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Welche Ladebetriebsarten gibt es?

Die Aktuellen Ladebetriebsarten sind Mode 1, Mode 2, Mode 3 und Mode 4.

Mode 1

Bei dieser Betriebsart wird das Elektroauto direkt über eine Haushaltssteckdose (Schuko-Steckdose) mit Wechselstrom (AC) geladen. Dabei findet zwischen E-Auto und Ladeanschluss keinerlei Kommunikation statt und es fehlt auch eine Schutzeinrichtung, da die nötigen Kontakte nicht vorhanden sind. Ein weiterer Grund, warum man auf das Laden im Mode 1 verzichten sollte: Die Ladekapazität ist mit 2,3 kW doch sehr beschränkt.

Mode 2

Auch im Mode 2 wird das Laden nicht wesentlich schneller, aber im Unterschied zu Mode 1 ist im Ladekabel eine zusätzliche Steuer- und Schutzeinrichtung verbaut. Die Kommunikation zwischen E-Auto und Ladeanschluss übernimmt dabei eine Box (In Cable Control Box: ICCB), die zwischen dem Fahrzeug- und Anschlussstecker integriert ist. Geladen wird Wechselstrom (AC) an einer Haushaltssteckdose (Schuko-Steckdose) oder einer CEE-Steckdose (Camping-Stecker).

Die Ladung an einer Haushaltssteckdose ist jedoch nicht empfehlenswert, da diese nicht für die Dauerbelastung ausgelegt sind. Elektroautos ziehen immer den maximal möglichen Ladestrom aus dem Ladegerät. Mit 11 kW AC-Ladeleistung liegt dieser im Allgemeinen weit über den maximal 3,7 kW an einer Schuko-Steckdose.

Mode 3

Ab Mode 3 wird es für E-Autofahrer endlich schneller, sicherer und komfortabler. Hier wird Wechselstrom (AC) über das an der Mode 3 Ladestation fest verbaute Ladekabel geladen, dass keine zusätzliche Kommunikations- oder Schutzeinrichtung benötigt. Diese Aufgaben werden von der Wallbox oder Ladesäule übernommen. Dadurch wird die Sicherheit auch nochmal erhöht, da keine eigenen Steckerverbindungen benötigt werden.

Mode 4

Hier beginnt das Laden mit Gleichstrom (DC) an Schnellladestationen und es wird richtig schnell. An DC Schnellladesäulen wird das Elektrofahrzeug direkt mit Gleichstrom (DC) aufgeladen. Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen findet die Wandlung von AC in DC nicht mehr im Fahrzeug, sondern ist wie auch das Ladekabel fester Bestandteil der Ladesäule. Dadurch können deutlich größere Gleichrichter verbaut werden, die entsprechend höhere Ladeleistungen ermöglichen.

Vergleich:

AC vs. DC Laden

Da über das Stromnetz Wechselstrom (AC) praktisch überall zur Verfügung steht, die Batterie eines E-Autos aber nur Gleichstrom (DC) speichern kann, erfolgt die nötige Umwandlung mit einem im Auto eigebauten Gleichrichter. Beim direkten Laden mit Gleichstrom (DC) findet die Umwandelung nicht im E-Auto, sondern im Ladegerät statt. Dementsprechend sind Gleichstrom-Ladegeräte in der Regel größer und teurer, aber das Laden ist auch um einiges schneller als mit Wechselstrom (AC).

Nicht vernetztes Mode 2 vs. vernetzte Mode 3 Laden

Nicht vernetzte Stationen

Die nicht vernetzte Mode 2 Betriebsart sollte in Unternehmen nur im Notfall genutzt werden, wenn keine Mode 3 oder Mode 4 Ladestationen verfügbar sind. Selbst an Standorten, bei denen lange Ladezeiten im Mode 2 nicht so problematisch sind (z.B. am Flughafen), hat die fehlende Vernetzung einen großen Nachteil: Die Stationen sind schwer zu finden und der Fahrer bekommt keine Informationen wieviel Strom schon geladen wurde oder ob sein E-Auto überhaupt noch lädt. Ein weiteres Problem für den Betreiber: Ohne Vernetzung kann er nicht kontrollieren, wie und ob seine Ladestationen überhaupt genutzt werden. Auch für die Ladung von Gästen (Roaming) eignet sich dieses System nicht, da keinerlei Abrechnung möglich ist. Es herrscht hierbei keine Kontrolle darüber, wer sein Fahrzeug lädt und wer nicht. Es gibt hier keine Kontrolle darüber, wer sein Fahrzeug lädt und wer nicht.

