Technische Grundlagen


Informationen zum Laden eines Elektroautos

Hier finden Sie was Sie schon immer über den Ladevorgang bei Elektroautos wissen wollten – von den geltenden Standards bis zu Abrechnungssystemen – informiert Sie der folgende Überblick. 

Um die Batterie eines Elektroautos mit elektrischer Energie zu laden, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Sie laden daheim über ihren Privaten Netzanschluss - optimalerweise unter Verwendung einer Wallbox – oder öffentlich an den immer zahlreicher zur Verfügung stehenden Lademöglichkeiten. Die öffentlichen Lademöglichkeiten unterscheiden sich stark in der Geschwindigkeit mit denen sie dort ihr Auto aufladen und natürlich auch in den Kosten die in Rechnung gestellt werden, der Preis pro Kilowattstunde. Dieser wird vom Dienstleister der die Lademöglichkeit betreibt, individuell festgelegt und Ihnen über ein Abrechnungssystem regelmäßig in Rechnung gestellt. 

Geltende Standards bei Ladevorgängen

Ladebetriebsarten und zu verwendende Ladestecker in der Praxis

Der wesentliche Einflussfaktor bei Ladevorgängen ist die eingesetzte Technik. Generell wird zwischen Gleich (DC) – und Wechselstrom (AC) unterschieden. Ladevorgänge mit einer Ladeleistung im Bereich von 3,7 kW bis 22 kW werden als Normalladen klassifiziert und erfolgen an einer AC-Ladestation. Ladevorgänge mit höheren Leistungen erfolgen über eine DC-Ladestation und werden als Schnellladen bezeichnet. Die Ladedauer eines Elektroautos hängt in erster Linie von der maximalen Ladeleistung (fahrzeug- und infrastrukturseitig), der benutzten Ladestation, der Batteriekapazität sowie von der Ladetechnik des Elektrofahrzeugs ab. Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) schaffen technisch eine AC-Ladeleistung von max. 22 kW, wohingegen rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV) sowohl AC- als auch die deutlich höheren DC-Ladeleistungen ermöglichen. Elektrofahrzeuge der neueren Generation können bereits serienmäßig mit mindestens 100 bis 150 kW geladen werden, die neuesten auch bereits mit 200 bis 270 kW. So wird die Entwicklung weiter fortschreiten, der Trend in der technologischen Entwicklung von rein batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEV) geht zu hohen DC-Ladeleistungen und Reichweiten. Immer mehr Hersteller entwickeln bereits Serienfahrzeuge die mit 800 V, statt der bei der bei Elektroautos derzeitig noch verbreiteten 400 V geladen werden können. Während übliche öffentlich zugängliche Schnellladesäulen eine DC-Ladeleistung von 50 kW (400 V, 125 A) aufweisen, können an sogenannten High-Power-Charging (HPC) Stationen Elektrofahrzeuge bereits heute theoretisch zwischen 150 kW bis 350 kW DC geladen werden. Ein Überblick über die gängigen Ladevorgänge mit den entsprechenden Ladeleistungen und benötigten Steckertypen gibt die folgende Tabelle.  

Gegenüberstellung der Lademodi

Der für das Schnellladen benötigte Combined Charging System (CCS) Anschluss (unterer Ladestecker) verknüpft den Typ 2 Stecker für AC- und den Combo 2 Stecker für DC-Laden. Über diesen einen Anschluss kann dadurch sowohl Gleich-, als auch Wechselstrom geladen werden. Durch diesen Anschluss wird die Interoperabilität für das Laden von Elektrofahrzeugen in Europa gewährleistet und ist in Deutschland in der Ladesäulenverordnung verankert. Neben europäischen Herstellern hat auch Tesla in Europa die CCS-Ladetechnik in die Fahrzeuge integriert. Die neuesten europäischen V3-Supercharger von Tesla ermöglichen eine DC-Ladeleistung von bis zu 250 kW und sind auch auf die CCS-Einkabel-Technologie ausgelegt. Laut Tesla erfolgt nach derzeitigem Stand schrittweise die Öffnung des Supercharger-Ladenetzes auch für andere Fahrzeugmarken ab Ende 2021 mit dem CCS-System. An öffentlichen AC-Ladestationen, die keinen fest angeschlossenen Ladestecker haben, müssen Fahrzeugnutzer einen Typ-2 Ladekabel (oberer Ladestecker) für das Laden immer selbst mitnehmen und anschließen. Beim DC-Laden ist das Ladekabel aus Sicherheitsgründen immer fest an der Ladestation angeschlossen.  

