Überlegungen zur Elektromobilität

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

So, jetzt passiert langsam etwas.
Die ersten Kunden steigen um auf Elektroautos, die auch wirklich geladen werden müssen.
(Ich habe mehrere Kunden mit Plug-in-Hybridfahrzeugen, die noch niemals geladen wurden.)

Mein Netzbetreiber empfiehlt nun jedem Kunden, mindestens eine „5 x 10mm²“ zur „Ladesäule“ verlegen zu lassen (Drecksarbeit, die bitte der Eletriker erledigen soll) und will dann dort als Minium eine 22kW-Säule (oder Wandbox) installieren (extrem komplizierte Arbeit, die ausschließlich die Stadtwerke selber durchführen dürfen, zudem soll das Gerät bei den Stadtwerken bezogen werden) - besser sei jedoch das 44kW-Teil, damit man „fit für die Zukunft“ sei.

Ich sehe das kritisch. Ich erkenne keinen Sinn darin, Elektroautos zu Hause mit hoher Leistung zu laden. Das belastet das Stromnetz, den Akku und ist wohl nur in wenigen Ausnahmefällen nötig.
Bei 22kW lade ich je nach Fahrzeug und Fahrstil rund 100km/h, selbst die größten Akkus sind dann in vier bis fünf Stunden randvoll - falls das bordeigene Ladegerät überhaupt mit 22kW laden kann.

Ich halte es auch für ausgesprochen dämlich, wenn zukünfitg leistungsstarke Ladegeräte durch die Gegend kutschiert werden. Dass überhaupt Ladegeräte im Fahrzeug verbaut sind, liegt an dem Irrweg, der vor Jahren eingeschlagen wurde: Da man sich nicht auf einheitliche Akkus oder Ladeverfahren einigen wollte, hat man einen Stecker für das Bereitstellen von Wechselstrom genormt.

Übrigens - wer es noch nicht weiß: Die sogenannten Ladesäulen oder Wallboxen sind keine Ladegeräte. Es sind schlicht und einfach Schnittstellenadapter, die einem über einen Normstecker angeschlossenen Fahrzeug mitteilen, welche Stromstärken und wie viele Phasen am Ladepunkt bereitstehen. Zudem erfolgt eine Überwachung auf gefährliche Fehler (ähnlich einem FI-Schalter).

Du verbindest also Auto und „Ladesäule“, die Ladesäule prüft, ob mit dem Schutzleiter soweit alles OK ist und sagt dann dem Auto „Hallo, also bei mir kannst du mit bis zu drei Phasen laden, ich biete dir bis zu 32A.“ Dann sagt das Auto: „Ich nehme dann bitte 16A dreiphasig, danke“. Es macht dann „klick“ und der Strom wird über einen 16A-Sicherungsautomaten freigegeben.

Ich empfehle meinen Kunden, bei Neuverlegung bis zu 22kW Ladeleistung vorzusehen. Wenn, wie zuletzt, ein Kunde schon eine 5 x 2,5mm² mit einer 16A CEE Drehstromsteckdose in der Garage hat, dann empfehle ich ihm, gar nichts mehr zu kaufen, falls ein Ladeadapter beim Fahrzeug dabei ist.
Das war jetzt fast witzig: Es gibt eine Art „Cluster“. Mein Kunde hat zwei Nachbarn, beide haben bei den Stadtwerken Wallboxen mit 22kW gekauft und dafür jeweils über 2000€ gezahlt. Der eine lädt damit sein Model 3 mit 11kW, der andere seinen e-Golf mit 7,2kW.
Und mein Kunde? Der hat nichts investiert und lädt seinen e-Tron an der Drehstromsteckdose (vorhanden) mit 11kW.