Vernetzte Stationen

Vernetzte Mode 3 Ladestationen übermitteln aktiv Informationen und sorgen so für Transparenz beim Stationsbetreiber wie auch beim Fahrer. Wirtschaftlich gesehen ist das System auf jeden Fall vorzuziehen, denn es kann problemlos mit Upgrades versorgt werden und ein intelligentes Energiemanagementsystem steuert und optimiert die Prozesse. Ein weiterer Vorteil: Sie laden mit bis zu 22 kW viel schneller. So können im Laufe des Tages mehr Mitarbeiter und Kunden ihre E-Fahrzeuge aufladen und die Firmenflotte mit Strom versorgt werden. Auch für den Fahrer bieten funktionsfreundliche Apps einen hohen Komfort: Er kann z.B. Stationen leicht finden oder sich über Belegung und Kosten informieren.

AC Laden (Mode 3) vs. DC Schnellladen (Mode 4)

AC Laden (Mode 3)

Für die täglichen Bedürfnisse der meisten Autofahrer ist das Laden im Mode 3 mit Wechselstrom (AC) völlig ausreichend, da sie sich meist nur in einem geringen Radius um ihren Wohnort bewegen. Im Durchschnitt legen Autofahrer in Deutschland weniger als 50 km am Tag zurück. An einer AC Ladestation kann ein E-Auto in der Stunde mit einer Reichweite von 40 km „betankt“ werden. Unter diesem Aspekt gibt es viele Möglichkeiten den Strombedarf an den Stellen zu decken, an denen die meiste Zeit verbracht wird: am Arbeitsplatz, im Wohngebäude, bei einem Restaurant- oder Arztbesuch oder auch beim Einkaufen im Supermarkt. Für viele Unternehmen ist also eine Mode 3 Ladeinfrastruktur die richtige Wahl: Sie ist einfach zu verwalten, komfortabel für die Nutzer und zudem kostengünstig in der Anschaffung.

DC Schnellladen (Mode 4)

Unternehmen, die ihre Fahrzeuge regelmäßig für eine Reichweite von mehreren hundert Kilometern in kurzer Zeit aufladen müssen, ist ein DC-Schnellladesystem (Mode 4) das Richtige. Beim DC-Schnelladen an Ladesäulen wird das E-Auto direkt mit Gleichstrom versorgt und ist die schnellste Art des Ladens. Die wesentlich kürzeren Ladezeiten und die damit verbundene höhere Auslastung rechtfertigen die hohen Anschaffung- und Betriebskosten von Schnellladestationen.

Fazit

Auf den Standort und die Branche kommt es an! Das Laden über die Mode 1 und Mode 2 ist nur als Notlösung gedacht, sollte jedoch aus Sicherheitsgründen möglichst nicht eingesetzt werden. Die dafür verwendeten Schuko-Steckdosen oder CEE-Stecker (Camping-Stecker) sind nicht für eine hohe Dauerbelastung ausgelegt.

Für Unternehmen, Wohnanlage, Kommunen und Gastro- und Einzelhandelszentren, die von E-Fahrern häufig frequentiert werden, ist die Ladelösung Mode 3 die Beste Entscheidung. Sie wurde speziell für das Laden von Elektrofahrzeugen konzipiert und bietet alle Vorzüge einer vernetzten, Cloud-Basierten E-Mobilität: Betreibern wird die Verwaltung ihrer Ladestationen erheblich vereinfacht. Fahrer finden über entsprechende Apps passende Lademöglichkeiten und bieten vollständige Transparenz über den Ladestand und die Kosten. Zudem sind die Stationen mit allen E-Fahrzeugen kompatibel und ein kostenintensives Nachrüsten ist in der Regel nicht erforderlich.

