1998 hat sich einiges getan, insofern sind die Informationen unten eher historischer Natur. Insbesondere normale Schutzkontaktsteckdosen sind nicht für den Elektromobilen Alltag geeignet! Für Elektrofahrzeuge ist ein Anschluss nach dem Typ 2 Standard sinnvoll er bietet alle Funktionen die für die sichere Aufladung notwendig sind, einschließlich der intelligenten Steuerung der Fahrzeugladeleistung.

Als Minimalstandard sind CEE Steckdosen blau oder rot zu empfehlen, sie bieten jedoch eine robuste Industriesteckverbindung, die schon über Jahrzehnte erprobt ist.


Wenn...

Sie eine Liste von Elektrotankstellen suchen, die gibt’s hier http://www.twikeklub.ch/LEMnet/index.htm.

Dort sind nicht nur Tankstellen in Deutschland aufgelistet, sondern auch in einigen weiteren Ländern. Um mit einem Elektroauto in den Urlaub zu fahren, ist das Netz der Tankstellen allerdings noch zu wenig ausgebaut.

Zwischenzeitlich gibt es in vielen Europäischen Ländern Ladestationen. In D A CH sollte die Ladung kein Problem sein. Die nordischen Länder ohnehin das Paradies für Elektrofahrzeugfahrer, Richtung Süden und Osten werden es auch beständig mehr Stationen.

Damit Mobilität auch in den Ferien gewährleistet ist, kann es sich deshalb lohnen, mit dem Mietwagen Mallorca oder andere Urlaubsziele zu erkunden.


Im Prinzip...

Tut es jede normale Steckdose, in der Garage, Tiefgarage, Einfahrt... Die meisten Elektrofahrzeuge kommen mit einer Steckdose 230V / 16A zurecht, so daß es bereits heute Millionen von E-Tankstellen in Deutschland gibt. Besser sind jedoch einige Zusatz (Schutz-) einrichtungen wie sie hier beschrieben werden.


Absicherung

Stromkreise an denen Elektrofahrzeuge geladen werden sollten separat abgesichert werden. Wenn z.B. die Kühltruhe zusammen mit dem Ladegerät anläuft könnte es sonst zu einem Stromausfall kommen. Im Normalfall ist ein Leitungsschutzschalter vom TYP "B16" der richtige Typ. Wer Schwierigkeiten mit hohen Anlaufströmen z.B. von alten Trafoladegeräten hat, kann auch einen Leitungsschutzschalter Typ K16 einbauen.

Erklärung: "B" weist auf eine sogenannte Auslösekennlinie des Schutzorgans (Automat) hin, wie sie im Haushalt normalerweise üblich ist. Früher hatten diese Automaten auch die Bezeichnung "H" = Haushalt. Der Nennstrom dieses Automaten ist 16A. Die Bezeichnung "K" steht für "Kraft", dieser Automat löst auch bei 3,5 fachem Anlaufstrom nicht aus, der Nennstrom (Dauerstrom) ist jedoch auch hier bei einem K16 Automat 16A.


Beispielstation

Ladestation

Hier ein Beispiel für die Ladestation in "Komfort Ausführung" wie ich sie im Moment bei mir betreibe.

Die Energie durchläuft die Station von links nach rechts mit folgenden Elementen:

 

  1. Hauptschalter
  2. Amperemeter 15A - hier kann man mit einem Blick die Ladeleistung sehen - ist das Fahrzeug schon voll -
  3. Stromzähler mit Erfassung der minimalen und maximalen Leistung, direkte Umrechnung der Stromkosten in DM (Conrad Elektronik)
  4. Zeitschaltuhr - das Ladegerät muß ja nicht immer laufen, da es je nach Typ bis zu 60 Watt(!) im Leerlauf verbraucht. Ich habe hier meine Ladezeiten von Mo-FR von 16:00-21:00 sowie von 7:00 bis 7:30 einprogrammiert. So bekommen die Batterien kurz vor dem morgendlichen Start nochmals einen kurzen Energieschub. Zusätzlich kann man auch manuell Einschalten.
  5. Relais - es dient nur dazu die Kontakte der Zeitschaltuhr zu entlasten. D.h. die Zeitschaltuhr steuert das Relais, das Relais schaltet den Hauptstom.

