- Einleitung
- Kapitel 1: Was ist eine Schnellladesäule?
- Kapitel 2: Wie unterscheiden sich Schnellladesäulen?
- Kapitel 3: Kosten
- Kapitel 4: Wie funktionieren Schnellladesäulen?
- Kapitel 5: Der ideale Standort
- Kapitel 6: Vorteile von Schnellladesäulen
- Kapitel 7: Nachteile von Schnellladesäulen
- Kapitel 8: Die Bestandteile einer Schnellladesäule
- Kapitel 9: Die AFIR-Verordnung und die Bedeutung für Schnellladesäulen
- Kapitel 10: Die Zukunft der Schnellladesäulen
Auf dem Markt ist eine große Auswahl an verschiedenen Schnellladestationen erhältlich.
Bekannte Hersteller von DC-Ladestationen sind u. a. Alpitronic, Kempower, Siemens, ABB, Schneider Electric, Tritium, Delta Electronics uvm.
Schnellladesäulen unterscheiden sich hinsichtlich der Ladeleistung, der Steckerart und hinsichtlich ihres Aufbaus.
Ladeleistung
Der Begriff Schnellladen umfasst Gleichstromladen (DC) ab 22 kW Ladeleistung. Alles ab 150 kW und bis 600 kW Ladeleistung wird als „Ultraschnellladen“ oder HPC-Laden (High Power Charging) bezeichnet.
Schnellladesäulen sind ab einer Leistung von 50 kW erhältlich. Die meisten Modelle bieten Ladeleistungen in Intervallen von 100 Kilowatt an, also 100 kW, 200 kW, 300 kW und 400 kW.
Aktuell sind DC-Schnellladesäulen mit höheren Ladeleistungen von bis zu 600 kW auf dem Markt erhältlich. Erste Prototypen für das Megawatt-Laden (MCS, Megawatt Charging System) wurden bereits vorgestellt.
Steckerart
Die meisten Schnellladesäulen (Tesla Supercharger ausgenommen) verfügen über mindestens zwei Anschlüsse, wahlweise kann es sich dabei um CSS-Stecker (europäischer Standard), CHAdeMO-Anschlüsse (japanischer Standard) oder eine Kombination aus beiden handeln.
Mit CSS-Steckern kann eine Fahrzeugbatterie mit bis zu 350 kW beliefern. Stromstärken ab 500 A erfordern ein gekühltes Kabel, ein sog. liquid cooled cable.
CHAdeMO ist die bevorzugte Ladetechnologie asiatischer Autohersteller. Ein CHAdeMO-Stecker ist für eine Ladeleistung von 50 kW vorgesehen. Deutlich höhere Leistungen von 100 kW und 200 kW sind aber möglich.
Oft verfügen DC-Schnellladesäulen zusätzlich auch über einen optionalen AC-Ladepunkt mit 22 kW.
An einer Schnellladesäule können meist mehrere Fahrzeuge gleichzeitig laden.
Aufbau
Je nach Modell und Hersteller können Schnellladestationen grundlegende Unterschiede aufweisen.
Während die meisten Schnellladestationen frei stehend errichtet werden, können manche Modelle auch auf Wänden montiert werden, wie der Alpitronic Hypercharger HYC 50.
Kempower bietet auch eine mobile Schnellladesäule auf Rädern an. Diese Modellart eignet sich besonders für Situationen, bei denen es praktischer ist, die Ladestation zum Fahrzeug zu bringen als umgekehrt.
Systeme wie der Kempower Satellite erlauben es, den Ladeanschluss getrennt von der Leistungselektronik zu errichten. Das macht besonders dann Sinn, wenn am Standort wenig Platz zur Verfügung steht.
Schnellladesäulen von Alpitronic und Kempower sind modular aufgebaut und können nachträglich erweitert werden. Alpitronic Hypercharger können mit zusätzlichen „Powerstacks“ zu je 100 kW jederzeit nachgerüstet werden. Das ist effizient und macht die Hardware gleichzeitig zukunftssicher.
Auch Kabellänge und das Kabelmanagement sind von besonderer Bedeutung. Spezifische Anwendungsbereiche, wie etwa das Laden von Lkw und Bussen, machen ein zusätzliches Kabelmanagement oft notwendig.
Sollte die Schnellladesäule in Deutschland für das öffentliche Laden eingerichtet werden, unterliegt sie dem Mess- und Eichgesetz (MessEG). Die Messung des Ladestroms muss eichrechtskonform sein, um die korrekte Abrechnung zu gewährleisten.
Diese Frage kann nicht pauschal beantwortet werden. Der Preis hängt von vielen Faktoren ab: Hersteller, Modell, Leistung und der gewünschten Ausstattung.
Ausführungsunterschiede ergeben sich auch durch die vielen Optionen bei den Anschlüssen: CCS, CHAdeMO, Kabellänge, Kabelleistung und das Kabelmanagement.
Weitere Extras wie Zahlungsterminal, Display, Folierung und Branding nehmen ebenfalls Einfluss auf den Preis.
Neugierig, wie lange es dauert, bis Schnellladesäulen rentabel sind? Der Virta ROI Rechner liefert eine erste Prognose:
Eine Schnellladesäule und das angeschlossene Fahrzeug stehen im ständigen Austausch. Die Schnellladesäule versucht dabei, das Laden durchgehend zu optimieren und passt gegebenenfalls die Ladeleistung an.