Wer auf kurze Ladezeiten angewiesen ist und gleichzeitig viele Fahrzeuge mit Strom versorgen muss (z.B. Unternehmen, die umfangreiche Fuhrparks bereitstellen) oder Betreiber von großen Ladeparks, Bus- oder LKW-Depots, deckt seinen Strombedarf am besten mit der DC Schnellladelösung (Mode 4).

Ladevorgänge für E-Fahrer, die auf längeren Strecken unterwegs sind, müssen kurz und effizient sein, damit zum Auftanken eine kleine Pause ausreicht. Elektro Nutzfahrzeuge benötigen die leistungsstarke DC Ladelösung, um den erhöhten Strombedarf schnell zu decken und der Fahrer seine Arbeitszeiten einhalten kann.

Welche Ladelösung ist die Richtige für Sie?

Müssen Fahrzeuge von Mitarbeitern und Kunden die längere Zeit bei ihnen verbringen geladen werden? Oder betreiben sie einen Fuhrpark und Ihre Lieferfahrzeuge sind rund um die Uhr unterwegs? Ihre Entscheidung hängt also von Ihrem Standort ab und der Branche, in der sie tätig sind.

Die Bereitstellung von Lademöglichkeiten ist für zukunftssichere Bauvorhaben damit eine zentrale Aufgabe. Um Folgekosten zu vermeiden, muss der Bedarf an Leitungsinfrastruktur bei der Bauplanung von Anfang an mitgedacht werden.

Was regelt das GEIG?

Das Gesetz regelt die Errichtung der erforderliche Leitungsinfrastruktur und umfasst die geeignete Leitungsführung für Elektro- und Datenleitungen. Die Umsetzung kann durch Leerrohre, Kabelschutzrohre, Kabelpritschen, Bodeninstallationssysteme oder vergleichbare Maßnahmen erfolgen. Dazu gehört mindestens auch der erforderliche Raum für den Zählerplatz, der Einbau intelligenter Messsysteme für ein Lademanagement und die erforderlichen Schutzelemente. Eigentümer sind somit verpflichtet, die notwendigen Voraussetzungen für die ausreichende Versorgung von Lademöglichkeiten zu schaffen.

Welche Gebäude sind vom GEIG betroffen?

• Neubauten und Bestandsgebäude, an denen größere Renovierungen durchgeführt werden
• Wohn- und Nichtwohngebäude

Ausgenommen sind Nichtwohngebäude, die Eigentum von kleinen oder mittleren Unternehmen (KMU) sind und überwiegend von ihnen selbst genutzt werden.

Entscheidend für den Umfang der Infrastruktur ist die Anzahl der Stellplätze, über die das Gebäude verfügt. Dazu gehören auch an das Gebäude angrenzende Parkplätze. Wenn z.B. die Stellplätze denselben Eigentümer haben, oder auch nur überwiegend von den Nutzern des Gebäudes verwendet werden.

Die Regeln des GEIG für Quartiere

Um die Anforderungen des GEIG zur Leitungsinfrastruktur und den Ladepunkten zu erfüllen, können Bauherren und Immobilieneigentümer im Quartier gemeinsame Vereinbarungen treffen. Voraussetzung ist aber, dass die Gebäude in räumlichem Zusammenhang stehen.

Unter diesen Voraussetzungen können Bauherren oder Eigentümer zusammenarbeiten:

• Ausstattung der Gebäude mit gemeinsamer Leitungsinfrastruktur oder gemeinsamen Ladepunkten
• Nutzung und Betreten der Grundstücke sowie das Führen der Leitungen über die Grundstücke

Durch das Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz wird so der Ausbau von Lademöglichkeiten in Deutschland deutlich gefördert und ist ein sichtbares Bekenntnis zu nachhaltigem Handeln. Neben dem nahezu emissionsfreien fahren, ist für viele Menschen ein flächendeckendes Netzt an Ladestationen ein weiterer Grund, auf ein Elektroauto umzusteigen.

