04/2021

Voll unter Strom

Fotovoltaik und Elektromobilität beflügeln neue Verkehrskonzepte

Text: H. Malguth, Fotos: Adobe Stock

Foto: Adobe Stock

»Die nächste Schnellladesäule muss in wenigen Minuten erreichbar sein« (Andreas Scheuer, Bundes­verkehrs­minister). Um dieser vollmundigen Ankündigung Taten folgen zu lassen, hat die Bundesregierung am 10.Februar 2021 einen Gesetzesentwurf auf den Weg gebracht. Die ehrgeizige Zielsetzung lautet, bis 2023 ca. 1.000 Ladesäulen bundesweit zu installieren, die jeweils über eine Leistung von 150 Kilowatt verfügen sollen. Aktuell existieren davon lediglich 20 Ladepunkte, also 2,4% der öffentlich zugänglichen Säulen.

Angesichts dieser Zahlen muten diese Absichtserklärungen wie reine Realsatire an. Und wie gestaltet sich dabei die Klimabilanz?

Fakt ist, dass E-Autos lokal emissionsfrei unterwegs sind. Die CO2-Bilanz sieht nicht mehr so makellos aus, wenn man die klimaschädliche Freisetzung von Treibhausgasen bei der Produktion von leistungsfähigen Autobatterien in die Betrachtung mit einbezieht. In Hinblick auf Ladekapazitäten und Reichweiten für E-Mobile gibt es noch reichlich Luft nach oben.

Insbesondere bei den Neuzulassungen von Dienstwagen genießen Plug-in-Hybride aufgrund des Steuervorteils große Popularität. Hier kommt der Elektroantrieb nur unterstützend zum Einsatz. Der eigentliche Antrieb erfolgt über einen Verbrennungsmotor. Die Reichweite im reinen Elektromodus beträgt nicht mehr als 40 bis 60 km. Nur wer täglich kurze Strecken zurücklegt und eine Lademöglichkeit am jeweiligen Zielort nutzen kann, darf sich rühmen, emissionsfrei (sprich rein elektrisch) unterwegs zu sein.

Im Langstreckeneinsatz belasten diese Fahrzeuge die Umwelt sogar noch stärker als konventionelle Diesel oder Benzinmodelle, weil sie dank schwerer Akkus mit ca. 350 kg Mehrgewicht unterwegs sind. Die Klimabelastung bei der Batterieherstellung und des E-Motors addiert sich zu einer deutlich negativen CO2-Bilanz.

Bleibt last but not least die kleine Kategorie der Fahrzeuge mit E-Antrieb plus Wasserstoff.

Die unbestrittenen technologischen Vorteile dieser Antriebsvariante werden leider durch aufwendige Technik und extrem hohe Produktionskosten sowie ein mangelhaftes Tankstellennetz zunichte gemacht. Bei dieser Technik speichert eine Batterie den Strom, den die Brennstoffzelle benötigt, um den Wasserstoff direkt an Bord zu erzeugen. So fallen keine langen Ladezeiten, kein CO2 und keine Emissionen an.
Als »Abgasprodukt« entweicht lediglich Wasserdampf. Das bedeutet, dass man mit Wasserstofftechnologie lokal emissionsfrei unterwegs ist. Allerdings geht man auch hierbei – wie beim E-Mobil – mit einer negativen Hypothek aufgrund der umweltbelastenden Produktion ins Rennen. Da die Bauteile im Fahrzeug zudem deutlich mehr Platz beanspruchen, gilt die Technik allenfalls für größere Autos, Lkw, Schiffe oder Flugzeuge als ernstzunehmende Antriebsalternative.

Steckdose oder Wallbox (Wandladestation)?

Wer die Überlegung anstellt, eine gewöhnliche Haushaltssteckdose zum Aufladen von Elektroautos zu verwenden, sollte sich von dieser Idee schnellstmöglich verabschieden.

Maximale Sicherheit bietet eine versiert installierte Wallbox, die über geeignete Schutzeinrichtungen gegen Gleich- und Wechselstromfehler verfügt.

Zudem haben Wallboxen den großen Vorteil, dass sie durch ein fest installiertes Ladekabel maximalen Bedienungskomfort bieten und mit höheren Ladeleistungen betrieben werden können. Statt mickriger 2,3 kW wie beim Haushaltsstrom sind sogar bis zu 22 kW möglich.

Foto: Adobe Stock

Standort und Merkmale einer Wallbox

Wallboxen müssen an einer separat abgesicherten Zuleitung der Hausinstallation angeschlossen werden. Sie unterscheiden sich in der Ladeleistung und dem Bedienkomfort. Die einphasigen Modelle sind für eine Stromstärke von max. 20 A ausgelegt und bieten 4,6 kW Ladeleistung. Dreiphasige Versionen verfügen über 11 kW (3x16 A) und bis zu 22 kW (3x32 A).