Denke ich falsch, wenn ich empfehle:

  • Falls 16A Drehstrom vorhanden ist: Je nach gewünschtem Komfort 11kW Wallbox kaufen oder mittels mitgeliefertem Adapter-Ladekabel an der CEE-Dose laden.
  • Bei Kleinwagen oder Plug-In-Hybriden reicht eine CEE-Wechselstromsteckdose aus, um über Nacht vollzuladen. Schuko halte ich für schlecht geeignet.
  • Wenn keine ausreichende Zuleitung vorhanden ist, empfehle ich eine Zuleitung für 32A Drehstrom neu zu verlegen. Ich halte eine Ladegeschwindigkeit von 100km/h für zukunftssicher im Privathaus.

44kW-Ladung oder gar DC-Ladungen mit höherer Leistung halte ich in Wohngebieten nicht für machbar, ohne bei weiterer Verbreitung von Elektrofahrzeugen die Netze zu überlasten.

Falls jemand mit seinem Model S 400km nach Hause fährt, dort mit fast leerem Akku ankommt und zwei Stunden später gleich wieder weg will, um nochmal 400km zu fahren, dann halte ich das für einen getrennt zu betrachtenden Sonderfall.

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#2

Moin,

und falls das EVU diese Leistung überhaupt genehmigt hat. Wir haben uns eine 11 kW Wallbox angeschafft, für die Zoe ist das völlig ausreichend. Auf CCS haben wir bewusst verzichtet, Langstrecken fahren wir seltenst und wenn, dann kann man gerne mal auch eine Pause machen. Langstrecke bedeutet bei uns knapp 500 km in den Norden von Dänemark (Festland).

Da kann ich nur für die Zoe reden, eine Ladung mit 10 Ampere ist wirklich nur eine Notlösung, denn die Ladeverluste liegen so bei irgendwo um bis 25 % bei diesen geringen Leistungen.
Wenn ich mich recht entsinne, sollte man eine Schukodose dauerhaft nur mit 10 Ampere belasten, die 16 sind IIRC für rund 6 Stunden okay. Aber das kannst du besser aufdröseln als ich.

Und 2 Riesen für die 22 kW WB? Wir haben für unsere just 500 Euro bei einem EVU bezahlt, mit 5 Metern Typ 2 Ladekabel. Fertig. Aber auch nur, weil da der Ladestrom einstellbar ist und ich noch nicht sicher bin, ob die 11 kW evtl. zu hoch sind, bei uns würde die Langlebigkeit der Batterie im Vordergrund stehen. Schnellladen ist für also unseren Bedarf keine Option.
Wir als Pendler müssten grob alle 3 Tage aufladen, das würde rund 5 Stunden dauern. Abends ins Carport, Kabel ran und fertig.
Aber bislang nur Theorie, Auto steht schon beim Händler, Übergabe erfolgt in einigen Tagen.

-Luno

#3

Wir planen aktuell die Bestellung eines Zoe. Mit CCS-Ladung für die Zukunft auf weiteren Reisen (die Autobahnen, aber auch die Tankstellen werden aufrüsten, bevor wir ein neues Auto brauchen). Weil man CCS beim Zoe zumindest aktuell nicht nachrüsten kann. Zu Hause werden wir aber hübsch langsam über Nacht laden und dabei die Akkustation der Solaranlage ausnutzen. Die bringt aber doch eh’ keine 32A dreiphasig - was soll ich also mit 44kW? Die 16A aus dem Schuko wären mir aber doch zu knapp. Wenn man schon eine Leitung legen muss, kann man auch die etwas dickere nehmen. Bei uns hätte das den Nebeneffekt, dass man da auch gleich eine CEE-Dose für einen Holzspalter installieren könnte.

Ich kann mir aber gut vorstellen, dass der Bedarf in Mehrfamilienhäusern anders aussieht. Weil sich dort mehrere Nutzer eine Station teilen müssen, wenn der Platz für mehrere Autos pro Wohnung nicht reicht. Ohne ein Auto pro Person in der Stadt können einige ja offensichtlich nicht leben. Fragt sich natürlich, ob das nicht ohnehin diejenigen sind, die ihren Fake-Hybrid-SUV eh’ nicht laden.