Die Regeln des GEIG im Einzelnen

Fazit

Wenn die Energiewende gelingen soll, müssen Quartiere, Stadtteile und die Nutzung von Wohn- und Parkraum neu gedacht werden. Die Ausstattung von Parkplätzen mit Ladepunkten ist für die Zukunft der dezentral gesteuerten Energie ein wichtiger Aspekt.  

Hier setzt HUMMEL mit ganzheitlichen und skalierbaren Konzepten an. Wir kümmern uns in diesem Bereich um alles, was die Entwicklung und Umsetzung von Energieprojekten in Immobilien betrifft. Dies beinhaltet die Planung, Installation und den Betrieb von Wallboxen und Ladesäulen in der Tiefgarage und auf Stellplätzen. Über ein individuell planbares Lastmanagementsystem können die Ladepunkte mit den restlichen, elektrischen Verbrauchern und Erzeugern im Gebäude verbunden werden und ermöglicht so ein effizientes Energiemanagement. 

Hierfür verwendet HUMMEL eigens entwickelte und optimierte Technologie, um die benötigten Installationen und Investitionen möglichst gering zu halten. Gleichzeitig ist das System skalierbar und flexibel. Ob es sich um gewerblich oder privat genutzte Gebäude handelt, spielt dabei keine Rolle. 

Nach wie vor gibt es verschiedene Steckertypen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die einen eignen sich für schnelles, die anderen für normales Laden und wieder andere für beides. Hier ein Überblick, wie sich die Stecker unterscheiden und welchen Einfluss sie auf die Ladedauer haben.

International hat sich bisher kein einheitlicher Standard für Stecker die speziell für das Laden von E-Autos entwickelt wurden durchgesetzt. In Europa sind andere Systeme verbreitet als etwa in Asien und Nordamerika. Die verschiedenen Ladeanschlüsse für Elektroautos, die es aktuell gibt, variieren in der Ladeleistung und in der Ladefrequenz. Dabei gilt: Je höher die Ladeleistung, umso schneller lädt das E-Auto. Allerdings kann man mit der passenden Ladeausrüstung, an jeder ordentlich montierten und genormten Haushalts- und Industriesteckdose sein E-Auto laden, auch wenn aus guten Gründen z.B. wegen der Gefahr der Überlastung davon abgeraten wird.

Welche Ladeanschlüsse für E-Autos gibt es?

Combo- oder CCS-Anschluss (Combined Charging System)

Wie der Name schon sagt „Combined Charging System“, handelt es sich beim CCS-Anschluss um ein kombiniertes Schnellladesystem.

Der Stecker ist in zwei Bereiche eingeteilt: Der obere Teil entspricht entweder einem Typ-1-Anschluss oder Typ-2-Anschluss zur Ladung mit Wechselstrom (AC) und wird im unteren Teil mit der Schnellladefunktion per Gleichstrom (DC) ergänzt. Dem entsprechend werden die Anschlüsse auch CCS1 und CCS2 genannt. Der Gleichstrom (DC) kann direkt in den Akku gespeist werden, ohne im E-Auto umgewandelt werden zu müssen. So verkürzt sich die Ladedauer deutlich. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Kabel fest an der Ladesäule veranschlagt ist und so kein eigenes Kabel benötigt wird. Die meisten Elektrofahrzeuge in Deutschland verfügen über einen CCS-Anschluss. Er ist aktuell in Europa der Standard, wenn es um das begehrte Schnellladen geht.

Technische Daten

Über den CCS-Anschluss fließt Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) und es wird mit einer Spannung von 400 Volt gearbeitet. Er verfügt über drei Phasen sowie über sieben Kontakte beim CCS1 und über neun beim CCS2. Der maximale Dauerstrom beträgt ungekühlt durchschnittlich 200 Ampere, gekühlt sogar bis zu 500 Ampere. So kann damit eine maximale Ladeleistung von 50, 150 und 350 kW oder sogar erreicht werden.

Typ-2-Anschluss

Der dreiphasige Typ 2-Anschluss ist mittlerweile in Europa als Standard festgelegt und wurde speziell für die Stromversorgung von Elektrofahrzeugen entwickelt. Er wird auch Mennekes-Stecker genannt, nach dem deutschen Unternehmen Mennekes Elektrotechnik, das an dessen Erfindung beteiligt war.