Dauer eines Ladevorgangs in der Praxis

Ladezeiten

Die Dauer eines Ladevorgangs hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab: der maximalen fahrzeug- sowie infrastrukturseitigen Ladeleistung (kW) und der Batteriekapazität (kWh). Mathematisch bedeutet das ganz einfach: Ladezeit = Batteriekapazität/Ladeleistung multipliziert mit dem Faktor 1,3. Da während des Ladevorgangs die Ladeleistung nicht konstant ist, wird der Multiplikator von 1,3 aufgeschlagen. Ein Elektrofahrzeug mit einer Batteriekapazität von bspw. 60 kWh benötigt an einer Normalladestation mit 22 kW rund 3 1/2½ Stunden zum vollständigen Aufladen. In einer Schnellladestation mit einer DC-Ladeleistung von 150 kW werden dagegen nur rund 50 Minuten zum Vollladen benötigt. Bei der Ladeleistung wird in der Praxis häufig die 80%-Schwelle als Referenzwert (SoC – State of Charge) genannt. Bis zu diesem Prozentwert wird nämlich die Batterie eines Elektrofahrzeugs mit maximal verfügbarer hoher Leistung geladen und im Weiteren mit schrittweise reduzierter Leistung. Die Ladeleistung reduziert sich also mit steigendem Ladestand, zum einen um eine maximale Lebensdauer der Batterie sicherzustellen und zum anderen schädlich hohe Temperaturen zu vermeiden. 

Elektrofahrzeuge mit hohen Batteriekapazitäten und Ladeleistungen können in den meisten Fällen an Schnellladestationen mit mindestens 150 kW bereits nach 30 Minuten bis zu 80% aufgeladen werden. Die maximale Ladeleistung an einem HPC—Ladepunkt ist technisch derzeit an vielen Standorten auf 350 kW begrenzt. 


Elektroauto unterwegs an öffentlichen Ladestationen laden

Bedienung und wichtige Kostenkomponenten von Ladeanbietern im öffentlichen Raum

In Deutschland gibt es derzeit (Stand: November 2021) rund 52.200 öffentliche Ladestationen. Davon sind 44.500 Normallade- und 7.700 Schnellladepunkte. Dabei hat eine Ladestation in den meisten Fällen ein bis zwei Ladepunkte. Der flächendeckende Ausbau der öffentlichen Ladeinfrastruktur wird stetig vorangetrieben. Deutschlandweit gibt es derzeit (Stand: November 2021) über 2.000 Ladesäulen- bzw. Ladepunktbetreiber und über 300 Ladekarten. Die Nutzung dieser öffentlichen Ladestationen bringt für E-Auto Nutzer eine Vielzahl von Abrechnungssystemen, verschiedenen Stromtarifen und Zugangssystemen mit sich. Die Abrechnung bei den meisten Ladesäulen funktioniert mit einer eigenen Ladekarte oder Lade-App. In den meisten Fällen muss dafür vorab eine Registrierung beim Ladesäulenanbieter erfolgen. Dabei werden Verträge mit einem Mobilitätsdienstanbieter – dem sogenannten Mobility-Provider (EMP) – abgeschlossen. EMP können die örtlichen Stromversorger sein, das Ladenetzwerk des Autoherstellers oder auch europaweite Roaming-Anbieter. Die Ladekarte enthält einen sogenannten RFID-Chip (Radio Frequency Identification), um die Kartenbesitzer zu authentifizieren und damit die Kostenabrechnung zu ermöglichen. Darüber hinaus gilt in der novellierten Ladesäulenverordnung (tritt ab dem 01.01.2022 in Kraft), dass Ladesäulenbetreiber beim spontanen Laden ab dem 01.07.2023 mindestens eine kontaktlose Zahlung mittels gängiger Debit- und Kreditkarte als Mindeststandard anbieten müssen. Neu Installierte Ladesäulen müssen dann über ein Kartenlesegerät und ein PIN-Pad zur Eingabe der Geheimnummer verfügen. Damit können Fahrzeugnutzer zukünftig auch ohne eine Ladekarte öffentlich laden. 

Öffentliches Laden

Bei der Auswahl des richtigen Ladesäulenanbieters und Ladetarifs ist es nicht einfach den Überblick zu behalten. Welche Ladekarte am besten passt, hängt maßgeblich von der verfügbaren Ladeinfrastruktur vor Ort sowie vom Lade- bzw. Fahrverhalten der Fahrzeugnutzer ab. Die Ladetarife basieren auf unterschiedlichen Abrechnungsmodellen und sollten vor der Nutzung beachtet werden. Neben der Lademenge in kWh und der Ladegeschwindigkeit können je nach Modell folgende Komponenten den zu zahlenden Preis für den Ladevorgang letztendlich bestimmen: Grundgebühren, Prepaid- oder Flatrate-Tarifen und ggfls. eine Startgebühr. Diese Preiskomponenten können je nach Anbieter auch miteinander kombiniert werden. Das Laden an einer schnellen DC-Ladesäule ist tendenziell teurer (in den meisten Tarifen mindestens 10 cent/kWh) als das Laden an einer gewöhnlichen AC-Ladestation. 