Was mir aber grad einfällt: wenn ich die 44kW haben möchte, muss ich das beim örtlichen Versorger anmelden. Und der besteht dann auf die Einrichtung einer Fernbedienung - das heißt, er bestimmt dann die tatsächliche Ladezeit, um Spitzen glattbügeln zu können. Hat die freundliche am Telefon erzählt. Was dann aber natürlich bedeutet, dass mit die 44kW nicht wirklich was nutzen - da kann ich auch gleich mit 22kW laden WANN ICH DAS WILL.

Aber es kommt ohnehin kaum vor, dass man das Auto mit leerem Akku anschließt. Man lädt doch eh’ bei jeder Gelegenheit nach, ganz anders als beim Verbrenner. Und dann fällt die geringere Ladegeschwindigkeit gar nichts ins Gewicht.

Ach ja: der Peugethändler, bei dem ich eine Probefahrt mit dem e-208 gemacht habe, sagte mir, dass man in OS auch ohnehin keine private (CCS-) Schnellladestation genehmigt bekommt. Die gibt es nur für Industriekunden, die dann ggf. (wie bei ihm, da war früher mal ein anderer Betrieb drin) einen eigenen Trafo haben.

#4

Da vergegenständlichen sich halt die ganzen Ladezeit/Reichweiten Diskussionen. Statt mal über tatsächlichen Reichweitenbedarf/problematische Ladezeiten Gedanken zu machen, und sich endlich von der Idee des ständig vollgetankten Verbrenners zu verabschieden, werden da jetzt Unsummen in vollkommen unsinnige Technologien verbrannt, die niemand etwas nützen. Denn selbst vor dem Hintergrund künftig Auto-Akkus ggf. als Speicher im Netz zu nutzen, machen diese extrem dicken Anschlüsse am Privathaus keinen Sinn, weil schon die Straße selbst nicht ausreichen verkabelt ist, um die zusätzliche Leistung zu transportieren, die eine Häuserzeile (da geht es dann ja nicht nur um ein oder zwei Ladesäulen) mit E-Autos dann bereitstellen würde.

Macht man Tiefbau für die Verlegung der Kabel schadet ein wenig Reserve im Querschnitt sicher nicht, und ist ja auch ein bezahlbares Hobby. Aber man sollte es auch nicht übertreiben.

BTW: Ich finde es angesichts der ganzen elenden deutschen Reichweite/Ladedauer-Diskussionen übrigens höchst bemerkenswert, dass ich im Großraum Hannover regelmäßig schon seit Jahren E-Autos mit skandinavischen Kennzeichen sehe, die es offenbar problemlos geschafft haben, hier her zu kommen. Und in recht dünn besiedelten Gegenden Schwedens sind E-Autos erstaunlicherweise auch schon seit Jahren deutlich häufiger anzutreffen als ausgerechnet im Umfeld unserer Großstädte.

#5

Genau das. Es kommt drauf an, was der Anschluss hergibt, aber auch, was das Auto verträgt.
Batterien werden mit Gleichspannung geladen, deshalb liefern diese Gigawatt-Ladesäulen eben Gleichspannung. Ich meine, das Auto kann sogar melden, wieviel denn jetzt grade gut wäre, denn der Zoe würde dicke Backen machen, wenn er nen Modell 3-Einlauf bekäme. oder irre ich mich da?

