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Daheim laden - Vorüberlegungen nicht nur zum Kabelverlauf

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Hallo!

Hoffe ihr habt Weihnachten vor lauter Essen überlebt ;-)
Falls ihr die Grundlagen für diesen Artikel deswegen vergessen habt:
https://www.motor-talk.de/.../...adeleistung-brauche-ich-t7004185.html
https://www.motor-talk.de/.../...leistungsstufen-gibt-es-t6999299.html
https://www.motor-talk.de/.../...-von-lademoeglichkeiten-t6995952.html

Gehe hier davon aus, dass ihr auch schon einen Ort habt, wo ihr die Lademöglichkeit montieren dürft. Aber man braucht verschiedene elektrische Komponenten. Beim Schreiben ist mir aufgefallen, dass der Artikel sehr lang wird, aber man ihn sinnvoll in zwei Teile zerlegen kann. Deswegen kommen die elektrischen Komponenten erst im nächsten Artikel. Hier geht es zunächst um Hinweise zur Kabelverlegung. Es werden u.a. Punkte erwähnt an die viele garnicht denken, aber ihr selbst rechtzeitig erledigen müsst und nicht an den Elektriker auslagern könnt. Insofern könnte dieser Artikel sogar wichtiger sein als der mit den Komponenten.
Dieser und der folgende Artikel soll es euch nur erleichtern einem Elektriker eure Wünsche zu beschreiben, zu verstehen was der Elektriker euch erzählt und Missverständnisse zu vermeiden.
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Warnung: Arbeiten selbst an Niederspannung (<=1kV AC (Wechselstrom) oder <=1,5kV DC (Gleichstrom)) die keine Kleinspannung ist (je nach Definition <=50V AC oder <=120V DC oder auch kleinere Werte) bitte nicht selbst machen, sondern Elektrofachkräften überlassen! Lebens-, Brand- und Versicherungsärger-Gefahr!

Dieser Artikel basiert auf meinen Informationen, die ich aus dem Internet, von verschiedenen Elektrikern und vom Stromnetzbetreiber habe. Bitte kommentieren, wenn was nicht stimmt.

Hinweis: An verschiedenen Stellen schreibe ich "Vermieter". Falls es sich um ein Haus mit Eigentumswohnungen handelt, ist an diesen Stellen aus Sicht des Wohnungseigentümers die Eigentümerversammlung gemeint. Und wenn man ein komplett eigenes Haus bewohnt natürlich dessen Eigentümer ;-)

Verbot z. B. in der Tiefgarage Akkus zu laden wegen Ausgasungen?
In Tiefgaragen kann es ein Verbot geben Akkus zu laden. Z. B. normale Blei-Akkus wie man sie aus den meisten Autos kennt (nicht Blei-Gel) gasen in der Tat beim Laden ungesunde Dinge aus. Bei heutigen E-Auto-Akkus ist das kein Problem. Allerdings haben auch die oft noch einen Blei-Akku zusätzlich drin. Sind die selben wie bei einem reiner Verbrenner auch. Der wird aber auch geladen, soland man mit einem Verbrenner durch die Garage fährt. Wie lange der Blei-Akku in einem E-Auto in der Praxis geladen wird, weiß ich nicht. Theoretisch müsste er fast ständig aus dem Antriebsakku geladen werden, sodass der Blei-Akku nur sehr kurz laden sollte, weil er sehr schnell ganz voll ist?
Mit dem Vermieter vorher klären bzw. zunächst in den Mietvertrag schauen.

An Platz für Datenleitungen denken
Viele Förderprogramme verlangen schon heute, dass Lademöglichkeiten zukünftig durch den Stromnetzbetreiber steuerbar sein sollen. Dazu werden meist Datenleitungen benötigt, da Funk nicht immer zuverlässig ist. Die Datenleitungen würde ich erst legen lassen, wenn’s konkret wird. Aber ich würde entsprechende Leerrohre vorsehen bzw. Abtrennungen zu den Stromkabeln in Kabelschächten. Sprecht den Elektriker darauf an.

Bestandsschutz - möglicherweise muss mehr gemacht werden als ihr denkt
Elektrische Anlagen genießen normalerweise Bestandsschutz. Erst wenn an einem Teil was geändert werden soll, kann es passieren, dass noch mehr auf den Stand der Technik gebracht werden muss. Ein Elektriker kann euch mehr dazu sagen. Nur damit ihr schon mal darauf vorbereitet seid, dass der Elektriker nicht immer einfach so eine Leitung dazuklemmen kann.

Wie soll die Leitung ungefähr verlaufen? An die Rechte anderer Bewohner denken!
Neue Regelungen hin oder her, wonach euch nicht einfach so das Recht verwehrt werden kann auf eigene Kosten einen Stromanschluss am Auto-Stellplatz errichten zu lassen. Auch die anderen Bewohner haben Rechte. Selbst der Vermieter kann nicht mal eben kommen und sagen "Hab gerade einen Handwerker da, wir müssen bei Ihnen in die Wohnung/Garage rein, machen Sie gefälligst auf!". Wie das rechtlich ist wenn ein Mieter auf eigene Kosten was machen lassen will wozu z. B. erforderlich ist, dass man eine eigene Stromleitung durch eine fremde Garage legen darf, konnte ich nicht herausfinden. Im Zweifelsfall ist man auf die Kooperation der Betroffenen angewiesen. Selbst wenn der Vermieter sowas machen lassen will, muss einige Spielregeln beachten, z. B. den Termin rechtzeitig ankündigen. An diese Regeln würde ich mich auch als Mieter halten, wenn ich Handwerker beauftragen möchte, insb. wenn sie Zugang zu fremden Räumen brauchen. Auf die Details möchte ich hier nicht eingeben. Gibt im Internet viele Quellen. Wobei auch vieles auf den Einzelfall ankommt.
Zuerst würde ich aber mit dem Elektriker reden, was er vom angedachten Kabelverlauf hält.

Leerrohre
Apropos Vermieter: Vielleicht bekommt man den Vermieter dazu auf eigene Kosten Leerrohre, ggf. Kernlochbohrung & Co. zu verlegen, wo auch alle anderen bei Bedarf ihre Kabel reinlegen lassen können? Das würde die Kosten für die eigene Installation verringern. Kann aber etwas dauern, bis der Vermieter das installieren hat lassen.

Aber auch wenn man es selbst bezahlen muss, hat ein Leerrohr den Vorteil, dass man bei Bedarf leichter eine neue Leitung einziehen kann. Z. B. wenn man im Haus die Wohnung gewechselt hat und nun das Kabel für den Anschluss an den nun zuständigen Stromzähler etwas zu kurz ist.

Zurück zum Thema wie die Leitung nun verlaufen soll. Sehr wahrscheinlich kommt mehr als eine der genannten Verlegearten zum Einsatz. Idealerweise zunächst Leerrohre verlgen, dass man auch wenn unerwarteterweise die Leitung getauscht oder eine weitere Leitung dazugelegt werden muss man weniger Arbeit hat.

