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Infrastruktur für das Laden von Elektrofahrzeugen

Elektrofahrzeuge

Ein Elektrofahrzeug ist ein Verkehrsmittel, das für die Benutzung auf öffentlichen Straßen, Wegen und Plätzen sowie für Fernverkehrsstraßen zugelassen ist und von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Elektromotor bezieht seinen Strom aus einer aufladbaren Speicherbatterie. Die Aufladung erfolgt über geeignete Ladeeinrichtungen entweder aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz oder aus der Elektroinstallation eines Gebäudes (nach DIN VDE 0100–722).

Elektrofahrzeuge können sein:

  • Pedelecs (Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb zur Unterstützung des Kurbelantriebs)
  • E-Bikes (Zweiräder, die auch rein elektrisch angetrieben werden können)
  • Scooter (Roller mit elektrischem Antrieb, elektrisch angetriebene Easy-Cruiser, das sind Roller mit nebeneinander liegenden Rädern, auch Segway genannt sowie elektrisch angetriebene Dreirad- oder Vierrad-Roller)
  • PKW mit rein elektrischem Antrieb
  • PKW mit Hybridantrieb (Kombination Elektromotor/Verbrennungsmotor)

Je nach Art des Fahrzeugs werden die zugehörigen Ladeeinrichtungen klassifiziert nach Ladeleistung bzw. Ladestrom. Die Herstellerangaben zu den Ladeströmen und -zeiten sowie die hierfür geeigneten Ladebetriebsarten der Elektrofahrzeuge sind zu beachten. Grundsätzlich verkürzt sich die Ladezeit, wenn eine höhere Ladeleistung bereitgestellt wird.

Die Elektroinstallation zur Versorgung einer Ladeeinrichtung für Elektrofahrzeuge ist für die vorgesehene oder notwendige Ladebetriebsart zu bemessen. Werden mehrere Ladeeinrichtungen oder Ladepunkte aus einer Elektroinstallation versorgt, ist bei gleichzeitiger Nutzung der Gleichzeitigkeitsfaktor 1 zu berücksichtigen oder ein Auflademanagement zu betreiben.

Ladepunkte und Ladeeinrichtungen

Ein Ladepunkt ist die Stelle der Ladeeinrichtung, an der ein einzelnes Elektrofahrzeug angeschlossen wird.

Ladeeinrichtungen können sein:

  • Steckdosen in der festen Installation, die unter Berücksichtigung ihrer Dauerstrombelastbarkeit für das Laden von Fahrzeugen geeignet und vorgesehen sind
  • Ladesäulen sowie Wandboxen (Wallboxen) zur Installation in Garagen, Carports oder an Stellplätzen, die einen oder mehrere Ladepunkte versorgen können

Steckdosen, an die Elektrofahrzeuge mit der Ladebetriebsart 1 oder 2 angeschlossen werden, sind gleichzeitig Ladepunkte und Ladeeinrichtungen.

Aufbau Ladeeinrichtungen
Prinzipieller Aufbau der Elektroinstallation für Ladeeinrichtungen von Elektrofahrzeugen

Ladebetriebsarten

Folgende Ladebetriebsarten (auch „Lademodi“ genannt) mit Wechselstrom (AC) sind in der DIN EN 61851–1 (VDE 0122–1) definiert.

Ladebetriebsart 1: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt hier üblicherweise einphasig aus einer Schutzkontaktsteckdose oder aus einer CEE-Steckvorrichtung (dreiphasig) in der festen Elektroinstallation. Bei dieser Ladebetriebsart erfolgt keine Abfrage des maximal zulässigen Ladestroms durch das Fahrzeug. Der Ladestrom ist normativ auf 16 A begrenzt.

