Elektroautos – was ist beim Aufladen zu beachten?

Am 12. Januar 2021 veröffentlicht von Jekaterina Stael von Holstein

Elektroautos erobern mittlerweile sichtbar die deutschen Straßen. Neben dem Vorreiter der Elektromobilität Tesla stellen auch viele andere Unternehmen Elektroautos her. Diese sind vor allem für den Stadtverkehr aufgrund der eher kleineren Reichweite im Vergleich zu Diesel oder Benzin, z.B. im Carsharing, ideal anzuwenden. Elektroautos haben im Laufe der Jahre ihre Reichweite immer weiter erhöhen können, weswegen es sich mittlerweile auch lohnt, die Elektroautos für Reisen innerhalb eines Landes einzusetzen.

Ein Elektroauto zu haben ist auch an sich ein guter Gedanke, denn während des Fahrens werden keine Emissionen verursacht. Dies merkt man vor allem in den Innenstädten, wo der Schadstoffausstoß sehr hoch ist. So hoch, dass dies deutlich beim Atmen spürbar ist, vor allem wenn ein direkter Vergleich zwischen Wald- und Stadtluft an einem Tag möglich ist.

Der Grund für das große Aufkommen von Elektroautos auf den Straßen, neben dem grünen Gedanken der Umweltfreundlichkeit durch Vermeidung des Schadstoffausstoßes, ist natürlich vor allem finanzieller Natur. Denn in vielen europäischen Ländern, so auch in Deutschland, werden die Elektroautos seit 2019 mit Fördergeldern beim Kauf oder beim Leasen bezuschusst. Darüber hinaus werden auch der Bau und die Anbringung von Elektrotanksäulen vom Staat gefördert.

Aber was passiert denn, wenn ein Elektroauto geladen wird? Und gibt es Unterschiede beim Laden? Nun, dies schauen wir uns im folgenden Artikel genauer an.

Ist ein Elektroauto einfach nur ein Auto?

Zunächst spielt der im Auto integrierte Akku die größte Rolle. Je nachdem wie viel Energie der Akku pro Masse speichern kann und wie groß die Akkumenge im Auto ist, kann das Auto entsprechend eine größere oder kleinere Reichweite haben. Das heißt, dass ein Auto mit einem größeren Akku einer sehr hohen Energiedichte entsprechend eine längere Strecke ohne Neuaufladung fahren kann. Natürlich muss hinzugefügt werden, dass es nicht nur reine Elektroautos gibt, sondern auch die sogenannten Hybridfahrzeuge, welche neben einem Elektromotor auch einen Diesel- oder Benzinmotor besitzen. Dementsprechend ist der Akku für den elektrischen Antrieb viel kleiner als bei reinen Elektroautos.

Ein weiterer Faktor ist zu beachten, welches wichtig für die Konstruktion des Elektroantriebes eines Autos ist: der Art des Ladevorgangs! Die Ladung des Stromes kann mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom erfolgen. In jedem Fall kommt es auf eine möglichst hohe Leistung an, um das Auto so schnell wie möglich zu laden. Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung. Für eine schnelle Ladung wird also eine möglichst hohe Spannung benötigt. Andererseits braucht der Akku immer nur Gleichstrom, aber selbst beim Gleichstromladen muss die Spannung für eine bestmögliche Ladung angepasst werden. Aus diesem Grund gibt es auch beim Gleichstrom einiges zu beachten.

Welche Unterschiede gibt es beim Laden?

Die Wechselstromladestationen liefern aus dem Netz den Wechselstrom ins Auto, welches im Elektroauto selbst mit Hilfe eines Wechselrichters in Gleichspannung umgewandelt wird. Diese Gleichspannung wird dann mit einem Gleichrichter auf die Spannung des Akkus angepasst. Die Wechselstromladestation agiert also als eine Art Zähler mit Kontrollfunktion für einen sicheren Ladevorgang.

 

Wechselstromladebox “ID.Charger” von VW für Elektroautos | Bildquelle: Volkswagen AG

 

Bei Gleichstromladestationen wird in der Ladestation bereits der Wechselstrom des Netzes auf Gleichspannung mit einem Gleichrichter umgewandelt und anschließend ebenfalls in der Ladestation auf die richtige Gleichspannung der Batterie angepasst. Das Auto besitzt dann anschließend nur noch den Akku mit dem entsprechenden Managementsystem, was die Masse des Autos erleichtert. Die Gleichstromladestation agiert also als die zentrale Umwandlungsstation: als Zähler und als Kontrollmechanismus für das sichere Laden.