Eine Ladeeinrichtung muss man beim jeweiligen Netzbetreiber anmelden und ist ab 11 kW Ladeleistung zudem genehmigungspflichtig.

Soll die Wallbox unterschiedlichen Nutzern oder Hausbewohnern zugänglich gemacht werden, sollte man über eine Zugangssicherung per Schlüsselschalter oder RFID-Kartenleser nachdenken. Die erforderlichen Schutzeinrichtungen sind nicht in jedem Modell integriert: Wenn der Elektriker einen separaten FI-B Gleichstromfehlerschutz nachrüsten muss, entstehen unter Umständen Zusatzkosten bei der Installation.

Unterschiedliche Steckersysteme

Der Typ-2-Stecker hat sich in Europa zum Standard entwickelt. Wallboxen sind entweder mit einer Ladebuchse oder einem angeschlagenen Ladekabel ausgestattet. Letzteres ist insofern praktikabler zu nutzen, weil man kein Kabel aus dem Kofferraum holen muss. Ladekabel unterscheiden sich zudem in Länge und Farbe. Es gibt sie auch spiralförmig. Ältere Elektroautos warten noch mit einem Typ-1-Stecker auf. Hierfür ist eine Wallbox mit Ladebuchse erforderlich, in die das entsprechende Adapterkabel von Typ 1 auf Typ 2 eingesteckt werden kann. Neben der ungesteuerten Wallbox gibt es auch welche mit Komfortmerkmalen wie die Steuerung über Internet, Bluetooth® oder WLAN. Darüber hinaus bieten sie einen erweiterten Funktionsumfang sowie normalerweise einen integrierten Stromzähler, der Ladestatistiken zur Verfügung stellt. Das kann sich durchaus lohnen, wenn man weiß, zu welcher Zeit der Stromtarif am günstigsten ist oder die Stromstärke verändert und die Ladezeiten programmiert werden sollen. Hier kommt dann auch das bereits erwähnte Hausenergiemanagement ins Spiel, das intelligente Wallboxen mit dem Überschuss aus einer Fotovoltaikanlage speist.

Je mehr Funktionen vorhanden sind, umso größer aber auch das Risiko von Fehlbedienung. Für das einfache Laden ist im Normalfall eine günstige, ungesteuerte Wallbox völlig ausreichend.

Ein entscheidendes Kriterium ist das im E-Auto integrierte Bordladegerät mit ein-, zwei- oder sogar dreiphasiger Konfiguration. Eine dreiphasige Wallbox bringt zwar keinen Vorteil, wenn das Auto aufgrund des Bordladegerätes nur einphasig Strom aufnehmen kann. Aufgrund des nur geringfügigen Mehrpreises ist sie insofern zukunftsfähiger, weil damit auch E-Autos mit mehreren Stromphasen aufgeladen werden können.

Tabelle zum Vergleich der Ladedauer eines 40-kWh-Akkus mit den Spalten "Stecker" (Haushaltssteckdose und 4x Wallbox Typ 2), "Anschluss" (230 V/10 A bis 400 V/3x32 A), "Leistung" (2,3 kW bis 22 kW) und "Ladezeit" (ca. 17 Std. bis ca. 2 Std.).
In der obigen Tabelle finden Sie einige Richtwerte, wie lange das Laden eines leeren 40-kWh-Akkus mit dem jeweiligen Anschluss und der jeweiligen Wallbox dauern kann. Ladedauer berechnet unabhängig von Lade­management und Akku­temperatur (Quelle: ADAC).

Wie teuer ist eine Wallbox und darf man sie selbst installieren?

Da die Angebotspalette von etwa 500 bis ca. 2.000 Euro reicht (Installation nicht eingerechnet), wird die Entscheidung für das richtige Modell schwierig. Außerdem sind die Leistungsmerkmale schwer vergleichbar. Der ADAC empfiehlt eine 11-kW-Wallbox als guten Kompromiss. Mit ihrer ein-, zwei- oder dreiphasigen Betriebsmöglichkeit kann sie über Nacht auch größere Batterien ausreichend laden, wenn der Akku nicht gerade komplett leer gefahren wird. Die Installation ist zwingend von einem Fachbetrieb vorzunehmen. Dieser haftet für den fachgerechten Einbau und führt die Anmeldung der Ladeeinrichtung beim Netzbetreiber durch. Zuschüsse beim Erwerb gewähren u.a. die Förderbank KfW sowie verschiedene Bundesländer, Gemeinden und Stromanbieter.

Foto: 123rf

« Zurück