Der Typ-2-Anschluss ist wie auch der Drehstrom-Anschluss fünfpolig. Darüber hinaus verfügt er noch über zwei Kommunikationskontakte: den Contact Pilot (CP) und den Proximity Pilot (PP), worüber Elektroauto und Ladepunkt Informationen zum Ladevorgang austauschen können. Über den CP wird der Ladestatus übermittelt und über den PP wird der maximal erlaubte Strom definiert. Außerdem können hierüber Abrechnungs- und Sicherheitsinformationen ausgetauscht werden. Auch dies ist ein Grund, warum öffentliche Ladepunkte immer über einen Typ-2-Anschluss verfügen. Zusätzlich hat er eine Verriegelung, wodurch der Stecker aus Sicherheitsgründen während des Ladevorgangs nicht abgezogen werden kann.

Damit können sie Wechselstrom (AC) an einer Wallbox mit einer Ladeleistung von 11 kW (16 Ampere) sowie 22 kW (32 Ampere) „tanken“, während an öffentlichen Ladesäulen auch Ladeleistungen bis zu 43 kW (63 Ampere) möglich sind.

Einen Sonderweg geht Tesla: Während normalerweise E-Fahrzeuge Wechselstrom (AC) laden, der im Auto in Gleichstrom (DC) umgewandelt wird, kann bei den Modellen S und X von Tesla auch Gleichstrom über den Typ-2-Anschluss geladen werden. Tesla verwendet den Typ-2-Anschluss auch beim eigenen Supercharger und erreicht so Ladeleistungen von bis zu 150 KW.

Technische Daten

Aktuell haben in der EU alle E-Autos über einen Typ-2-Anschluss.

Über den Typ-2-Anschluss fließt Dreh- oder Wechselstrom (AC) und es wird mit einer Spannung von 400 Volt gearbeitet. Er verfügt über drei Phasen sowie über sieben Kontakte. Der maximale Dauerstrom beträgt durchschnittlich 32 Ampere. In der Regel wird damit eine maximale Ladeleistung von 11 bis 22 kW erreicht. Nur Tesla geht auch hier einen Sonderweg.

Typ-1-Anschluss

Der Typ-1-Anschluss wurde vor allem in USA, Japan und Korea zum Laden von Elektrofahrzeugen entwickelt. Dabei handelt es sich um einen einphasigen Anschluss mit fünf Kontakten, der Ladeleistungen bis zu 7,4 kW erlaubt. Er verfügt wie auch der Typ-2-Anschluss über zwei Kommunikationskontakte. In Europa sind Ladestationen mit Typ 1-Stecker kaum zu finden, da unsere dreiphasigen Drehstromanschlüsse eine höhere Ladeleistung von 11 bis zu 43 KW ermöglicht. In Nordamerika und Asien sind dagegen Drehstromanschlüsse kaum vorhanden.

Technische Daten

Über den einphasigen Typ-1-Anschluss mit fünf Kontakten fließt Wechselstrom (AC) und es wird mit einer Spannung von 230 Volt gearbeitet. Der maximale Dauerstrom beträgt 32 Ampere. Damit wird eine maximale Ladeleistung von 7,4 kW erreicht. Dieser Anschluss wird in der EU so gut wie nicht verwendet.

CHAdeMO-Anschluss

Der CHAdeMO-Anschluss für E-Autos wurde in Japan für das Schnellladen mit Gleichstrom (DC) entwickelt. CHAdeMO ist die Abkürzung von „Charge de Move“. Gleichzeitig bedeutet der Ausdruck auf Japanisch in etwa so viel wie „Wie wäre es mit einer Tasse Tee?“ Da sich in Europa mittlerweile das Schnellladen per CCS-Anschluss durchgesetzt hat, hat er bei uns kaum Relevanz. Allerdings können ältere japanische oder koreanische Elektroautos meist nur über den CHAdeMO-Anschluss versorgt werden, deshalb findet man an älteren DC-Ladesäulen zu Teil noch beide Anschlussarten.