Die verschiedenen Steckertypen für die Ladung von Elektroautos

 

Die Art des Ladestroms bestimmt also bereits die zu integrierenden Komponenten im Auto.

Typ 2, Typ 3 Stecker? Mode 2, Mode 3 Ladung? Hier kommt man durcheinander!

Wenn man vom Laden der Elektroautos spricht, kommt es auch immer zum Thema des Steckertyps. Ähnlich ist es, wenn man Urlaub in einem anderen Land wie Japan oder USA macht, wo die Steckdosen es nicht erlauben, die Geräte wie üblich anzuschließen. Damit der Stecker zur Steckdose passt, wird mindestens ein Adapter gebraucht oder sogar zusätzlich ein Spannungswandler.

So ähnlich verhält es sich mit den verschiedenen Typen der Elektroautostecker. Der Typ 1 Stecker ist in Japan und den USA weit verbreitet. Mit Typ 1 kann mit der geringsten Leistung geladen werden, da hier von einem einphasigen Netz ausgegangen wird. Der Typ 2 Stecker bietet dagegen eine Aufladung im Dreiphasennetz, sodass viel mehr Leistung in der gleichen Zeit, und somit Energie, übertragen werden kann. Einen Typ 3 Stecker findet man sehr selten auf dem Markt. Dieser bot die Möglichkeit für den Menschen sicher, also ohne Berührung mit den stromführenden Teilen, zu laden.

Seit 2015 wurden aber die Typ 2 Stecker angepasst, so dass diese ebenfalls sicher für den Menschen während der Ladung geworden sind, da Spannungsfreiheit und eine Verschlussfunktion zum Typ 2 integriert wurden. Es gibt Adapter von einem Steckertyp zum Nächsten.

Nun kommen wir zu den Ladungstypen. Mode 1 Ladung, welche einer Ladung aus einer normalen Steckdose entspricht, gibt es nicht in Europa für Elektroautos, aber in Einzelfällen für Elektroscooter und -fahrräder. Das Verbot für Mode 1 in Europa kommt daher, dass die Leitung immer unter Spannung steht und dies gefährlich für den Verbraucher sein kann. Mode 2 und Mode 3 sind die Ladungen, die in Europa erlaubt sind. Sie unterscheiden sich vor allem in der Höhe der maximal zulässigen Ströme. Somit kann eine Mode 3 Ladung viel mehr Leistung erbringen und so über die Zeit mit viel mehr Energie die Batterien laden. Mode 2 ermöglicht Gleich- und Wechselstromladung, Mode 3 nur Wechselstromladung und Mode 4 übrigens nur sehr hohe Gleichstromladung. Je höher die Leistungen, desto besser und schnelleragierend sind auch die zu integrierenden Sicherheitsmechanismen in den Ladestationen.

Verschiedene Ladesteckerbeispiele je nach Lademodus in verschiedenen Einsatzorten

Eine kleine Zusammenfassung der Elektroautoladung

Es gibt Einiges zu beachten, um zu wissen, wie das Elektroauto am besten zu Laden ist. Zunächst ist es essentiell, ob eine Gleich- oder Wechselstromladung für das Auto gebraucht wird. In Europa brauchen wir nur die Typ 2 Stecker, wobei die Typ 1 Stecker ebenfalls auf dem Markt existieren und dann Adapter gebraucht werden. Typ 3 Stecker werden nicht mehr oft gebraucht. Die Ladung hat verschiedene Modi, wobei wir in Europa nur Mode 2 und Mode 3 haben. Mode 3 wird in den nächsten Jahren verbreiteter sein, da hier schneller geladen werden kann, weil höhere Ströme möglich sind, mehr Leistung übertragen wird und in der gleichen Zeit mehr Energie geladen wird als bei Mode 2. Dafür muss mehr Sicherheit für das Laden in der Elektronik integriert sein.

In den nächsten Jahren wird es immer mehr Elektroautos auf den Straßen geben und wer noch nie ein Elektroauto geladen (oder gefahren) hat, wird sicher in den nächsten Jahren die Möglichkeit bekommen, dies selbst auszuprobieren!

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