In der Erde: Sehr unauffällig, manipulationssicher und nicht so anfällig für Blitzeinschlag wie z. B. eine Leitung auf einem Garagendach.
Die Leitung bzw. das Leerrohr zu vergraben und die Oberfläche wieder in den vorherigen Zustand zu bringen, kann man theoretisch selbst machen, ist aber sehr aufwändig. Insb. beim Graben aufpassen keine anderen Leitungen zu beschädigen! Idealerweise hat man einen Leitungsplan. Aber auch die sind nicht immer aktuell.
Zu beachten wäre z. B. bei Pflastersteinen, dass man schon wissen muss was man tut, damit alles wieder schön zusammenpasst. Außerdem kann man bei nicht fachgerechten Setzen der Steine Stolperfallen schaffen -> Haftungsrisiko bei Verletzungen wenn jemand dort stürzt.
Desweiteren wird in der Hauswand vermutlich eine Kernlochbohrung benötigt, die ein paar 100EUR kosten kann.
Bei Hochwasser kann aber auch das Wasser im Leerrohr stehen.
Da hier der Arbeitsaufwand hoch ist, lohnt es sich hier finanziell am ehesten selbst ein dickes Leerrohr mit möglichst großen Radien (wo eine Kurve nötig ist) zu verlegen. Das bedeutet aber auch, dass es von Heimwerkern am meisten Wissen und Kondition erfordert, also besonders schwierig ist. Einerseits um das Loch korrekt zuzuschütten (z. B. sollte um das Rohr Sand sein der dann verdichtet wird, weil gröbere Materialien das Rohr beschädigen können und ohne Verdichtung sich alles noch stärker absenken wird) und andererseits wegen der erwähnten Stolpergefahr wenn man z. B. den Weg darüber wiederherstellt.
Würde sowas nur selbst machen, wenn eben nicht der Vermieter zahlt und man einen Bekannten hat, der vom Fach ist und auch helfen würde. Und natürlich nach Absprache mit dem Elektriker wieviel Platz vorgesehen sein soll auch für zukünftige Stromkabel bzw. getrennt davon Datenkabel und die die Radien sein sollten. Bei Abwasserrohren

Aufputz: Eher günstig, aber sehr auffällig und relativ leicht manipulierbar, wenn euch jemand den Strom abstellen will. Kann zudem z. B. beim Aufhängen bzw. Aufstellen von Regalen an der Wand im Weg sein.
Eher günstig bedeutet auch, dass es sich eher nicht lohnt als Heimwerker hier Vorarbeiten zu machen.

Unterputz: Teurer bzw. aufwändiger als Aufputz, aber unauffällig wenn es richtig gemacht wurde. Etwas schwerer manipulierbar. Aufgrund der Unauffälligkeit besteht eine gewisse Gefahr, dass jemand bei anderen Arbeiten z. B. ungewollt in die Leitung reinbohrt. In Innenräumen muss ggf. nach der Verlegung der Leerrohre bzw. des Kabels falls kein Leerrohr verwendet wird frisch tapeziert werden.
Es gibt z. T. Wände in denen Stahlmatten sind. Das kann Schlitze machen um Rohre reinzulegen massiv erschweren oder unmöglich machen. Auch nicht so ideal für Heimwerker.

Gilt übrigens auch für das Durchbohren solche Wände, auch wenn der Rest Aufputz ist.

Bei allen Verlegearten gilt: Falls ihr Leerrohre, Kabelpritschen & Co. selbst montieren wollt, unbedingt vorher mit dem Elektriker über die Durchmesser des Rohrs und Biegeradien sprechen! Die Biegeradien hängen von der Art der Leitung ab. Je enger der Biegeradius, desto schwerer kann man auch die Kabel nachher einziehen, insb. wenn es nicht das erste Kabel im Rohr ist. Je nach dem kann auch das Kabel Schaden nehmen.
Konkretes kann der Elektriker erst sagen, wenn er genau weiß was ihr am Ende alles angeschlossen haben wollt, siehe weiter unten.

Stromzählerschrank-Check
Ein paar Punkte zu eurem Stromzähler bzw. dem Schrank in dem er sich befindet, die ihr wissen solltet, weil es Vorarbeiten oder absehbare Änderungen bedeuten kann.
Ggf. müsst ihr euch erkundigen, wie ihr Zugang zum Stromzählerschrank bekommt.

1. Es gibt Fälle, wo in der Wohnung nur eine Phase habt, weil ihr keinen Drehstromzähler habt, sondern nur einen 1phasigen Wechselstromzähler. Es dürften dann in der Summe nicht mal 11kW möglich sein. Bei modernen Stromzählern wie z. B. meiner "modernen Messeinrichtung" (so die offizielle Bezeichnung) sieht man das sie im 1phasigen Modus arbeitet daran, dass im Display statt "L1 L2 L3" nur "L1" steht, auch wenn der Sicherungskasten eurer Wohnung aussieht als wäre alles 3phasig. Zumindest mein Stromnetzbetreiber bietet das Handbuch des Stromzählers auf seiner Webseite zum Download an. Evtl. findet man es auch beim Stromzähler-Hersteller.
Vorsicht, es gibt Elektriker, die das bei der Erstbeschauung nicht prüfen! Unbedingt darauf bestehen, dass er kurz im Stromzählerschrank nachschaut! Aber nicht selbst was aufschrauben wodurch stromführende Teile freilegt werden! Gefahr eines lebensgefährlichen elektrischen Schlags!
Generell würde ich dem Elektriker bei der Erstbeschauung die Frage stellen, ob mein Stromzähler wirklich 3phasig ist. Im besten Fall muss ein bisschen was umgebaut werden, damit zumindest das E-Auto mit 11kW versorgt werden kann. Für diese Änderung wird eine vorherige Genehmigung durch den Stromnetzbetreiber benötigt, was etwas dauern kann. Die Beantragung und die Änderung macht euer Elektriker auf eure Kosten. Am besten vorher(!) mit dem Vermieter reden, ob er die Kosten übernimmt. Dann muss das auf seinen Namen laufen. Im dümmsten Fall könnt ihr 11kW vergessen, weil die komplette Elektrik im Haus erneuert werden müsste. Das könnte evtl. unter "unzumutbar" für den Vermieter fallen, auch wenn ihr laut den neuen Regelungen eigentlich einen Anspruch habt. Wobei man vorher evtl. auch noch über einen getrennten Hausanschluss nachdenken sollte, siehe nächstes Kapitel.

2. Es kann leicht Missverständnisse geben, wenn die Beschriftung der Stromzähler, Hauptschalter, etc. nicht aktuell ist bzw. nicht euren Namen enthält. Achtet darauf, dass alles eindeutig ist. I.d.R. will der Stromnetzbetreiber aber keine Aufkleber auf dem Stromzähler selbst! Drumherum sollte aber genug Platz sein. Post-its fallen übrigens relativ leicht herunter, wenn man drankommt, insb. wenn der Untergrund nicht 100%ig sauber ist. Evtl. den Teil eines Post-its abschneiden, der auf beiden Seiten keinen Kleber hat und nur den Teil mit Kleber verwenden.

3. Wenn ihr z. B. >6Mh/Jahr benötigt oder Solarstrom einspeisen wollt und verschiedenes mehr, dürft ihr keine moderne Messeinrichtung verwenden, sondern müsst ein intelligentes Messsystem verwenden. Euer Stromnetzbetreiber kommt auf euch zu, wenn es soweit ist. Z. B. die Solarstrom-Einspeisung muss meines Wissens ohnehin (an-)gemeldet werden bevor man loslegen darf. Der Wechsel an sich ist bei den meisten Messstellenbetreibern kostenlos. Aber es darf danach für die Strommessung mehr Geld verlangt werden, die jährlich abgerechnet wird. Alle diese Tarife sind gesetzlich gedeckelt.
Ab 2021 darf übrigens der Eigentümer des Stromanschlusses bestimmen, wer Messstellenbetreiber ist. Mehr Infos siehe z. B. https://www.motor-talk.de/.../...ten-messsysteme-beginnt-t6796835.html

4. Falls es warum auch immer ein eigener Stromzähler für die eigene bzw. mehrere Lademöglichkeiten geben soll, braucht dieser einen freien Platz im Zählerschrank. Sonst müsste der Zählerschrank erweitert werden.
Für steuerbare Lasten (z. B. wenn die Wallbox vom Stromnetzbetreiber gesteuert werden soll) braucht man beim Stromzähler noch etwas mehr Elektronik und eine Antenne, die aber vermutlich im Keller keinen Empfang hat.

Ein zusätzlicher Stromanschluss bzw. das "Aufbohren" des vorhandenen Stromanschlusses ist nochmal ein ganz eigenes Thema. Werde im nächsten Artikel am Rand etwas genauer darauf eingehen. Da sind einige Zahlen im Spiel, die wegen der Übersichtlichkeit bzw. den Zusammenhängen nahe beieinander sein sollten.