Das ganze ist in einen Standard Installationsverteiler eingebaut.


FI Schutzschalter (RCD Schalter)

Ein FI Schutzschalter vergleicht den Hin- und Rückstrom zum Verbraucher (Elektrofahrzeug). Stimmen diese Ströme nicht mehr überein, weil z.B. ein Fehlerstrom über die Fzg. Karosserie oder den Fahrer zum Boden fließt, schaltet der Schalter ab.

Dieser Schalter rettet leben!

Man kann den Schalter in den Unterverteiler einbauen, oder in die Ladeleitung des Fahrzeuges als Stecker einbauen. Es gibt auch Kombinationen von Leitungsschutzschaltern (Automaten) und FI- Schutzschaltern. In jedem Fall sollte man einen Auslösewert von 30mA wählen. Kleinere Fehlerströme sind auch erhältlich, jedoch sind dann Probleme (Fehlauslösungen) mit verschiedenen Ladegerättypen nicht auszuschließen.


Induktives Laden

Während alle hier beschriebenen Verfahren etwas, mit konduktivem Laden (elektrischer Kontakt) zu tun haben, etabliert sich auf dem US Markt auch das induktive Laden. Einfach gesagt wird hier ein Transformator in der Mitte durchgesägt, die Hälfte des Trafos sitzt im Stecker, die andere Hälfte im Fahrzeug. Damit der Trafo schön klein wird, ist die Betriebsfrequenz bei einigen kHz. Je höher die Frequenz um so kleiner der Trafo.

Nachdem das Laden eines E-Fzg in USA nicht länger dauern soll als einen Hamburger zu essen, sind hier Ladeleistungen von 100kW notwendig. Als Elektroplaner reibe ich mir dabei die Hände - die Infrastruktur für solche Ladestationen - das gibt Arbeit.

Vorteil dieses Systems ist, daß man überhaupt nicht mit elektrischen Kontakten in Berührung kommt, man könnte den Ladestecker sogar ins Wasser werfen.


Leistung

Zivan Ladegerät Die Ladeleistung der Elektrofahrzeuge steigt stetig. Die ersten mini el waren mit einer Ladeleistung von ca. 400Watt zufrieden. Viele neue Fahrzeuge ziehen exakt die Energie aus der Dose, welche maximal zulässig ist, im Normalfall 16A. Dabei ist klar, dass sich die Leistungszunahme auf die technischen Anforderungen an die Ladegeräte auswirkt. Das heißt, dass alle Komponenten größer dimensioniert werden müssen: Anschlüsse, Verdrahtung, Leiterplatten etc. müssen höhere Ströme aushalten und sollten sich nicht zu stark erwärmen. Andererseits liegt der Vorteil in der geringeren Ladezeit und das ist das Ziel.

Die maximal entnehmbare (Schein-) Leistung berechnet sich hier [U x I = S] [230V x 16A = 3680 VA oder 3,68 kVA]. Diese Leistung voll auszunutzen ist nicht ganz einfach, deshalb wird an modernen Ladegeräten eine sogenannte PFC (Power Factor Correction)Schaltung eingesetzt. Für die Techniker: hier wird der Strom mit cos phi =1 dem Netz entnommen. Erreicht wird dies untere anderem durch eine gesteuerte Brücke im Eingang des Ladegerätes, dies verringert auch die Netzrückwirkungen. Ladegeräte mit PFC können dem Netz über 3kW entziehen.

Viele einfachere Schaltnetzteil- Ladegeräte haben diese Schaltung nicht und können dem Stromnetz nur ca. 2,5 kW entnehmen.

Bei Anschluß an Drehstrom 16A verdreifacht sich diese Leistung entsprechend also ca. 10kW. Bei voller Ausnutzung eines Hausanschlusses von 63A wäre man in der Lage eine Ladeleistung von 40kW bereitzustellen. Eine Fahrzeugbatterie mit 20 kWh könnte damit theoretisch in einer halben Stunde geladen werden. Praktisch kann eine Batterie, je nach Typ, zu 80% relativ schnell geladen werden, während die restlichen 20% sehr viel länger dauern.