Bei Wechselspannung „aus der Dose“ wird es interessant. Der muß ja erst im Auto in Gleichspannug umgewandelt werden, und so. In vielen Ländern wie den USA ist einphasige Versorgung der Häuser der Standard, daher haben die Autos ein Ladegerät für eine Phase eingebaut.
Meines Wissens darf ein einzelnes Gerät in Deutschland maximal 32A aus einer Phase allein ziehen, korrigiert mich, wenn es nicht stimmt. Das limitiert bei solchen Fahrzeugen die Ladeleistung auf 7,2kW, auch, wenn die Wallbox auf drei Phasen 22kW liefern könnte, und das Auto auf der einen Phase mehr vertragen könnte…

OT:

Eine Sache haben Verbrenner den Elektroautos voraus. Der Sprit kann unterwegs bar bezahlt werden, oder mit diesen Plastikarten, die nicht nur bundesweit, sondern sogar im Ausland funktionieren. Man kann damit sogar in anderen Läden bezahlen!
Bei den Stromern braucht man eigene Karten, die längst nicht überall funktionieren, teils kann man nur mit spezieller App auf dem Handy zahlen.
Gut, der Wald lichtet sich so langsam, aber noch ist das alles ein Flickenteppich.
Das Schlimme ist, daß dieses Problem so gewollt ist. Das ganze „muß geeicht sein“ und „EC-terminal ist teuer“ ist doch reines Mimimi, denn das gibt es an Tankstellen in einsameren Gegenden schon lange.
Aber gut, das ist ja nicht Gegenstand der hiesigen Frage…

#6

Moin,

Die Anmeldung gilt IIRC schon ab 12 kW: https://www.netze-bw.de/netzanschluss/ladeeinrichtung-anmelden Ab dann gelten sie doch als unterbrechbare Verbrauchseinrichtungen, oder verwechsel ich da was?

-Luno

#7

Jawoll. Und ich glaube nicht daran, dass Hochleistungsladegeräte, die mit 63A Drehstrom befeuert werden, sinvollerweise in Autos eingebaut werden sollten.

Die Kommunikation zwischen Ladeadapter und Auto erfolgt, nun ja, sagen wir einmal „steinzeitlich“ über Widerstände und PWM-Signale. Zukünftig will man über IP kommunizieren, da man bei der Steckerentwicklung aber nicht so weit gedacht hat, soll das über PLC (Power-Lan, D-Lan) erfolgen. Da schlägst du mit dem Kopf hart auf die Schreibtischplatte.

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#8

Moin,

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist ein Teil der benötigten Elektronik aus ganz anderen Gründen eh schon vorhanden, hier die Zoe: https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?t=33212
Es ist somit im obigen Kfz keine so explizite Baugruppe, wie man sich das sonst vorstellt.
-Luno

#9

Die Anmeldung muss IMMER erfolgen. Und über 12kW braucht man eine Genehmigung. Steht so im Gesetz:
https://www.gesetze-im-internet.de/nav/__19.html
bzw., für Normalversteher in Prosa übersetzt:

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#10

Nunja - mit 400V dreiphasigem Wechselstrom kann kein Akku der Welt irgendwas anfangen. Man benötigt eine Gleichrichtung, einen Puffer, eine Spannungsanpassung und eine Ladesteuerung mit Akkuüberwachung.
Weil eine Wallbox aber logischerweise nicht fahrzeugspezifisch ist (sonst müsste es allein für den Zoe für vier verschiedene Akkus [zwei Generationen, je zwei verschiedene Kapazitäten] in drei verschiedenen Leistungsstufen also 12 Varianten geben), muss sich logischerweise alles spezielle im Fahrzeug selber befinden. Und nun hängt es vom Fahrzeug und dessen Entwicklern ab, ob man einen Teil dieser Einrichtungen für verschiedene Zwecke benutzen kann oder eben nicht.

#11

Moin,

Soll er ja auch nicht, da ebenso viele Motoren nicht mit der Gleichspannung der Batterie umgehen können. :wink:

-Luno

#12

Mit Wechselspannung aber auch nicht. Weder mit ein- noch mit dreiphasiger.

#13

Najaaaa, die meisten laufen schon mit Drehstrom - wenngleich nicht dem aus der Steckdose.