E-Auto Nutzer können durch Roaming-Lösungen mit einer Ladekarte viele Ladestationen mehrerer Ladepunkt-Betreiber – den sogenannten Charge-Point-Operator (CPO) – nutzen. Die komplette Abrechnung wird vom Roaming-Anbieter als Service ohne monatliche Grundgebühr übernommen. Der zu zahlende Ladetarif wird allerdings vom Ladepunkt-Betreiber festgelegt und kann stark schwanken. 

Ladepunkt-Betreiber gibt es viele. Zu den bekanntesten Betreibern zählt Ionity - ein Joint Venture von den führenden Automobilherstellern BMW, Daimler, Ford, Volkswagen, Audi, Porsche und Hyundai. Ionity betreibt ein dichtes Netz von DC-Schnellladesäulen mit bis zu 350 kW maximaler Ladeleistung vor allem an Autobahnen, jedoch bietet sie keine eigene Ladekarte an. Zu unterschiedlichen Preiskonditionen wird über die Mobilitätsdienstanbieter (EMP) abgerechnet. Zu diesen zählen auch die Netzwerke von Autoherstellern, die verstärkt als überregionale Roaming-Anbieter auftreten. Mit einer Ladekarte von Automobilherstellern erhalten Nutzer die besseren Tarife bei Ionity. 

Automobilhersteller schnüren in den meisten Fällen mindestens zwei Tarifpakete - zum Teil mit und ohne Monats-Grundgebühr und unterschiedlichen Preisen für verschiedene Ladegeschwindigkeiten. Das individuelle Lade- und Fahrverhalten sollte entsprechend berücksichtigt werden, um zu schauen welcher Tarif sich in der Praxis am besten lohnt. 

Ladetarif

Lade- und Fahrverhalten ist entscheidend für den passenden Ladetarif

Das Lade- bzw. Fahrverhalten kann nach folgenden Kriterien grob unterschieden werden:   

Fahrzeugnutzer nutzen öffentliche Ladestationen eher wenig und laden ausschließlich an der eigenen Wallbox zu Hause und am Arbeitsplatz (Ladetyp 1 „Weniglader“). Dieser Ladetyp lädt an öffentlichen Ladestationen eher wenig oder nur im Notfall. Die Jahresfahrleistung ist eher gering. Der Anteil der Ladevorgänge an öffentlichen Ladestationen beträgt maximal 10% (davon ca. 60%-70% AC und 30%-40% DC). Für diesen Ladetyp eignen sich Roaming-Lösungen wie von Plugsurfing, NewMotion/Shell oder ADAC e-Charge am besten.  

Fahrzeugnutzer nutzen öffentliche Ladestationen gelegentlich (Ladetyp „Gelegenheitslader“). Dieser Ladetyp lädt regelmäßig zu Hause oder auch am Arbeitsplatz, doch das häufigere Laden führt zu einem öffentlichen Ladeanteil von mindestens 25% bis 30% (davon ca. 40%-50% AC, 40%-50% DC und mind. 20% HPC). Für diesen Ladetyp eignen sich Prepaid-Lösungen am besten.  

Fahrzeugnutzer nutzen öffentliche Ladestationen sehr häufig (Ladetyp „Viellader“) und fahren Elektroautos mit besonders hoher Batteriekapazität. Dieser Ladetyp lädt besonders an HPC-Ladesäulen an Autobahnraststätten oder in entsprechenden Ladeparks. Die Jahresfahrleistung ist besonders hoch. Der Anteil der Ladevorgänge beträgt mindestens 50% (10% AC, 20%-30% DC und 60%-70% HPC). Für diesen ist eine Karte mit monatlicher Grundgebühr sinnvoll, da für einen einzelnen Ladevorgang geringere bis gar keine Kosten anfallen würden. Auch für diesen Nutzertyp gut abgestimmte Viellader-Tarife sollten Berücksichtigung finden.  

Neue Ladetechniken benötigen keine Ladekarte und keine Debit- und Kreditkarte

In neueren Ansätzen können Fahrzeugnutzer mit der Funktion Plug & Charge, ohne zusätzliche Identifizierung durch eine Ladekarte/RFID-Karte oder App, direkt an einer Ladestation laden. Das Elektrofahrzeug muss nur über das Ladekabel an die Ladestation angeschlossen werden. Dabei kann sich das Fahrzeug selbständig mit der Ladestation verschlüsselt kommunizieren und sich identifizieren. Der Ladevorgang startet automatisch und die Abrechnung erfolgt ohne Ladekarte oder App. Volkswagen z.B. kündigt an, dass ab 2022 ID-Modelle über das als komfortablere Plug & Charge Verfahren geladen werden können.  

WVV Magazin Newsletter

Melden Sie sich zu unserem Newsletter an und verpassen Sie nichts mehr: Erhalten Sie exklusive Einladungen und Angebote zuerst.