Wenn Elektrofahrzeuge mit hoher Ladeleistung eingeführt werden, werden die Energieversorgungsunternehmen sicher den Finger heben. Großabnehmer bezahlen nicht nur für die elektrische Arbeit, sondern auch für die maximale Leistung.

Bsp.: Eine Firma benötigt als maximale und mit dem EVU vereinbarte Anschlußleistung 350 kW. Überschreitet die Firma jetzt Ihre maximale Anschlußleistung um 20kW bezahlt sie dafür 20kW x 280DM/kW = 5600DM Aufpreis pro Jahr.


Leitungen

Die Leitung zum Fahrzeug muß ausreichend dimensioniert werden. Bei der üblichen Absicherung von 16A ist eine Leitung vom TYP NYM-I 3 x 2,5 mm² zu wählen - maximale Leitungslänge ab Unterverteiler 25 m!. Leitungen von 3 x 1,5 mm² oder dünner sollte man nicht verwenden. Bei höheren Leitungslängen sollte man eine Leitung NYM-I 3 x 4 mm² verlegen. Nachdem dieses starke Kabel an die meisten Steckdosen nicht mehr direkt angeschlossen werden kann, sollte man kurz vorher eine Abzweigdose setzen und dann mit vermindertem Querschnitt das letzte Stück überbrücken.

Für Erdverlegung ist ein Leitungstyp NYY-I notwendig.

Den Spannungsfall auf der Leitung kann man durch folgende Formel berechnen

Ua= (2 * l * i)/(56 x A)

Ua = Spannungsfall [V], l = einfache Leitungslänge [m], i = Nennstrom der Sicherung [A], A = Querschnitt der Leitung [mm²] z.B. 2,5 mm².

Kabel trommelBsp. 25m / 16A / 1mm² Verlängerungsleitung (2 * 25 * 16) / (56 * 1) = 14,3 Volt Spannungsfall = ca. 6% -viel zu viel -


Leitungsverlegung

Die Leitungen bitte nicht mit Kabelbinder o.ä. verlegen. Im Kellerbereich kann man die Kabel sehr einfach mit Kunststoff- Installationsrohren verlegen. Installationsrohr PG 13,5 und passende Schellen im Abstand von ca. 1 m befestigen - so sieht es sauber aus.- Hier schlägt meine Berufsehre durch -


Mietwohnung

Insbesondere in der Mietwohnung stellt sich die Frage, wie bringe ich's meinem Vermieter bei, wie rechne ich den Strom ab. Bei meinen zwei letzen Mietverhältnissen habe ich die potentiellen Vermieter von Anfang an auf das Thema angesprochen. In beiden Fälle gab es kein Problem da der Strom abgerechnet wurde und ich glücklicherweise einen Stellplatz bzw. Garagenplatz hatte.

Sinnvoll ist schon bei der Mietsuche einen Blick auf die Versorgung seines Fahrzeuges zu legen bzw. beim Vermieter diesbezüglich anzufragen. Bisher weiß ich nur von positiven Erfahrungen.


Öffentliche Elektrotankstellen

Strom Tankstelle Die öffentlichen Elektrotankstellen und Lademöglichkeiten werden immer mehr. In meiner Linkliste gibt’s unter der Adresse von Twike eine europaweite Liste von Elektrotankstellen.

Die meisten Tankstellen haben einen oder mehrere Anschlüsse mit 16A und als Anschlußbuchse eine CEE Steckdose. An der Stuttgarter Tankstelle der NWS gibt’s es sogar die Möglichkeit, durch ein selbstmitgebrachtes Vorhängeschluß den Stecker vor dem Herausziehen zu sichern(!).

Schlechte Erfahrungen macht man in Stuttgart insofern als daß die Elektrotankstellen öfters von "Stinkern" zugeparkt sind. Andersrum kommt das Argument, daß da sowieso nie ein Elektroauto parkt.

Eine Abrechnung des Stromes erfolgt bei den meisten E-Tankstellen nicht, hier in Stuttgart wird nur die Zeit berechnet. Den Gegenwert der Parkgebühren in Strom läßt sich der Zapfsäule in dieser Zeit nicht entlocken.