Der Hauptfokus in dieser Artikelreihe soll aber der Fall sein, in dem die Lademöglichkeit einfach an den Stromzähler der Wohnung dazugeklemmt wird.

Im nächsten Artikel soll es nun wirklich um die elektrischen Komponenten gehen.

Bis dann!

notting

Wieviel Ladeleistung brauche ich?

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Hallo!

Im vorherigen Artikel habe ich bereits erklärt welche Ladeleistungsstufen es so gibt bzw. warum sie unter gewissen Umständen nicht voll ausgereizt werden können -> https://www.motor-talk.de/.../...leistungsstufen-gibt-es-t6999299.html

Da ihr das nun wisst, habt ihr es in diesem Artikel leichter abzuschätzen wieviel Ladeleistung ihr braucht. Zugegebenermaßen stehe ich noch selbst vor der Kaufentscheidung. Daher werde ich in diesem Artikel lediglich meine Überlegungen wiedergeben. Konnte es bisher praktisch leider nicht testen.
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Warnung: Arbeiten selbst an Niederspannung (<=1kV AC (Wechselstrom) oder <=1,5kV DC (Gleichstrom)) die keine Kleinspannung ist (je nach Definition <=50V AC oder <=120V DC oder auch kleinere Werte) bitte nicht selbst machen, sondern Elektrofachkräften überlassen! Lebens-, Brand- und Versicherungsärger-Gefahr!

Auch Leute die bereits E-Autos fahren können gerne ihre Erfahrungen in die Kommentare posten. Allerdings bitte ich dabei zu berücksichtigen, dass die Art des E-Autos (rein elektrische Reichweite und Ladeleistung ist insb. Sehr unterschiedlich), das Nutzungsprofil des eigenen Autos und die Randbedingungen wie z. B. Lademöglichkeiten in der Nähe der Wohnung, beim Arbeitgeber, beim Einkaufen und auch sonst extrem unterschiedlich sein können.

Vorab: Wie in den vorherigen Artikeln erwähnt empfehle ich euch möglichst mind. einen 11kW-Anschluss machen zu lassen. Das gilt vor allem wenn ihr ohnehin einen Stromanschluss machen lassen müsst, weil ihr absolut keine Lademöglichkeit habt, d.h. auch keinerlei Steckdose wo man ein mobiles EVSE anschließen kann. Der Preisunterschied zu weniger Leistung ist meist gering, vor allem im Verhältnis zu Mehr-Leistung. Werde das in dem Folgeartikel mit den elektrischen Komponenten die für so eine Installation benötigt werden genauer erläutern.

Vermutlich kurz nach Weihnachten gibt’s einen Artikel über die nötigen Komponenten.

Ende der Vorworte ;-)
Kommen wir nun zum Hauptteil dieses Blog-Artikels. Bisher habe ich meist "E-Auto" geschrieben und meiste damit auch PHEV (Hybride die man in engen Grenzen auch mit Strom aus dem Stromnetz fahren kann). Weil diese einen Tank haben der schnell befüllt werden kann und die meisten Lader in PHEV nur 3,6kW können, möchte ich mich in diesem Artikel eher auf BEV konzentrieren (können nur mit Strom aus dem Stromnetz fahren). Kann aber nicht ausschließen, dass in naher Zukunft auch die Ladeleistungen und elektrischen Reichweiten von PHEV steigen, sodass dieser Artikel für sie relevanter wird.

Im weiteren gehe ich davon aus, dass ihr euch schon ein Fahrzeug ausgesucht habt, was auch unter ungünstigeren Umständen (schlechtes Wetter, höhere Geschwindigkeit, älterer Akku usw.) sicher genügend Reichweite bietet.

Wieso nicht einfach den Verbrauch aus dem Bordcomputer nehmen und fertig?
Manche werden sich nun fragen: Ich nehme den Verbrauch aus dem Bordcomputer, überlege wie lange mein Autos im schlimmsten Fall daheim herumsteht wo es an meiner Lademöglichkeit laden kann und zack habe ich die benötigte Ladeleistung. So einfach ist es leider nicht. Wir müssen uns zuerst klar machen, welche Messwerte was genau beinhalten.

1. Den ersten und wichtigsten Verbrauchsanteil bei der Nutzung von E-Autos habe ich bereits genannt. Es ist natürlich die Energie, die zum Fahren aus dem Akku entnommen wird. Dieser Wert (der sich durch Ladevorgänge beim Fahren durch Rekuperation entsprechend verringert) wird auch meist schön im Bordcomputer angezeigt. Der Verbrauch hängt ähnlich wie beim Verbrenner u.a. vom Wetter und dem Strecken- bzw. eurem Fahrprofil ab. Eine Probefahrt findet leider meist nicht unter ziemlich ungünstigen Umständen statt. Etwas Reserve für Fälle mit höherem Verbrauch z. B. auf der Autobahn schadet nicht. Bzw. Eine Autobahnfahrt sollte bei der Probefahrt auf jeden Fall eingeplant werden.

Klimatisierung von Innenraum und Akku – den angenehm temperierten Innenraum und Akku möglichst "fertig" mitnehmen, nicht in elektrischer Form
2. Ach ja, wollt ihr, dass die Klimatisierung für angenehme Temperaturen im Innenraum sorgt? Beim Verbrenner hat man nach einer kurzen Zeit wenn das Auto einigermaßen ohne anzuhalten fahren kann viel Abwärme die man nutzen kann, wenn es kalt ist. Spätestens im Sommer ist es Energieverschwendung. Elektromotoren machen bei weitem nicht soviel Abwärme wie E-Motoren mit ähnlicher Dauerleistung. Hm, dann muss wohl elektrische Energie zum Heizen und Kühlen des Innenraums verwendet werden. Übrigens hat auch der Akku sein Wohlfühl-Temperaturfenster, in dem die chemischen Reaktionen optimal ablaufen. D.h. auch dieser will beheizt bzw. gekühlt werden.
Das alles benötigt zumindest wenn die aktuelle Temperatur weit außerhalb des Soll-Fensters ist auch ein paar kW. Danach hält sich der Verbrauch in Grenzen.

Idealerweise lasst ihr das BEV vorklimatisieren bevor ihr losfahrt während es am Stromnetz hängt. Wenn die Energie für die Klimatisierung bis die Soll-Temperatur erreicht wurde nicht aus dem Akku geholt werden muss, verringert die Klimatisierung die Reichweite nicht so stark. Aber die Energie muss trotzdem zunächst von außen ins Auto gelangen, entweder mit oder ohne Umweg über den Akku.
Je nach Größe des Fahrzeugs und Temperaturunterschied sind das soweit ich das gelesen habe vllt. 1-3kWh für den Innenraum. Aber auch der Akku bzw. die chemischen Prozesse die dort ablaufen müssen auf Wohlfühl-Temperatur sein damit man die eigentlich vorhandene Kapazität besser nutzen kann. Am Ende werdet ihr es sehr wahrscheinlich ausprobieren müssen wieviel das z. B. bei Kurzstrecken-Fahrten mit kalten Auto ausmacht, wie bei Verbrennern auch. Deswegen lieber immer etwas Ladeleistungsreserve einplanen.
Leider gibt’s auch Fahrzeuge, die trotz Anschluss am Stromnetz aus dem Akku klimatisieren. Sollte ein Software-Bug sein.

