Punjenje električnih automobila

Wie lade ich mein Elektro-Auto zuhause?

Stromtankstelle

Elektroautos sind bald billiger in der Anschaffung, der Treibstoff ist viel günstiger (unter anderem weil man ihn einfach selber produzieren kann) sie beschleunigen schneller, das Innengeräusch ist tiefer und es macht schlicht mehr Spass damit zu fahren. Zusätzlich sind die Wartungs- und Reparaturkosten tiefer, da ein E-Auto aus weniger Bestandteilen besteht, d.h. ausser Reifen wechseln und Scheibenwischer erneuern gibt es nicht viel zu tun.

Das heisst jedermann muss sich Gedanken machen wie er zuhause sein E-Auto tanken will?

Man kann sich für 50’000.- Franken einen DC Schnellader in die Garage stellen, allerdings muss man sich zuerst eine neue Leitung zum Haus verlegen lassen und die Autobatterie wird nicht lange halten, da Sie keine Schnelladungen mag. Umgekehrt kann mann seinen Tesla auch an der Haushaltsteckdose in langen 37 Stunden laden, oder im Winter damit gar nicht mehr laden können.

Wie immer, empfehlen wir einen Kompromiss. Eine dreiphasige 22 kW Ladestation kostet nicht unendlich viel, ladet ihr Auto aber auch in 10 Jahren in ca. 2 – 3h und kann mit entsprechendem Stromsensor abhängig von der Solarstromproduktion die Ladeleistung varieren. (Wenn der Hausanschluss schwach ist, ist auch 11 kW ok) Wenn Sie viel an exotischen Orten unterwegs sind empfehlen wir eine 3 phasige Industriesteckdose mit einem entsprechendem ICCB Ladekabel, das können Sie Zuhause aber auch an jeder Steckdose in ganz Europa gebrauchen. ((Adapter erhältlich)

Ein kleiner Tipp betreffend Lebensdauer Ihrer Auto Batterie.
Am längsten halten die meisten Autobatterien wenn Sie 20°C haben (Desshalb werden viele Autobatterien gekühlt und geheizt), zur Hälfte geladen sind und nur langsam geladen oder langsam entladen werden (Kleine Beschleunigungen, tiefe Höchstgeschwindigkeit). Alles was davon abweicht reduziert die Lebensdauer, zwar nicht extrem aber langsam aber sicher.

Da man als Laie fast keine Chance hat, einen Überblick über die verschiedenen Heimlademethoden zu recherchieren, hier ein Überblick um was es geht.

Das Stromnetz liefert einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom, alle Autos haben Gleichstrombatterien und dazwischen braucht es zwingend ein Batterieladegerät. Das Batterieladegerät ist entweder im Gebäude fix eingebaut (DC Schnellader), es ist mobil und kann mitgenommen werden (Mobiler DC Lader) oder man benutzt das im Auto eingebate Ladegerät. (Siehe E-Auto Gebrauchsanleitung, meist 3.7 kw/16A siehe Liste weiter unten)
Egal was Sie für Geräte kaufen, ohne DC Lader wird nur so schnell geladen wie es das im Auto eingebaute Ladegerät kann.

Wichtige Eigenschaften von E-Mobil Heimtankstellen:

  • Wechselstrom einphasig oder dreiphasig
  • Maximaler Ladestrom/Ladeleistung (z.B. 3.7, 7.4, 11 oder 22 kW)
  • FI Typ B integriert oder extern noch zu installieren?
  • Leistungsschutzschalter schon integriert oder extern noch zu installieren
  • Typ des Ladesteckers (Typ 2, Typ1)?
  • Ladekabel im Lieferumfang und wie lang?
  • Ladekabel fix angeschlossen oder beidseitig mit Stecker?
  • Energiezähler integriert?
  • Anzeige von Status und Störungen vorhanden?
  • Möglichkeit die Ladestation ans Internet anzuschliessen und via App/PC zu steuern?
  • Möglichkeit das Auto soviel zu laden wie der Stromüberschuss von der Solaranlage ist?
  • Schnittstellen über potentional getrennte Kontakte verfügbar?
  • Wie wird Ladung ein/ausgeschaltet (RFID, Schalter, Internet, Zeitschaltuhr etc.)
  • Kann mann vom Auto Strom ins Hausnetz einspeisen? (Vehicle to Grid)
  • Kann man die Ladestelle mitnehemn (Mobiler DC Lader oder ICCB Kabel)