 

 


Park and Charge

Park and charge

"Park an Charge" ist ein einheitliches System für Stromtankstellen, daß nun auch in Deutschland forciert wird.

 

 

 


Zukunftsaussichten

Wäre es nicht schön, wenn man sichere Lademöglichkeiten wüßte wenn man

Dies allein würde die E-Fahrzeuge schon deutlich fördern.

Ich wünsche mir daß auch möglichst viele Privatleute eine E-Tankstelle einrichten und dies publizieren.

Ich helfe gerne dabei.

Um 1900 gab es in Baden- Württemberg 1400 Elektroautotankstellen.


Steckernormen

Schuko

Schuko Steckdose verschmort Die Schukostecker ist die gängigste Steckdose in Deutschland ist. Leider taugt dieser Stecker nur bedingt für hohe Dauerleistungen. Ein weiteres Manko ist die mangelnde mechanische Stabilität und der bedingte Wetterschutz. Somit ist eigentlich von diesem Steckertyp, insbesondere für hohe Ladeleistungen, abzuraten.

 

 

CEE

CEE Stecker Der CEE Stecker ist der bessere Stecker für die Elektrofahrzeuge. Der Stecker ist wesentlich robuster und wetterfest und damit geeignet für das Elektrofahrzeug.

Die meisten öffentlichen E-Tankstellen sind mit diesem Steckertyp in der Ausführung "230V/16A= blaue Steckerfarbe" ausgerüstet.

Weitere CEE Stecker in rot gibt es für Drehstrom in 230/400V je nach Größe mit 16/32/63A Nennstrom. Bei Außenmontage einer CEE Steckdose empfiehlt es sich die Leitung von unten in die Dose einzuführen. Als weiteren Wetterschutz kann man auch ein kleines Dach (Blechwinkel) anbauen.

Sonderstecker

Sonderstecker PSA Konzern Einige Fahrzeuge haben zumindest am Fahrzeug eigene Steckernormen, wie hier im Bild der Ladestecker an einem Citroen AX Electric. Dieser Stecker kann wahlweise Netzspannung mit bis zu drei Phasen, also 10 kW oder direkt Gleichspannung an die Batterien übertragen. Dieses hat den Vorteil, daß im Fahrzeug ein "normales" Ladegerät für 230V eingebaut sein kann - damit kann man mit dem entsprechendem Kabel an jeder Steckdose laden oder man fährt wahlweise an eine Elektrotankstelle. Dort ist ein Ladegerät mit einer sehr hohen Ladeleistung installiert, daß Fahrzeug wird dann direkt mit Gleichspannung und sehr hohen Strömen "gefüttert". Den AX könnte man so in einer halben Stunde laden. Ladegeräte in dieser Größenordnung (Ladeleistung) sind für den Hausgebrauch zu teuer und aufwendig anzuschließen.


Zähler

Wer nicht in der glücklichen Lage ist, daß der Strom direkt vom Wohnungszähler abgeht muß Zwischenzähler installieren.

Für die Zählung gibt’s hier auch wieder einige Methoden.

Ladestation alt Am Vertrauen erweckensten ist einer der alten "Drehzähler". Ein solcher Zähler sollte auf einer nicht brennbaren Unterlage angebracht sein und kann wie hier gezeigt mit einigen Steckdosen kombiniert sein. - Nur für Innenanwendung in trockenen Räumen -

 

 

Ladestation Hier in meiner Ladestation aus dem Jahr 97 ist als drittes von links ein Stromzähler für die Montage auf der Hutschiene zu sehen. Damit kann man auch sehr komfortabel die kWh und einige andere Daten erfassen. Durch eine schnelle Tastenkombination kann man den Zähler zurücksetzen.

 

Zwischen zaehler Conrad Als weitere Lösung gibt’s noch Zähler die man zwischensteckt, es funktioniert zwar, jedoch trauen die meisten Mitmenschen einer festen Zählerinstallation mehr. Unterwegs sind diese Zähler jedoch sehr hilfreich, um zu beweisen daß das E-Fzg keineswegs für 50DM tankt sondern z.B nur für eine DM.

 


- Bitte beachten Sie gängigen VDE Vorschriften

- bei Fragen dazu können Sie sich gerne an mich wenden