Falls ihr konkreteres wissen wollt, gibt’s zum Thema BEV-Klimatisierung ein Video, wo das u.a. an ID.3 mit und ohne Wärmepumpe gemessen wurde. Habt aber im Hinterkopf, dass beim ID.3 die Software noch nicht fertig ist. Dadurch können seltsame Dinge passieren. Wird im Video auch erwähnt. Link: http://www.youtube.com/watch?v=Zf-ikz0wrls

Umwandlungsverluste - sind daheim meist gering
3. Apropos Umweg über den Akku: Jede Umwandlung von Energie bringt Verluste mit sich. In manchen Fällen ist das eher vernachlässigbar wenig. Mit steigendem C-Faktor sinkt die Effizienz. Unter https://batteryuniversity.com/.../...nergy_efficiency_with_the_battery wird von einer Energieeffizienz zwischen 99% bei 0,05C und 97% bei 0,5C berichtet. Der C-Faktor ist das Verhältnis zwischen Ladeleistung und Kapazität und stellt quasi den Stressfaktor für den Akku dar. Beispiel: 40kW die in einen 20kW-Akku hineinfließen bedeutet 2C.
Gegen Ende des Ladevorgangs wird die Ladeleistung meist reduziert. Das sieht man einerseits meist daran, dass die Hersteller nur einen Wert von 0...20% bis z. B. 80% angeben. Andererseits gibt’s insb. für DC-Ladung Ladekurven. Hierbei geht es meist um viel höhere Leistungen als bei Typ2. In https://www.motor-talk.de/.../...schnell-wie-man-meint-2-t6919534.html sammle ich Links zu entspr. Kurven. Es gibt auch einen Vorgänger-Artikel mit noch mehr Kurven: https://www.motor-talk.de/.../...o-schnell-wie-man-meint-t6300850.html

Heutige Akkus sind meist so groß, dass 11kW für sie kein Problem sind. Wenn in einen Akku am Ende 20kWh hineinbekommen hat, bedeutet übrigens ein Wirkungsgrad von 97% einen "Verlust" ggü. 100% Wirkungsgrad (die nie erreicht werden) von ca. 0,6kWh. 0,5C bei 11kW Ladeleistung würde bedeuten, dass es sich um einen 22kWh-Akku handelt. Größerer Akku -> geringerer C-Faktor -> geringere "Verluste". PHEV-Akku die meinst viel kleiner sind (ca. 10kWh), werden oft mit max. 3,6kW geladen, auch an einem 11kW-Anschluss. Also auch deutlich weniger als 0,5C.
Das Wort "Verlust" ist hier in Anführungszeichen, weil es so wie ich es verstanden habe in der Praxis auch im Frühling und Herbst häufiger Situationen geben kann, wo diese Abwärme selbst bei 0,5C die Akku-Heizung falls die gerade gewünscht ist beim Ladevorgang unterstützen dürfte. Die Akku-Klimatisierung müsste also weniger heizen oder zumindest nicht mehr kühlen. Weiter oben habe ich ein Video zur BEV-Klimatisierung verlinkt. Dort wird auch das Temperaturfenster des dortigen Akkus angesprochen.

Vorsicht bei Prospektangaben zu Ladezeit und -leistung, auch bei <=11kW
4. Wenn ich nun z. B. in die Preisliste eines Renault Zoe mit 52kWh-Akku schaue und Nenn-Ladeleistung mit der angegebenen Zeit von 0 auf 100% Ladezustand multipliziere:
2,3kW * 34,5h = 79,35kWh
11kW * 6,6h = 66kWh
Huch, bei höherer Ladeleistung komme ich auf weniger Energie die dem Stromnetz entnommen wurde und das obwohl ich vorhin geschrieben habe, dass niedrigere C-Faktoren für effizienteres Laden sorgen?!
Was man bei den gerade genannten Werten dazusagen muss: Wenn der Akku ganz leer ist wird auch bei so niedrigen C-Faktoren natürlich nicht zwangsläufig sofort mit der vollen Nennleistung geladen, vor allem bei höheren Nennleistungen. Selbiges auch kurz vor Ende (Drosselung der Ladeleistung). Dann müsste aber eine höhere Ladeleistung einen höheren Stromverbrauch bedeuten, weil je höher die Spitzen-Ladeleistung ist, desto größer ist der Unterschied zur gedrosselten Leistung am Anfang und Ende. Die oben berechneten Werte zeigen aber ein genau umgekehrtes Bild und zwar sehr deutlich.

Durch das E-Auto verursachte unnötige "blinde" Ladeleistungsbremser in der Leitung vermeiden
5. Es gibt aber noch einen Faktor, der bei diesem Wert der theoretischen Energie-Entnahme aus dem Stromnetz basierend auf dieser Formel hineinspielt. Habe ihr schon mal den Begriff "Blindleistung" gehört? Blindleistung ist vereinfacht gesagt ein Anteil von Leistung in der Stromleitung, die nur sinnlos zwischen euren Geräten und dem Kraftwerk hin- und herpendelt. Wenn ihr nur einen Heizdraht, also einen rein ohmschen Widerstand anschließt, habt dir das Problem nicht. Aber sobald ihr Induktivitäten (z. B. einen E-Motor, der zwangsläufig Spulen hat) oder Kapazitäten (z. B. Kondensatoren, die euch helfen sauberen Gleichstrom zu bekommen damit insb. Digitalelektronik sauber funktioniert) anschließt erzeugt ihr Blindleistung. In beiden Fällen wird im Verlauf der sinusförmigen Spannung immer wieder ein elektrisches Feld (Kondensator) bzw. ein elektromagnetisches Feld (Spule) aufgebaut und wieder abgebaut. Je nach dem wird dementsprechend wieder eine Spannung bzw. Strom zurückgegeben. Da hier Strom und Spannung je nach dem ob es nun eine Kapazität oder Induktivitäten genau andersherum vor- bzw. nacheilen, kann man sich ausrechnen wie die Schaltung sein muss, um die Blindleistung zu reduzieren.
Ein bisschen Blindleistung ist ok, genauer gesagt ein Leistungsfaktor von ca. 0,9...0,95. Also 5-10% Blindleistung. Das streben viele Geräte auch an. Da Induktivitäten und Kapazitäten sich gegenseitig ausgleichen können was Blindleistung angeht, werden sie ggf. zusätzlich eingebaut, auch wenn sie für die eigentliche Gerätefunktion nicht erforderlich sind. Ggf. auch als große Anlagen in Firmen, die sonst wegen zuviel Blindleistung diese in Rechnung gestellt bekommen würden.

Bitte nicht falsch verstehen: Blindleistung wird zum kleineren Teil in Wärme umgesetzt. Aber sie "blockiert" einen Teil der max. möglichen Wirkleistung die über die jeweilige Leitung möglich ist. Suf die Stromrechnung eines Privatkunden wirkt sie sich kaum aus, aber auf das was man effektiv in die Ladebuchse des E-Auto hineinbekommt.
Insb. der 1phasige Lader des Zoe scheint hier ein besonders großes Negativ-Beispiel zu sein wie ich gelesen habe. Die Kompensation muss hinter der Ladebuchse im E-Auto passieren. Ein Wechsel des EVSE bringt daher nicht wirklich was.
Dieser Unterschied bei den in Punkt 4 genannten theoretischen Verbräuchen spricht trotz anderer Faktoren auch dafür, dass es zwischen 1- und 3phasig einen großen Unterschied bei der Höhe der Blindleistung gibt, wobei 3phasig deutlich besser dasteht. Das ist einer der Gründe warum ich empfehle E-Autos 3phasig zu laden, z. B. an einem 11kW-Anschluss.