Ladebetriebsart 2: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt üblicherweise einphasig aus einer Schutzkontaktsteckdose oder aus einer CEESteckvorrichtung in der festen Elektroinstallation. Die Ladeleitung, also die Verbindung zwischen Ladesteckdose (Ladepunkt) und Fahrzeug ist mit einer Steuer- und Schutzeinrichtung (IC-CPD, in cable control and protection device) ausgestattet. Diese Einrichtung überwacht beispielsweise die Schutzleiterverbindung zwischen Fahrzeug und Ladeanschluss (Steckdose). Sie schaltet im Gefahrfall ab. Der maximal zulässige Ladestrom wird dem Fahrzeug vorgegeben. Er darf 32 A nicht überschreiten.

Ladebetriebsarten
Von links nach rechts: Ladebetriebsart 1-4

Hinweis: Die Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber lassen für einphasigen Betrieb nur einen maximalen Ladestrom von 20 A zu. Die TAB befindet sich derzeit in Überarbeitung. Absehbar sind hier neue Vorgaben für Ladeeinrichtungen.

Ladebetriebsart 3: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt aus einer an die Elektroinstallation fest angeschlossenen Ladestation. Das Fahrzeug wird über eine mit Steckern versehene oder über eine an der Ladestation fest angeschlossene Ladeleitung versorgt. Die Ladestation steht im Datenaustausch mit dem zu ladenden Fahrzeug und gibt den maximal zulässigen Ladestrom vor. Der typische Ladestrom liegt bei 32 A.

Ladebetriebsart 4: Das Laden des Elektrofahrzeugs erfolgt aus einer an die Elektroinstallation fest angeschlossenen Ladestation. Das Fahrzeug wird über eine mit Stecker versehene Verbindungsleitung an die Ladestation angeschlossen, die im Datenaustausch mit dem zu ladenden Fahrzeug steht. Der Laderegler befindet sich nicht im Fahrzeug, sondern in der Ladestation. Die Versorgung des Fahrzeugs erfolgt mit Gleichstrom.

Ladekabel
Ladekabel mit Steuer- und Schutzeinrichtung für ein Elektrofahrzeug bei Ladebetriebsart 2

Ladestromkreise

Der Ladestromkreis für ein Elektrofahrzeug ist ein Endstromkreis, der keine Anschlussstellen für weitere elektrische Verbrauchsgeräte enthalten darf. Die Bemessungsdaten für diese Stromkreise können der folgenden Tabelle entnommen werden.

Ladezeiten

Die Zeit zum Aufladen eines Elektrofahrzeuges ist abhängig von der verfügbaren Stromstärke an der Ladesäule, der Aufnahmekapazität der Speicherbatterie sowie der maximalen Leistung des im Fahrzeug eingesetzten Gleichrichters. Man unterscheidet zwischen Wechselstrom- und Gleichstromladung.

Eine Schutzkontaktsteckdose (230 V, 16 A) ist grundsätzlich zur Ladung von zwei- und vierrädrigen Elektrofahrzeugen geeignet (Ladebetriebsart 1). Der Ladevorgang nimmt allerdings sehr viel Zeit in Anspruch. Da die Steckdose außerdem nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt ist (siehe Hinweis auf Seite 14) erfolgt die Ladung nur gedrosselt. Ein Ladevorgang kann somit zwischen 6 und 8 Stunden dauern, bei Modellen mit hoher Batteriekapazität sogar deutlich länger. Bei Ladebetriebsart 2 (3-phasig, 400 V) sinkt die Ladezeit deutlich auf ca. 1,5 bis 2 Stunden ab.

Art der Ladeeinrichtung Art des Ladestromkreises
Schutzkontaktsteckdose 230 V / 16 A 1-phasig, 230 V
CEE-Steckdose 230 V / 16 A 1-phasig, 230 V
CEE-Steckdose 400 V / 32 A 3-phasig, 400 V
Wandbox mit Festanschluss 1-phasig, 230 V
Wandbox mit Festanschluss 3-phasig, 400 V

Bemessungsdaten Stromkreise

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