Das Prinzip der privaten Stromtankstelle hier 7 Varianten:

1: Man verwendet eine ganz normale 230 V Steckdose wie Sie in der Schweiz in jedem Zimmer vorhanden ist

Stromtankstelle

(Mode 1)

Vorteil:
– Die Steckdosen sind meist in der Garage etc. schon vorhanden
– Ihre Batterie wird beim laden sicher nicht überhitzen 🙂

Nachteil:
– Im Winter wenn die Batterie vor der Ladung aufgeheizt werden muss, kann mann nicht mehr laden (Leistung reicht nicht zum laden und heizen)
– Man kann nur mit 10A / 2300 Watt laden, die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 10 – 40h
– Die Steckdose und die Zuleitung werden längerfristig überlastet werden und Störungen/Schäden verursachen
– Wenn am selben Sicherungskreis noch andere Geräte betrieben werden fliegt die Sicherung raus
– Die Steckdose hat keinen integrierten Fehlerstrom- Leitungsschutzschalter was Sicherheitsprobleme verursachen kann
– Es ist nur eine temporäre Lösung, in Zukunft werden die Autos leistungsfähiger und eine Ladung dauert noch länger

2: Man lässt eine einphasen Industriesteckdose installieren + ICCB Ladekabel

Industriesteckdose Elektroauto ladenLadekabel Elektroauto

(Mode 2)

Vorteil:
– Man kann mit 16A  ca. 3700 Watt laden, die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 6 – 12h
– Das zusätzliche benötigte ICCB Ladekabel mit integrierter Elektronik und Kommunikation kann man ev. auch auswärts benutzen

Nachteile:
– Man braucht ein spezielles Ladekabel mit integrierter Elektronik und Kommunikation (ICCB = In Cable Control Box, wird meist mit Auto geliefert)
– Das Auto wird nur so schnell geladen wie das Auto das kann (Ladegerät vom Autohersteller wird benutzt)
– Die Steckdose hat keinen integrierten Fehlerstrom- Leitungsschutzschalter was Sicherheitsprobleme verursachen kann
– Das Haus kann nicht mit dem Batterieladegerät kommunizieren, d.h. egal wieviel Sonne es hat das Auto lädt immer gleich

3: Man lässt eine dreiphasen Industriesteckdose installieren + ICCB Ladekabel

Steckdose Drehstrom Auto ladenLadekabel Elektroauto

(Mode 2)

Vorteil:
– Man kann mit maximal 16A  11/22 kW laden, die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 4 – 8h
– Das zusätzliche benötigte ICCB Ladekabel mit integrierter Elektronik und Kommunikation kann man auch auswärts benutzen

Nachteile:
– Man braucht ein spezielles Ladekabel mit integrierter Elektronik und Kommunikation (wird meist mit Auto geliefert)
– Das Auto wird nur so schnell geladen wie das Auto das kann (Ladegerät vom Autohersteller wird benutzt)
– Die Steckdose hat keinen integrierten Fehlerstrom- Leitungsschutzschalter was Sicherheitsprobleme verursachen kann
– Das Haus kann nicht mit dem Batterieladegerät kommunizieren, d.h. egal wieviel Sonne es hat das Auto lädt immer gleich

4: Man lässt eine einphasen Wallbox installieren

Walbox Elektroauto

(Mode 2 oder 3)

Vorteile:
– Man kann mit 16A / ca. 3700 Watt laden, die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 6 – 12h
– Die Wallbox bietet durch den integrierten Fehlerstromschutzschalter und Leistungsschutzschalter zusätzliche Sicherheit
– Das Haus kann ev. mit dem Batterieladegerät kommunizieren, d.h. das Auto lädt soviel wie die Solaranlage Überschuss hat

Nachteil:
– Mit 3 Phasen würde es schneller gehen
– Das Auto wird nur so schnell geladen wie das Auto das kann (Internes Ladegerät vom Autohersteller wird benutzt)
– In Zukunft beim nächsten Auto muss man ev. auf 3 Phasen aufrüsten

5: Man lässt eine dreiphasen Wallbox installieren

Walbox Elektroauto

(Mode 2 oder 3)