Wieviel Zeit bleibt in ungünstigen Fällen zum Laden?
6. Überlegt euch, wann ihr abends spätestens ankommt. Macht ihr manchmal z. B. noch ein Umweg um jemanden zu besuchen und dann wollt ihr besonders schnell heimfahren und die Straße ist frei weil es so spät ist etc.?
Mir selbst ist es auch schon passiert, dass ich mir für den Weg zu einer bestimmten Arbeitsstelle einen Benziner gekauft habe und ich kurz danach den Job wechseln musste. Der war aber doppelt soweit von mir entfernt. Da wäre vermutlich ein Diesel besser gewesen. Aber ich habe nur Kettenzeitverträge bekommen, sodass ich mir nie sicher sein konnte, ob sich ein Umzug in diese überteuerte Stadt oder ein Umstieg auf Diesel lohnt, der wiederum mit Wertverlust des Benziners beim Weiterverkauf verbunden ist.
Aber der Ladevorgang kann durchaus z. B. durch irgendwelche Störungen im Stromnetz auch mal unterbrochen werden. In diesem Fall kann theoretisch passieren, dass wenn der Strom wieder da ist eine Komponente einfach nicht mehr mitspielt. Ihr kennt das vielleicht mit alten Computern, die nur noch richtig booten wenn sie warm sind (ausgetrocknete Elkos (Elektrolytkondensatoren) die die Spannung nicht mit richtig glätten und deswegen die Digitalelektronik spinnt). Oder es liegt an der Software im Auto die aufgrund eines Bugs nicht einfach weiterladen lässt. Oder die Software hat Sicherheitslücken über die der Ladevorgang E-Auto-seitig unterbrochen wurde. Selbst BMW wurde schon dabei erwischt, dass sie die Autos unverschlüsselt mit dem Internet haben sprechen lassen um die Fernsteuer-Funktionen in der App zu realisieren. Das erleichtert Hacker-Angriffe massiv. Und selbst wenn man verschlüsselt gibt’s meist Sicherheitslücken, die man ausnutzen kann.
Oder oder oder ...
Auch möchten sich die Stromnetzbetreiber vorbehalten gezielt den Ladevorgang von E-Autos zu unterbrechen, aktuell bis zu 2h -> https://www.heise.de/.../...ndenlang-unterbrechen-koennen-4975853.html
Auch deswegen gelten heute viele Förderungen nur, wenn das EVSE darauf vorbereitet ist vom Stromnetzbetreiber steuerbar zu sein.
Allerdings hoffe ich, dass zumindest mobile EVSE an 11kW-Anschlüssen ohne Steuerung durch den Stromnetzbetreiber legal bleiben.

Kurz: Ich würde mögliche Ausfallzeiten beim Laden mit berücksichtigen. Auch wenn der Plan B theoretisch sein kann, dann morgens auf dem Weg zur Arbeit oder heim schnell noch eine Schnellladesäule zu benutzen, wenn der Akku zu leer ist. Schnellladesäulen machen wie bei den Lade-Leistungsstufen erklärt nur Sinn wenn der Akku recht leer ist, weil sonst das Auto die Ladeleistung zu sehr bremst. Ist aber viel teurer als daheim.
Zudem: Da solche Probleme oft eine größere Anzahl von Stromanschlüssen bzw. Fahrzeugen in der selben Gegend betreffen dürften, wäre ich mir nicht so sicher, dass man auch an einer Schnellladesäule laden kann - falls es nicht ganz blöd läuft und die in dem Moment auch keinen Strom haben...
Zudem ist man auf die jeweilige max. mögliche Ladeleistung begrenzt. Nur 50kW-Lader auf dem Weg, dein BEV könnte aber viel mehr? Pech gehabt.
Wobei das auch nicht hilft, wenn z. B. genau eine der letzten Leitungen auf dem Weg zu eurem Haus kaputt geht. Z. B. wenn irgendeine Firma irgendwo baggert und dabei ein "Volltreffer" gelandet wird. Da kann der Stromnetzbetreiber meist nicht mal eben was umschalten. Da hilft im Zweifel nur einen ausreichend großen Akku zu haben, der einen auch noch über den nächsten Tag bringt oder einen Verbrenner den man spontan benutzen. Wobei sich in so einem Problemfall natürlich auch alle auf die Car-Sharing-Fahrzeuge stürzen können. Wäre genauso schlecht wie überlaufene Schnelllade-Säulen.

Fazit
Ihr seht, es gibt viele Faktoren, die die nötige Ladeleistung beeinflussen. Aber leider kann man kaum konkrete Formeln nennen. Bleiben konkrete Messungen für das jeweilige Modell unter verschiedenen Randbedingungen wie Umgebungstemperatur. Bei Probefahrten hat man leider oft nicht eher reichweitenreduzierende Umstände wie eine frei Autobahn, sehr kaltes oder sehr heißes Wetter oder die Zeit das Auto 8-9h auf einem Parkplatz kalt werden zu lassen um einen Arbeitstag zu simulieren. Deswegen immer ein bisschen Reserve nicht nur bei der Reichweite, sondern auch bei der Ladeleistung einkalkulieren.
Es gibt im Internet viele verschiedene Ladekurven-Messungen, die oft auch z. B. von E-Auto-Youtubern gemacht werden.
Es ist aber auch irgendwo eine Einstellungssache wieviel Risikobereitschaft man hat bzw. wie schnell der Job weg ist, wenn man mal zu spät kommt. Oder was komplett unverschuldete Jobwechsel angeht wodurch man evtl. pro Tag mehr Strom verbraucht als vorher. Sowas kann heute z. B. "dank" Kettenzeitverträgen leider schnell passieren.

Hoffe ich konnte euch eine grobe Orientierung geben, wo man überall hinschauen muss. Wie eingangs erwähnt sollte man ohnehin mind. einen 11kW-Anschluss machen lassen und den auch voll ausreizen. Das erschlägt schon mal viele Anwendungsfälle. Aber leider nicht alle.

Im nächsten Artikel geht’s um die elektrischen Komponenten die man zu Hause für eine Lademöglichkeit braucht. Vielleicht habt ihr schon sogar in irgendeiner Form einen Stromanschluss in der Garage. Aber Vorsicht, nur mal kurz einen Staubsauger oder einen elektrischen Grill anzuschließen ist was ganz anderes als die Nenn-Ladeleistung über viele Stunden fast auszulasten.

notting

Welche Ladeleistungsstufen gibt es?

[notting]

Mit welcher max. Leistung würdet ihr gerne euer E-Auto(s) daheim laden können? (ggf. Wert aufrunden)

• 2,3kW 1phasig
• 3,6kW 1phasig
• 7,2kW 1phasig
• 7,2kW 2phasig
• 11kW 3phasig
• 11kW DC
• 22kW 3phasig
• 22kW DC
• >22kW 3phasig
• >22kW DC

Abstimmen

Logo Welche Ladeleistungsstufen gibt es

Hallo!

In diesem Blog-Artikel soll es darum gehen, welche Ladeleistungsstufen es gibt. Das wird euch vermutlich die Arbeit erleichtern wenn es in einen der Folgeartikel darum geht zu überlegen wieviel Ladeleistung ihr braucht.
Im vorherigen Blog-Artikel habe ich ein paar elektrische Grundlagen erklärt. Diese sollte man kennen bevor man diesen Artikel liest -> https://www.motor-talk.de/.../...-von-lademoeglichkeiten-t6995952.html
In den Folgeartikeln wird’s u.a. eine Übersicht über die elektrischen Komponenten geben die man so braucht bevor man überhaupt ein EVSE anschließen kann. Es geht dabei nur darum schon etwas Bescheid zu wissen wenn ihr mit dem Elektriker darüber redet, was ihr haben wollt.
[mehr]

Warnung: Arbeiten selbst an Niederspannung (<=1kV AC (Wechselstrom) oder <=1,5kV DC (Gleichstrom)) die keine Kleinspannung ist (je nach Definition <=50V AC oder <=120V DC oder auch kleinere Werte) bitte nicht selbst machen, sondern Elektrofachkräften überlassen! Lebens-, Brand- und Versicherungsärger-Gefahr!

Bin selbst noch in der Informationsphase, sowohl was die Wahl des BEV als auch die Wahl der EVSE angeht. Gerne könnt ihr euer Wissen und eure Fragen in den Kommentaren mitteilen.

Vorweg: 11kW ist i.d.R. relativ einfach machbar, wo auch 3,6kW machbar ist. Es ist i.d.R. nicht viel teurer als 3,6kW, vor allen Dingen im Verhältnis zur Mehr-Leistung. Und man sollte aus verschiedenen Gründen ohnehin immer Reserve haben. Deswegen sind 11kW meine Mindest-Empfehlung. Mehr als 11kW um ein E-Auto zu laden wird aber meist schwierig. Werde in einem der Folgeartikel genauer darauf eingehen.

