Wechsel- & Gleichstrom – Wissenswertes zum Laden von Elektroautos an Ladestationen

Eines unserer wichtigsten Ziele hier bei GrienGo ist es, dass die Nutzung unserer Ladestationen und das Aufladen der Elektrofahrzeuge unserer Kunden so einfach und unkompliziert wie möglich ausfällt. Das Aufladen eines E-Autos sollte am Ende des Tages so simpel und selbstverständlich sein wie das Laden eines Smartphones. Ladestecker einstecken, nach dem Ladevorgang herausziehen, losfahren – komplizierter und umständlicher sollte und muss es auch gar nicht sein. Nichtsdestotrotz ist es allerdings nicht nur nützlich, sondern auch äußerst interessant, mehr über die technischen Aspekte der Elektromobilität und des Aufladens von Elektroautos zu erfahren.

Elemente wie Ladeleistung, unterschiedliche Ladetechniken mit zwei verschiedenen Stromvarianten (Wechselstrom / AC und Gleichstrom / DC) oder diverse Ladestecker, welche sich je nach Einsatz- und Stromart weltweit unterscheiden können, mögen auf den ersten Blick vielleicht etwas überwältigend und kompliziert erscheinen. Dass die relevanten Prinzipien und Funktionsweisen aber ebenso spannend wie auch leicht verständlich sein können, möchten wir bei GrienGo in diesem Beitrag näher demonstrieren.

Wechselstrom (AC) & Gleichstrom (DC) an öffentlichen Ladestationen – Auf die Technik kommt es an

Die maximale Ladeleistung eines E-Autos ergibt sich nicht nur aus der eigentlichen Leistung des Fahrzeugs selbst, sondern auch aus zwei weiteren bedeutenden Faktoren: dem Ladekabel und der Ladestation. Die Leistung beziehungsweise die Geschwindigkeit des Aufladens ergibt sich aus diesen drei Elementen und wird letztlich vom schwächsten Glied dieser Kette geprägt: Das modernste und leistungsfähigste Ladekabel bietet etwa keinen Vorteil, wenn die Ladestation nicht die entsprechende Leistung abgeben oder der Akku des E-Autos Strom nicht schnell genug aufnehmen und speichern kann.

Besonders einflussreich und ausschlaggebend ist dabei die Ladestation und der dort abgegebene Strom. Denn Strom ist nicht gleich Strom, auch nicht an öffentlich zugänglichen Ladestationen für Elektroautos. Wer sich schon einmal gefragt haben sollte, wofür die Buchstaben der australischen Hard-Rock-Band AC/DC stehen, ist auf der richtigen Spur: AC steht für Alternating Current, also Wechselstrom; DC wiederum bedeutet Direct Current, auf Deutsch Gleichstrom.

Die wichtigsten Unterschiede der maximalen Ladeleistung an Ladestationen ergeben sich aus eben diesen beiden Stromarten, Wechselstrom und Gleichstrom.

Die heutigen Akkus von Elektroautos speichern Energie ausschließlich in Form von Gleichstrom (DC). Wie auch die meisten Alltagsgeräte nutzen zahlreiche öffentliche Ladestationen allerdings Wechselstrom (AC). Daher müssen in vielen Fällen die verbauten Ladegeräte der E-Autos den eingehenden AC-Strom zunächst in DC-Strom umwandeln, damit die Energie auch effektiv in der Batterie gespeichert und anschließend genutzt werden kann.

Laden von Elektroautos mit Wechselstrom (AC)

Der Vorteil von Wechselstrom ist, dass er äußerst flexibel und kompatibel ist – jedes E-Auto kann mit AC aufgeladen werden. Der aufgenommene Wechselstrom wird dann vom Ladegerät des Vehikels intern in Gleichstrom (DC) umgewandelt und gespeichert. Die eigentliche Ladeleistung ist des Weiteren abhängig vom eigentlichen Elektroauto und auch dem genutzten Stecker. Einige etwas ältere E-Fahrzeuge können etwa nur mit einer Leistung von 3,7 kW (Kilowatt) aufgeladen werden, während moderne Elektroautos bis zu 22 kW nutzen können. Theoretisch können diese auch mit einem Mode 2-Ladekabel an gewöhnlichen Haushaltssteckdosen aufgeladen werden – empfohlen wird dies allerdings nicht, zumal die maximale Ladeleistung hier mit 3,7 kW ebenfalls äußerst gering ausfällt.

Verbreiteter sind beim Laden mit Wechselstrom hingegen Stecker vom Typ 1 oder Typ 2; für beide wird ein Mode 3-Ladekabel benötigt. Über einen Stecker vom Typ 1 findet ein einphasiges Laden mit einer Leistung von bis zu 7,4 kW statt. Beim Typ 2-Stecker werden, dank dreiphasigem Laden, sogar bis zu 22 kW erreicht. Ein Elektrofahrzeug kann hier also etwa dreimal so schnell aufgeladen werden.