Vorteile:
– Man kann mit 16A /32A  11 oder 22 kW laden, die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 3 – 9h
– Die Wallbox bietet durch den integrierten Fehlerstromschutzschalter und Leistungsschutzschalter zusätzliche Sicherheit
– Das Haus kann ev. mit dem Batterieladegerät kommunizieren, d.h. das Auto lädt soviel wie die Solaranlage Überschuss hat

Nachteil:
– Das Auto wird nur so schnell geladen wie das Auto das kann (Internes Ladegerät vom Autohersteller wird benutzt)

6: Man lässt eine dreiphasen Industriesteckdose installieren + Mobiler DC Lader

Steckdose Drehstrom Auto ladenElektroauto Ladegerät

(Mode 2)

Vorteile:
– Man kann mit 22 kW laden (egal was für ein Ladegerät im Auto eingebaut ist), die vollständige Ladung dauert je nach Auto ca. 1 – 4h
– Das Mobile Ladegerät bietet durch den integrierten Fehlerstromschutzschalter und Leistungsschutzschalter zusätzliche Sicherheit
– Mann kann das Ladegerät auch mitnehmen und z.B. in der Firma in einer Stunde schnell volladen

Nachteil:
– Das Gerät ist relativ teuer
– Etwas unhandlich und schwer zum mitnehmen

7: Man installiert einen DC Schnellader

Stromtankstelle

(Mode 4)

Vorteil:
– Mann kann bis zu 50 oder sogar über 100 kW laden, die vollständige Ladung dauert 30 – 60 Minuten
– Der DC Schnellader bietet durch den integrierten Fehlerstromschutzschalter und Leistungsschutzschalter zusätzliche Sicherheit
– Das Haus kann ev. mit dem Batterieladegerät kommunizieren, d.h. das Auto lädt soviel wie die Solaranlage Überschuss hat

Nachteil:
– Der DC Schnellader ist sehr teuer
– Man braucht normalerweise einen verstärkten Hausanschluss

Auswahl von Lademöglichkeiten der aktuellen Fahrzeuge:

Marke Typ Internes
Einphasig
Ladegerät
Dreiphasig
Stecker
Wechselstrom
Stecker
Gleichstrom
Nissan Leaf 3.3(6.6) kW Typ 2 CHAdeMo
Tesla S 11(16.5) kW 11 kW Typ 2, Div. Tesla Charger
Renault Zoe 43 kW Typ 2 Nein
BMW i3 3.6 (11) kW  11kW Typ 2 CCS
Audi A3 etron 3.6 kW Typ 2 Nein
Ford Focus 6.6 kW Typ 2
Hiunday Ionic 6.6 kW Typ 2 CCS
Toyota Prius PlugIn 3.3 kW Typ 1/2 Kein
Mercedes B-Klasse 11 kW Typ 2 Nein
Opel Ampera-e 7.2 kW Typ 2 CCS
VW e-Golf 7.2 kW Typ 2 CCS

Werte in Klammer gegen Aufpreis()

Lademodus

Mode 1
Laden mit Wechselstrom (AC) an einer landesüblichen oder einer CEE-Steckdose. Keine Kommunikation zwischen Energieabgabestelle (Steckdose) und Fahrzeug.

Mode 2
Wie Mode 1, jedoch mit einer «In-Cable-Control-Box» (ICCB) oder auch «In-Cable-Control and Protection Device» (IC-CPD) im Kabel. Über diese ICCB wird ein Elektrofahrzeug, das üblicherweise unter Mode 3 geladen wird, mit einer landesüblichen oder CEE-Steckdose verbunden.

Mode 3
Das Laden mit 1- oder 3-phasigem Wechselstrom (AC) kann nur an einer zweckgebundenen («dedicated») Steckdose Type 2, Type 3 oder einem fest an die Installation angeschlossenen Mode 3-Kabel durchgeführt werden. Kommunikation zwischen Energieabgabestelle (Steckdose) und Fahrzeug.

Mode 4
Laden mit Gleichstrom (DC) für Schnellladungen. Kommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug. Der Begriff «Kommunikation» beinhaltet in der Elektromobilität zwei getrennte Vorgänge:
Mode 2, 3 oder 4 beinhalten die energieübertragungsbezogenen, sicherheitsrelevanten Informationen wie z.B. Stromstärke oder Überwachung des Erdleiters zwischen Fahrzeug und Steckdose usw.
Die dem Mode-Signal überlagerte «High level communication» kann z.B. Benutzerinformationen, Identifikation, Abrechnungsdaten und vieles mehr enthalten.