Zunächst einmal ein Überblick, was es so alles an Stecker und Lademodi gibt. Dadurch habt ihr eine grobe Übersicht welche Leistungsstufen es gibt. Das erleichtert später die Rechnerei, weil es reicht zu wissen in welcher der Stufen man sich bewegt.

Typ2 - AC-Ladung
Typ2 (vollständig: IEC 62196 Typ 2, auch Mennekes-Stecker genannt) findet man an praktisch allen E-Autos.
Link zum Wikipedia-Artikel mit Abbildung des Steckers: https://de.wikipedia.org/wiki/IEC_62196_Typ_2
Im Grunde ist das der bekannte CEE-rot-Drehstromstecker, der speziell modifiziert wurde. Einerseits wurde eine mechanische Verriegelung vorgesehen damit Dritte nicht so einfach den Stecker während dem Laden herausziehen können. Andererseits wurde er elektrisch erweitert um abfragen zu können wieviel Strom die EVSE abgeben kann. Das verhindert, dass Leitungsschutzschalter auslösen und somit überhaupt kein Strom mehr fließt. Allerdings gibt’s meines Wissens in der Praxis keine nicht-E-Auto-herstellereigenen Ladesäulen die darüber >44kW abgeben können. Und auch das Angebot an E-Autos mit >22kW Typ2 ist äußerst übersichtlich. Meines Wissens gibt’s keine Neuwagen mehr mit >22kW Typ2.
Die mir bekannten am langsamsten ladenden nennenswerten Serien-E-Autos schaffen über Typ2 nur 3,6kW (falls nicht bei vorliegen bestimmter Gründe die ich in einem der Folgeartikel noch erkläre das EVSE noch weiter bremsen sollte).
Dazwischen gibt’s einige Stufen, die einerseits verschiedene Anzahlen der 3 Phasen verwenden und andererseits verschieden hohe maximale Ströme.
Im Idealfall wird der Stromanschluss symmetrisch belastet. Wie im Artikel mit den elektrischen Grundlagen erklärt bedeutet das die Nutzung aller 3 Phasen mit jeweils dem gleichen Strom. Übliche Stufen sind hier 11kW (16A) und die bereits erwähnten 22kW (32A) bzw. 43kW (63A, kann man auch auf 44kW runden ;-)).

Modell-Beispiele für 43kW:
- bestimmte Motorisierungen älterer Renault Zoe.

Modell-Beispiele für 22kW:
- alle Zoe (können teilweise noch mehr, s.o.)
- ältere Smart mit der entsprechenden Option
- ältere Tesla Model S mit der entsprechenden Option
- ziemlich neu beim Audi etron als Option
- der kommende Renault Megane eVision (als Option?)
- der kommende Nissan Ariya (als Option?)

Modell-Beispiele für 11kW:
Gibt zuviele als das es Sinn macht hier was aufzulisten :-)
Teilweise gibt’s aber auch 11kW nur als Option bzw. erst ab einem gewissen Facelift.

Am Rande sei noch z. B. das Tesla Model S erwähnt wie es seit einigen Jahren gebaut wird. Dort gibt’s "nur" noch 16,5kW Serie und keine Option. Diese Leistung kann man meines Wissens an den vielen Typ2-22kW-Ladesäulen problemlos ausreizen, auch wenn ein E-Auto mit 22kW natürlich nochmal deutlich schneller laden würde. Auf jeden Fall sind 16,5kW deutlich mehr als 11kW.

Z. B. 7,2kW sind nicht unbedingt gleich 7,2kW
Von E-Autos die über Typ2 schneller laden als andere zu E-Autos die langsamer laden als erwartet. Habt ihr schon mal Fälle mitbekommen, wo zwei E-Autos nominal mit 7,2kW laden können, aber an ein und der selben Lademöglichkeit das eine mit vollen 7,2kW lädt und das andere mit viel weniger Leistung? Nun sind wir bei E-Autos die das Stromnetz asymmetrisch belasten.

Wie ich bereits im Grundlagen-Artikel angedeutet habe, gibt auch Länder wo 3 Phasen im Gebäude nicht gängig sind. Zudem sind 1phasige Lader mit geringerer Leistung als z. B. 11kW tendenziell billiger. Deswegen sind fast alle AC-Lader mit <=7,2kW 1phasig. Moment, 7,2kW 1phasig bei 230V macht 32A. Hm, ist schon ein recht hoher Strom. Wobei, 32A fließen doch auch bei 22kW 3phasig?
Es ist leider schwierig >16A/Phase zu bekommen. Zumindest wenn man auf allen 3 Phasen >16A will wird's schwer. Dazu mehr in dem Folgeartikel mit den elektrischen Komponenten.
Zudem sind in Deutschland sind Schieflasten >20A nicht gerne gesehen. D.h. die Differenz zwischen der Phase mit dem höchsten und der mit dem niedrigsten Strom darf nicht >20A sein. Theoretisch kann sowas für den Stromnetzbetreiber ok sein. Bei Bedarf mit diesem Kontakt aufnehmen. Solange man die anderen 2 Phasen z. B. mit jeweils 16A belastet gibt’s auch keine zu hohe Schieflast, wenn man 1phasig 7,2kW (=32A) zieht. Aber es ist schwierig das sicherzustellen. Deswegen sind die meisten 1phasigen Lader in Fahrzeugen für den deutschen Markt auf höchstens 20A begrenzt, also 4,6kW.
Nun denken wir kurz an die Lademöglichkeiten mit 11kW, also 3phasig. Dort sind pro Phase max. 16A erlaubt. Folglich bekommt dort auch ein 1phasiger Lader pro Phase (von der er nur eine verwendet) max. 16A. Macht in einem solchen Fall max. 3,6kW bei einem 1phasigen Lader, auch wenn er nominal 32A (7,2kW) kann. D.h. um die 4,6kW nutzen zu können braucht man üblicherweise eine 22kW-Lademöglichkeit.

Doch wie kann es unter solchen Bedingungen nun doch E-Autos geben, die 7,2kW über einen 11kW-Anschluss beziehen können? Tja, das geht nur in dem mehr als eine Phase verwendet wird. Z. B. den VW eGolf gab’s und den ID.3 in der billigsten Ausstattung gibt’s (zukünftig?) meines Wissens auch mit 2phasigem 7,2kW-Lader. Das dürfte aber auch bedeuten, dass sie wo es nur 1 Phase gibt anders als die 1phasigen 7,2kW-Lader nur mit max. 3,6kW laden können. E-Autos mit 2phasigen Ladern sind aber IMHO äußerst selten. Die auch meisten ID.3 dürften mit 11kW-Typ2-Lader ausgestattet werden und dazu noch CCS in verschiedenen Leistungsstufen je nach Akkukapazität.
Kurz: Vom Stromanschluss bzw. der EVSE her kann man für Fahrzeuge mit 2phasigem 7,2kW-Lader getrost 11kW (oder auch mehr) vorsehen. Auf jeden Fall aber 3phasig auslegen, auch wenn sie sie eben nur 2 Phasen nutzen. Man weiß als Außenstehender nicht so einfach, welche beiden Phasen sie genau benutzen. Und ein 5adriges Kabel kostet nicht viel mehr.

Dass man mit 1phasigen Ladern mit max. 3,6...7,2kW laden kann, ist aber auch nicht die ganze Wahrheit. Bei Schuko-Steckdosen wo niemand an ein E-Auto gedacht hat, ist es durchaus normal, dass diese die 3,6kW nicht als Dauerlast aushalten. Deswegen muss die Ladeleistung meist manuell reduziert werden. Sonst kann es unter ungünstigeren Umständen schmoren oder gar zu einem Brand kommen. Das gilt übrigens auch für diverse andere Elektrogeräte mit längerer hoher Stromaufnahme. Dazu werden wir im geplanten Folgeartikel mit den elektrischen Komponenten kommen.