Laden von Elektroautos mit Gleichstrom (DC)

Wie schon eingangs erwähnt handelt es sich beim Laden mit Gleichstrom um eine schnellere, leistungsfähigere Alternative zum Aufladen mit Wechselstrom (AC). Über diese kann der Strom an speziellen Schnellladestationen direkt in den Akku der E-Autos geladen werden, ohne dass das interne Ladegerät den Strom wie bei Wechselstrom-Ladestationen zuvor umwandeln muss. Der benötigte Gleichrichter ist hier bereits in den DC-Ladestationen verbaut. Dadurch werden wesentlich höhere Ladeleistungen – und damit auch stark verkürzte Aufladezeiten – ermöglicht. Je nach E-Fahrzeug und eingesetztem Ladestecker sind hier Ladeleistungen von 50, 100 oder bis zu 250 kW möglich.

Wie auch bei Ladestationen mit Wechselstrom werden auch an DC-Ladesäulen weltweit unterschiedliche Stecker genutzt. Während der sogenannte CHAdeMO-Stecker bis zu 100 kW Leistung bietet und primär für E-Autos aus dem asiatischen Raum genutzt wird, unterstützt der Tesla Supercharger heutzutage eine Ladeleistung von bis zu 250 kW – allerdings nur für Fahrzeuge des Herstellers Tesla wie etwa Model S oder Model X. Als Standard in Europa setzt sich der CCS-Stecker Combo 2 (Combined Charging System) durch, welcher eine Ladeleistung von 200 kW, zukünftig sogar 350 kW bietet.

Weitere Faktoren beim Aufladen von Elektroautos

Der genutzte Steckertyp oder die Art des Stroms sind allerdings nicht die einzigen Faktoren, welche die Ladeleistung eines Elektroautos beeinflussen. Auch die Umgebungstemperatur kann sich auf die maximale Leistung auswirken. Die integrierten Ladegeräte und Akkus von E-Fahrzeugen verfügen über ein System für das Batteriemanagement. Sobald dieses eine zu hohe oder zu niedrige Temperatur misst, wird die maximale Ladeleistung reduziert. So werden die Zellen des Akkus nicht unnötig belastet. Besonders in den kalten Wintermonaten sollte man darauf achten, ein E-Auto idealerweise im bereits aufgewärmten Zustand, etwa nach einer längeren Fahrt, aufzuladen.

Wie auch bei den Akkus anderer elektronischer Geräte, zum Beispiel denen in Smartphones, entscheidet auch der aktuelle Ladezustand über die Leistung und Geschwindigkeit, mit welcher aufgeladen wird. Je mehr eine Batterie bereits geladen ist, desto mehr wird das Ladetempo gedrosselt, um den Akku zu schonen und die maximale Ladung nicht unnötig zu verringern. Ab einer Ladung von etwa 80 Prozent wird hier die maximale Ladeleistung nach und nach verringert.

Beim Aufladen zeigen nahezu alle Elektroautos die Restdauer des aktuellen Ladevorgangs entweder in einer entsprechenden App oder auch auf einem Display im Innenraum des Fahrzeugs an. Dennoch ist es praktisch, etwa beim Vergleich neuer E-Autos, die ungefähre Ladezeit im Kopf berechnen zu können. Die Ladezeit ergibt sich dabei aus der Akkukapazität eines Fahrzeugs in kWh (Kilowattstunden) geteilt durch die mögliche Ladeleistung in kW. Ein Elektroauto mit einer Batteriekapazität von etwa 100 kWh wäre an einer AC-Ladestation mit 22 kW Leistung also in etwa 4,5 Stunden aufgeladen, an einer DC-Schnellladestation mit 250 kW bräuchte man sogar nur knapp 25 Minuten.

Einfaches und schnelles Laden dank einer ausgebauten Ladeinfrastruktur – mit GrienGo

Wir bei GrienGo setzen uns durch und durch für den möglichst einfachen, schnellen und vor allem unkomplizierten Ausbau der Ladeinfrastruktur in Deutschland ein. Unabhängig davon, welche Fortschritte Elektroautos und deren Ladetechniken in den kommenden Jahren machen werden – schon heute braucht es dank GrienGo für eine zeitnahe und unbürokratische Installation passender Ladesäulen nicht mehr als 25 m² öffentlich zugängliche Fläche, zum Beispiel für Restaurants, Hotelanlagen oder sonstige Unternehmen, nicht nur im Gastgewerbe. Um alles Weitere kümmern wir uns einfach.

Fahren. Laden. Grienen. Mach es einfach.