Wie funktioniert die Ladung von Elektroautos ? (Hier in einem Bild alle Varianten 1-7)

Stromtankstelle

Hier eine Übersicht wie ein Elektroauto geladen werden kann. Es braucht in jedem Fall ein Batterieladegerät, dies kann im Auto, mobil zwischen Auto und Steckdose oder fest im Haus oder Ladesäule eingebaut sein.

Variante 1 (Dummes Kabel an normaler Steckdose, Mode1):

Am einfachsten ist es wenn man das im Auto eingebaute Batterieladegerät nutzt und ein normales “dummes” Kabel ohne Kommunikation benutzt. Da das Batterieladegerät nicht weiss wieviel Strom bezogen werden darf, wird nur mit 2300 Watt geladen da dies immer geht. Dies ist bei jedem Auto so.

Variante 2 (Intelligentes Kabel an einphasen Steckdose, Mode2):

Es handelt sich nun um ein inteligentes Kabel mit einer “In Cable control box” die weiss um was für eine Steckdose es sich handelt. Das heisst die Control Box teilt dem Batterieladegerät im Auto mit wieviel Strom es laden darf. Es kann aber nur so viel geladen werden wie das im Auto integrierte Ladegerät laden kann.

Variante 3 (Intelligentes Kabel an dreiphasen Steckdose, Mode2):

Es handelt sich nun um ein inteligentes Kabel mit einer “In Cable control box” die weiss um was für eine Steckdose es sich handelt. Das heisst die Control Box teilt dem Batterieladegerät im Auto mit wieviel Strom es laden darf. Es kann aber nur so viel geladen werden wie das im Auto integrierte Ladegerät laden kann.

Variante 4 (Intelligente Walbox einphasig, Mode3):

Es handelt sich nun um eine inteligente Wallbox mit einer Datenkommunikation mit dem Auto, ev. einer Kommunikation mit dem Haus und ev. einer Kommunikation mit dem Smart Grid. Das heisst wir haben nun 4 Köche die etwas zu sagen haben:

Koch Nummer 1: Der Besitzer kann aus und einstecken und via PC, Bedienpanel, MobileApp etc mitteilen wann er wieviel laden möchte
Koch Nummer 2: Das Batteriemanagementsystem bestimmt mit wieviel Strom geladen werden darf und ob die Batterie geheizt oder gekühlt wird
Koch Nummer 3: Das smart Haus teilt dem Batterieladegerät mit wieviel Strom von der PV Anlage gerade zuviel produziert wird und damit geladen werden soll
Koch Nummer 4: Das Smartgrid meldet sich wenn Regelleistung benötigt wird, gerade Strom günstig ist und anderes
(Die Batterie im Auto wird man in Zukunft auch entladen können, dann kann mann auch schnell um die Ecke das Auto laden und damit z.B. das Haus aufladen)

Variante 5 (Inteligente Walbox einphasig, Mode3):

Dito Variante 4 aber mehr Leistung

Variante 6 (Industriesteckdose + mobiles DC Ladegerät, Mode2):

Das mobile DC Ladegerät lädt mit 22kW sehr schnell und kommuniziert auch mit der Batterie. Normalerweise kommuniziert es aber nicht mit dem Haus und auch nicht mit dem SmartGrid was die entsprechenden Nachteile hat.

Variante 7 (DC Schnellader, Mode4):

Der fix eingebaute DC Lader kann alles (Siehe auch Variante 4) kann auch mit bis zu 350 kW laden ist aber schon eine grössere Investition, d.h. kostet etwa gleich viel wie ein Auto.

Fahrzeugseitige Stecker Typen:

Damit der Salat perfekt ist, hat man noch verschiedene Spezialstecker fürs Autoladen entwickelt. Fürs AC laden mit dem autointernen Ladegerät hat sich der Stecker Typ 2 durchgesetzt, als DC Schnelladestecker gibt es in Europa den CHAdeMO und den CCS2 (Combo II). Die restlichen Stecker sind Geschichte.

Stecker Elektro Auto laden