CCS - DC-Ladung
Der andere verbreitete Stecker ist CCS. Das ist in Europa der Schnelllade-Standard.
Link zu Wikipedia-Artikel mit Abbildung des Steckers: https://de.wikipedia.org/wiki/Combined_Charging_System
Im Grunde ist es eine Erweiterung des Typ2-Steckers. Die Erweiterung arbeitet mit nicht mit (Dreiphasen-)Wechselstrom, sondern mit Gleichspannung über zwei Stifte die an der Unterseite ergänzt wurden. Alle mir bekannten E-Autos mit CCS kann man auch über Typ2 laden, wobei hier die Typ2-üblichen Leistungsbeschränkungen gelten, s.o.
Es gibt noch andere in Europa nicht so sehr verbreitete DC-Ladestandards. Der Grundgedanke ist aber in allen Fällen gleich. Die teure Elektronik zum Gleichrichten des Dreiphasen-Wechselstroms bei noch höheren Leistungen (als sie Typ2 praktisch bietet) muss nicht jedes E-Autos mit sich herumschleppen, sondern das wurde in die Ladesäule verlegt. Zudem kann viel feingestufter von außen auch während des Ladevorgangs über die integrierte Datenverbindung dem E-Auto mitgeteilt werden, dass es nur noch weniger Leistung ziehen darf bzw. das E-Auto kann mitteilen wenn es die Ladeleistung erhöhen oder verringern möchte. Dadurch können z. B. an einer CCS-Ladesäule mit insg. 150kW zwei E-Autos angeschlossen werden und immer die max. Leistung ausgereizt werden soweit sie von den E-Autos auch angefordert wird. Wenn eines der E-Autos wegen zu vollem Akku die Ladeleistung reduziert, was oft recht früh geschieht, kann ggf. das andere E-Auto davon profitieren.
Üblicherweise haben öffentliche CCS-Ladesäulen mind. 50kW. Es gibt inzwischen auch recht viele 150kW-Ladesäulen. Die meisten heutigen E-Autos können die auch im Optimalfall nicht ausreizen.
Aber 150kW bei 400V sind doch 375A. Das müssen doch unhandlich dicke Kabel sein?! Die Kabel sind meist gekühlt und deswegen entsprechend dünner. Aber dünn sind sie definitiv nicht.
Was kann man also sonst noch tun um entweder den Strom zu verringern für dünnere Kabel oder bei gleich dickem Kabel mehr Leistung darüber transportieren zu können? Richtig, man erhöht die Spannung. 800V DC bedeutet zwar höhere Sicherheitsmaßnahmen, ist aber immernoch Niederspannung. Wenn wir in den Bereich der Hochspannung kämen, würde alles noch viel aufwändiger werden.
Genau das mit den 800V wird immer häufiger gemacht. Eigentlich bei allen Ladesäulen mit >175kW, z. B. bei Ionity. Diese Ladesäulen können aber meist auch einen 400V-Modus mit entsprechend geringerer Leistung. Da es meines Wissens keine E-Autos gibt, die >175kW bei 400V laden können, ist das kein Problem. E-Autos die man mit 800V laden kann, sind aktuell noch sehr selten und sehr teuer.
Solange man also kein 800V-E-Auto hat, kann man folglich Ionity getrost meiden. In meinen Blog-Artikeln zu Ladetarifen (z. B. https://www.motor-talk.de/.../...e-tarife-2020-september-t6936952.html) schreibe ich regelmäßig Neuerungen bei beliebten deutschlandweit verfüg- bzw. praktisch auch nutzbaren Tarifen rein. Dort könnt ihr z. B. verschiedene Ionity-Tarife nachlesen (die oft viel günstiger sind wenn man ein Auto einer Marke hat die sich bei Ionity beteiligt und/oder man Grundgebühr bezahlt).
Im Zweifelsfall bezahlt man z. B. bei Maingau Energie 0,75EUR/kWh oder bei Ionity direkt 0,79EUR/kWh (beides inkl. 19% MwSt.).

Zur Verdeutlichung zwei paar Tarifbeispiele ohne Grundgebühr für die man auch kein bestimmtes E-Auto-Modell, Strom-/Gastarif usw. braucht und an sehr vielen 150kW-Ladesäulen nutzbar sind (inkl. 19% MwSt.):
- Maingau Energie: 0,48EUR/kWh, nach 1h Ladung 0,10EUR/min Aufschlag.
- EnBW: 0,49EUR/kWh, nach 4h Ladung 0,10EUR/Aufschlag.

CCS-Ladesäule/-Wallbox anschaffen wenn Typ2-Ladeleistung nicht reicht?
Leider sind diese CCS-Ladesäulen insb. in der Anschaffung recht teuer. Z. B. die Basis-Ausstattung der Hypercharger (75kW) die EnBW gerne mit den Optionen für höhere Leistung nutzt, kostet inkl. Fundament, Lieferung und MwSt. schnell mal Richtung 30kEUR. Das ist immerhin günstiger als viele derartige Schnelllader mit z. B. nur 50kW.
CCS-Schnelllader sind zudem i.d.R. ohne Backend nicht wirklich nutzbar, wodurch weitere meist monatliche Kosten entstehen. Über das Backend kann z. B. die Nutzungsabrechnung geschehen oder Firmware-Updates ausgerollt werden.
Wenn man ohne Backend auskommen will, gibt’s 20kW EVSE z. B. über Importeure direkt von einem chinesischen Herstellern ab ca. 9kEUR oder z. B. von einem Schweizer Hersteller für ca. 18kEUR. Vom selben Schweizer Hersteller gibt’s (nur als mobile Geräte) 44kW für >60kEUR und 88kW für >90kEUR. Zudem gibt's auch welche mit ca. 10kW.
Übrigens: Z. B. auch die VW Group Components arbeitet an einer 22kW-Wallbox. Diese unterstützt zudem bidirektionales Laden (das Fahrzeug kann dadurch Strom an das Stromnetz abgeben). Link: https://www.electrive.net/.../
Kurz: Aufgrund der genannten Preise wäre sowas für mich eine Notlösung, wenn ich >11kW Ladeleistung bräuchte. Zur Sicherheit würde ich mich nochmal nach E-Autos umschauen, die über Typ2 22kW können. Aber egal ob AC oder DC: Einen Anschluss >11kW genehmigt zu bekommen ist nicht leicht und zudem teuer.
Bei CCS ist zudem die Kommunikation relativ komplex, was regelmäßige Firmware-Updates erforderlich machen dürfte, vor allem wenn’s um neue Fahrzeugmodelle geht. Es dürften in vielen Implementierungen des Kommunikationsprotokolls auch im Fahrzeug Bugs drin sein bzw. Zu ungenaue Teile in den Spezifikationen geben, wo sich die EVSE-Hersteller genötigt sehen dürfen die Bugs in den Fahrzeugen zu kompensieren.

Gerade CCS lädt in der Praxis meist nur kurz mit der versprochenen Ladeleistung
Auch muss man sich bewusst sein, dass gerade bei CCS die im Fahrzeug-Prospekt genannte Ladeleistung oft nur kurz erreicht wird. Sonst wird der Akku zu sehr abgenutzt. Habe bisher dazu schon zwei Blog-Artikel mit Links zu Ladekurven gemacht, wovon ich immer den neuesten ergänze:
https://www.motor-talk.de/.../...o-schnell-wie-man-meint-t6300850.html
https://www.motor-talk.de/.../...schnell-wie-man-meint-2-t6919534.html

Wie gesagt: Es wird generell viel komplizierter, man eine Lademöglichkeit mit >11kW anschließen möchte. Darauf werde ich in einem der Folgeartikel eingehen.

Bis bald!

notting

Elektrische Grundlagen Stromversorgung von Lademöglichkeiten

[notting]

Logo Grundlagen Stromversorgung von Lademöglichkeiten

Hallo!