Technische Daten

Über den CHAdeMO-Anschluss fließt Gleichstrom (DC) und es wird mit einer Spannung von 500 Volt gearbeitet. Er verfügt über drei Phasen sowie über zehn Kontakte. Der maximale Dauerstrom beträgt je nach Version durchschnittlich 125 oder 200 Ampere. So kann damit eine maximale Ladeleistung von 50 oder 100 kW erreicht werden.

CEE-Anschluss

Der blaue CEE-Stecker wird auch Camping-Stecker genannt, da schon vor dem E-Auto Wohnmobile auf Campingplätzen darüber mit Strom versorgt wurden. Ein Camping-Stecker ist aber auch nichts anderes als eine industriell verwendete, nach IEC 60309 genormte einphasige Haushaltssteckdose. Sie ist allerdings deutlich robuster und kann dauerhaft stärker belastet werden. Das Laden über einen blauen CEE-Anschluss geht zwar bis zu zweimal so schnell wie an einer Schuko-Steckdose, die Ladeleistung ist aber doch sehr gering.

Technische Daten

Über den blauen CEE-Stecker fließt Wechselstrom (AC) mit einer Spannung von 230 Volt. Der maximale Dauerstrom beträgt 16 Ampere. Damit wird eine maximale Ladeleistung von 3,7 kW erreicht.

Schneller geht das Aufladen mit dem fünfpoligen roten CEE-Stecker für Industriesteckdosen.

Anders als der einphasige blaue CEE-Anschluss verfügt der rote CEE-Anschluss über drei Phasen und überträgt so Drehstrom (Starkstrom). Steckdosen für Drehstrom gibt es in unterschiedlichen Varianten: je höher die Leistungsstärke, je größer der Durchmesser.

Technische Daten

Über den roten CEE-Stecker fließt Wechselstrom (AC) und es wird mit einer Spannung von 400 Volt gearbeitet. Er verfügt über drei Phasen sowie über fünf Kontakte. Der maximale Dauerstrom beträgt 16, 32 oder 63 Ampere. Damit wird eine maximale Ladeleistung von 11, 22 oder 43 kW erreicht. Die Leistungsklasse von 11 kW ist für das Laden von E-Autos besonders interessant, denn damit arbeiten auch zahlreiche geprüfte Wallboxen.

Schuko-Stecker

Die Schuko-Steckedose ist nichts anderes als die normale Haushaltssteckdose, die über einen Schutzkontakt (Schuko) verfügt. Über einen Schuko-Stecker lädt man einphasig Wechselstrom (AC). Aber Vorsicht: Laden Sie Ihr E-Auto nur im Notfall über eine Schuko-Steckdose, denn sie sind nicht für eine hohe Dauerbelastung ausgelegt. Überhitzung und Kabelbrand können die Folge sein.

Sollte es doch einmal nötig sein, Ihr Elektroauto über die Steckdose zu laden, verwenden Sie Ihr Notkabel. Das Ende mit dem Schuko-Stecker passt in jede Steckdose zu Hause, das andere Ende mit dem Typ-2-Stecker schließen Sie an Ihr Elektroauto an. Die In-Kabel-Kontrollbox (ICCB) übernimmt dann die Steuerung und Kommunikation.

Technische Daten

Über die einphasige Schuko-Steckdose fließt Wechselstrom (AC) mit einer Spannung von 230 Volt. Der maximale Dauerstrom beträgt 8 oder 10 Ampere. Damit wird eine maximale Ladeleistung von 1,8 kW (8 A) oder 2,3 kW (10 A) erreicht.

Fazit

In Europa hat sich der Typ-2-Anschluss für das Laden mit Wechselstrom (AC) und der CCS-Anschluss für das Laden mit Gleichstrom als Standard etabliert. In den USA ist der Typ-1-Anschluss Standard und nur einige ältere E-Autos in Europa laden noch über diesen Anschlusstyp. Asiatische Fahrzeuge haben mit CHAdeMO ein eigenes Steckersystem und Tesla setzt auf seinen Supercharger. Die Schuko-Steckdose in wirklich nur für den Notfall geeignet! Es kann zur Überlastung der Leitungen und der Steckdose führen.