Sind mehrere Fahrzeuge gleichzeitig an einer Schnellladesäule angeschlossen, verteilt die Ladestation die verfügbare Leistung an die Anschlüsse. Prioritäten oder Regeln können je nach Modell festgelegt werden, wie etwa ein „first come first serve Prinzip“ oder eine gleichmäßige Verteilung.
Die Leistungselektronik in der Schnellladesäule sorgt dafür, dass diese ein Elektrofahrzeug niemals mit einer höheren Ladegeschwindigkeit versorgt, als dieses verkraften kann.
Am Beginn des Schnellladevorgangs kann die Ladeleistung höher sein, bis die Batterie aufgewärmt ist und nimmt im Anschluss kontinuierlich ab, um eine Überlastung beziehungsweise Überhitzung zu verhindern.
Gegen Ende, wenn der Füllstand bei etwa 80 Prozent liegt, wird die Ladeleistung deutlich auf das Minimum reduziert. Das schont den Akku und maximiert die Lebensdauer der Batterie. Wie eine Ladekurve aussieht, ist vom jeweiligen Fahrzeughersteller abhängig und wird von der Fahrzeugbatterie an die Schnellladesäule kommuniziert.
1. Steuereinheit:
Das Gehirn der Ladestation überwacht und kontrolliert den Ladeprozess.
2. Leistungselektronik:
Verantwortlich für die Regelung und Steuerung des Stromflusses von der Schnellladesäule zum Elektrofahrzeug und sorgt für ein effizientes Laden.
3. Kommunikationsschnittstellen:
Ermöglichen die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Schnellladestation. Ausgetauscht werden Ladestatus, die aktuelle Ladeleistung, Abrechnungsinformationen etc.
4. Schutz- und Sicherheitsmechanismen:
Gewährleisten einen sicheren Betrieb und bieten: Überstrom-, Überspannungs-, Überhitzungs- und Fehlerstromschutz.
5. Gleichrichter:
Zentrales Element von Schnellladesäulen und wandelt die Wechselspannung aus dem Stromnetz in Gleichspannung um.
6. Kühlungssystem:
Schnellladesäulen erzeugen durch den hohen Leistungsaufwand Hitze. Ein Kühlungssystem hält die Betriebstemperatur auf einem akzeptablen Niveau.
7. Kabelmanagement:
Ist bei langen Ladekabeln und beim Laden von Lkw und Bussen unerlässlich.
8. Display und Bedienelemente:
Liefern Echtzeit-Informationen zum Ladezustand, zur Ladeleistung und zur verbleibenden Ladezeit. Über das Display werden Ladevorgänge gestartet, bezahlt und beendet.
9. Ladekabel:
Schnellladesäulen verfügen über mindestens zwei Anschlüsse: wahlweise CSS-Stecker (europäischer Standard), CHAdeMO-Anschlüsse (japanischer Standard) oder eine Kombination aus beiden.
10. Außenhülle:
Schützt vor äußeren Einflüssen, übernimmt wichtige Funktionen beim Brandschutz und kann mit einer personalisierten Folierung (Branding) versehen werden.
Die Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR), oder Verordnung über den Ausbau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR), kurz AFIR-Verordnung, tritt am 14. April 2024 in Kraft.
Die AFIR-Verordnung soll den Ausbau von Ladeinfrastruktur in der Europäischen Union vorantreiben und gleichzeitig eine einheitliche rechtliche Grundlage für das Laden schaffen.
Im Detail schreibt die AFIR-Verordnung in Bezug auf öffentliche Schnellladesäulen vor, dass Neuerrichtungen ab dem Stichtag 14. April 2024 zwingend über eine Möglichkeit zum Bezahlen mit Karte verfügen müssen.
Ab dem 1. Januar 2027 besteht ebenfalls eine Pflicht zur Nachrüstung bestehender Schnellladesäulen mit 50 kW und mehr. Alle Infos zur AFIR-Verordnung haben wir hier zusammengefasst.
Um teure Nachrüstungen zu vermeiden, sollten Schnellladesäulen bereits zum jetzigen Zeitpunkt mit einem Zahlungsterminal ausgestattet werden.
Alternativ bietet der Virta Payment Kiosk eine gute Möglichkeit, Schnellladesäulen nachträglich und ohne Aufwand mit einem Terminal für Kartenzahlungen auszustatten.
Die Hersteller von Schnellladesäulen sind ständig bemüht, den technologischen Fortschritt voranzutreiben. Zudem können immer mehr Automodelle schnell laden und unterstützen höhere Ladeleistungen.
Der Anstieg von batterieelektrischen Fahrzeugen im Bereich des Schwerlastverkehrs und größere Batterien machen höhere Leistungen beim Laden nötig.
Erste Schnellladesäulen mit Ladeleistungen von bis zu 600 kW sind bereits marktreif und Prototypen für das Megawatt-Laden (MCS, Megawatt Charging System) kommen in den nächsten Jahren auf den Markt.
Bei der Entwicklung und Ladetechnologien geht es aber nicht nur um die Ladeleistung. Hier wird auch nach Wegen gesucht, die energetische Effizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.
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