Hoffe ihr wart alle brav und wurdet somit schon vom Nikolaus beschenkt ;-)

Von dem Wallbox-Förderprogramm was Ende November anlief habt ihr vermutlich schon gehört. Deswegen wollte ich eine kleine Artikelreihe machen, die euch helfen soll besser zu wissen was einfacher und was schwieriger zu realisieren ist und auch dass ihr besser entscheiden könnt was ihr braucht bzw. wollt. Habe leider jetzt erst die Zeit dafür gefunden. Hoffe aber, dass EDIT ggf. nochmal Fördergelder nachgeschoben werden. EDIT Es gibt aktuell Vermutungen basieren auf der aktuellen Zahl der Antragsstellungen, dass das Geld nur bis Weihnachten reicht.

In diesem ersten Blog-Artikel soll es um die elektrischen Grundlagen der Stromversorgung von Lademöglichkeiten gehen. Es soll also nicht um die Lademöglichkeiten an sich gehen, sondern um elektrotechnische Grundlagen. Es wird euch helfen die Folgeartikel besser zu verstehen, wenn ihr euch mit diesen Grundlagen nicht bereits beschäftigt habt.
[mehr]

Warnung: Arbeiten selbst an Niederspannung (<=1kV AC (Wechselstrom) oder <=1,5kV DC (Gleichstrom)) die keine Kleinspannung ist (je nach Definition <=50V AC oder <=120V DC oder auch kleinere Werte) bitte nicht selbst machen, sondern Elektrofachkräften überlassen! Lebens-, Brand- und Versicherungsärger-Gefahr!

U.a. im Deutschland sind die Häuser meistens über ein 5adriges Kabel mit dem Stromnetz verbunden. 5adrig? Aber meine Schukosteckdose hat doch nur 3 Adern?
- Phase (da wo der Saft rauskommt),
- Neutralleiter (wo der Saft zurückfließen kann sodass der Stromkreis geschlossen ist)
- PE, auch Schutzleiter genannt (damit im Fehlerfall z. B. der am Metallgehäuse anliegende Strom abgeleitet wird).

Es gab in den 1880er Jahren einen sehr cleveren Mann, der zur effizienteren Stromübertragung 3 Wechselstromphasen verwendet hat, die um 120° gegeneinander versetzt sind. D.h. die positive und die negative Spannungsspitze der Sinus-Kurve wird immer in der gleichen Reihenfolge in gleichmäßigem Abstand auf den 3 verschiedenen Phasen erreicht.
Sein Name ist Friedrich August Haselwander. Auf der Webseite der nach ihm benannten Gewerbeschule in seiner Heimatstadt wird seine Geschichte erzählt: https://www.gs-offenburg.de/schule/haselwander/ (und bei Wikipedia gibt’s übrigens auch was über ihn ;-))

Ein Effekt von Drehstrom ist, dass man zwischen zwei Phasen hierzulande 400V misst, aber wenn man zwischen einer Phase und dem Neutralleiter misst kommt heraus:
400V geteilt durch die quadratische Wurzel von 3 (ca. 1,73) = 231V
Früher übrigens 380V -> 220V.
Die Herleitung dieses mathematischen Zusammenhangs würde an dieser Stelle zu weit führen.
Da in der Praxis aus den Schuko-Steckdosen ohnehin einige Volt mehr oder weniger als 230V herauskommen können z. B. wegen Kabellängen und der Belastung des Stromnetzes, hat man das nominal auf die bekannten 230V gerundet. Bei Drehstrom-Motoren kann man diesen Effekt mit den zwei verschiedenen Spannungen nutzen, um ihn nur mit Hilfe von Schützen (Relais für fette Arbeitsströme) zunächst langsam anlaufen zu lassen bevor man ihm volle Leistung gibt. Desweiteren kann man die Drehrichtung von Drehstrommotoren umkehren, in dem man zwei beliebige Phasen vertauscht. Das aber nur am Rande.

Für uns in diesem Blog-Artikel liefert Dreiphasen-Wechselstrom einfach nur 3x 230V. Spätestens wenn wir im nächsten Blog-Artikel zu den elektrischen Komponenten kommen oder uns überlegen wie E-Autos diese 3 Phasen nutzen, wird es passieren, dass wir in Erinnerung rufen müssen, dass die 3 Phasen irgendwie doch zusammenhängen.

Nun wäre die elektrische Größe namens Spannung geklärt, die hier 230V ist. Für eine elektrische Leistung benötigt man aber auch einen Strom. Dieser Strom kann z. B. 16A betragen, was eine typische Grenze für Leitungsschutzschalter ist (genaueres siehe den geplanten Folgeartikeln). Macht bei 230V ca. 3,6kW. Sowas habt ihr im Zusammenhang z. B. mit E-Autos oder elektrischen Heizgeräten sicher schon gehört.
Da die 3 Phasen nicht wirklich einzeln von verschiedenen Generatoren erzeugt werden können und in den Kabeln die Adern für alle 3 Phasen immer gleich dick sind, sollte man die 3 Phasen wann immer möglich gleichmäßig belasten. Im Optimalfall hat man eine symmetrische Last, d.h. alle 3 Phasen werden gleich stark beansprucht. In diesem Fall könnte man sich ggf. sogar den Neutralleiter sparen. Sobald die Last aber asymmetrisch ist, braucht man ihn wieder.

Weiter oben schrieb ich bereits, dass Schukosteckdosen nur eine Phase kennen. Was passiert z. B. in meiner Wohnung die ganz viele Schukosteckdosen hat mit den anderen beiden Phasen?
Antwort: Die werden irgendwie einigermaßen gleichmäßig auf die Räume verteilt. Es gibt aber Ausnahmen. Z. B. ein Herd braucht meistens (insb. wenn er auch einen Backofen hat) soviel Leistung, sodass spätestens wenn man alle Herdplatten und den Backofen auf maximaler Leistung an hat 3,6kW nicht mehr reichen. Deswegen nutzen die Herde meistens alle 3 Phasen (auch wenn die restlichen Steckdosen in der Küche alle an einer der 3 Phasen hängen). Wie auch bei den Steckdosen werden die 3 Phasen irgendwie von der zu erwartenden Maximal-Leistung her auf den Backofen und die Herdplatten gleichmäßig verteilt. Außen am Herd gibt’s nur die Anschlussklemmen für alle 3 Phasen, Neutralleiter und PE. Den Rest hat der Hersteller des Herds meist schon intern verdrahtet (inkl. vorgesehener Möglichkeit ihn auf 1phasig umzustellen, wenn die Verkabelung im Haus zu alt ist). Im Umkehrschluss wird aber auch der Herd nur sehr unwahrscheinlich eine symmetrische Last darstellen, schon alleine weil man die Energiezufuhr zu den Herdplatten und dem Backofen einzeln indirekt steuern kann bzw. insb. im Backofen auch ein Temperatursensor ist, der die Energiezufuhr zeitweise abschaltet oder zumindest reduziert, damit der Backofen nicht heißer als die eingestellte Temperatur wird, aber soweit es die Heizleistung zulässt auch nicht viel kühler, z. B. wenn ihr die Tür vom Backofen öffnet.

Werden wir unter solchen Umständen mit sovielen asymmetrischen Verbrauchern jemals eine symmetrische Auslastung unseres Stromanschlusses hinbekommen, um alles optimal auszulasten? Sehr unwahrscheinlich. Aber es reicht schon wenn man zumindest versucht die Asymmetrie nicht zu groß werden zu lassen in dem man eben versucht die Last auf die 3 Phasen zu verteilen.
Warum ich so sehr auf dem Thema (a)symmetrische Belastung herumreite wird in einem der geplanten Folgeartikel klar werden.

Nun mal angenommen wir kriegen eine symmetrische Last hin mit 3,6kW bzw. 16A pro Phase, dann kommt bei 3 Phasen was heraus? Richtig, 11kW. Diesen Wert hat man sicherlich im Zusammenhang mit den Typ2-Anschlüssen vieler E-Autos bereits gelesen.

Bevor ich nun zu sehr in das Thema elektrischen Komponenten einsteige, möchte ich diesen Blog-Artikel abschließen und auf die geplanten Folgeartikel verweisen.

Bis dann!

notting