Elektroauto laden: Wie funktioniert das?

Einstecken, der Strom fliesst ins Auto und weiter geht die Fahrt. Doch der Teufel steckt im Detail. Heute gibt es unterschiedliche Stecker und Ladestationen. Gar nicht so einfach, hier den Überblick zu behalten. Die Branche ist sich dessen bewusst und arbeitet an der Standardisierung von Lösungen.

Die Ladestation

Das Stromnetz ist die Basis der Ladeinfrastruktur. Weltweit wird aufgrund vieler Vorteile hauptsächlich Wechselstrom (AC, alternating current) verwendet. Beim Wechselstrom wird die Polung des Stroms regelmässig gewechselt. Der Strom kommt also als Wechselstrom bei der Ladestation an. Doch Moment! Das Elektroauto verfügt über eine Batterie, die mit Gleichstrom (DC, direct current) geladen werden muss. Denn Akkus lassen sich nur mit Gleichstrom laden.

Was geschieht nun? Das hängt ganz von der verwendeten Ladestation ab. Bei einer «DC Ladestation» geschieht die Umwandlung von Wechselstrom zu Gleichstrom bereits in der Säule. Das heisst, die Batterie des Elektroautos kann direkt aufgeladen werden, das dauert je nach Batterie ca. 10-15 Minuten bei einer Leistung von ca. 350 kW. Damit könnte man 60’000 Handy-Akkus gleichzeitig aufladen oder 3’500 Glühbirnen à 100 W auf einmal zum Leuchten bringen.

Bei einer sogenannten «AC Wallbox» (dt. Wandladestation) oder «AC Ladestation» muss der Wechselstrom im Fahrzeug in Gleichstrom umgewandelt werden. Diese Wallboxen finden sich vor allem an Orten, an denen das Auto länger stehen kann wie Zuhause oder auf einem Firmengelände. Hier dauert eine vollständige Ladung in Abhängigkeit des im Auto verbauten Wandlers ca. 3 bis 4 Stunden (mit einem eingebauten 22kW Wandler) bzw. 6-8 Stunden (mit einem eingebauten 11kW Wandler).

Wallboxen sind in der Schweiz weiter verbreitet als DC (Schnell-)Ladestationen. Das liegt vor allem daran, dass sie günstiger zu produzieren und zu unterhalten sind. DC Schnellladestationen sind viel grösser als AC Wallboxen und benötigen sehr grosse Anschlussleistungen (etwa so viel wie sechs bis acht Einfamilienhäuser benötigen). An einer üblichen Haushaltssteckdose könnte ein E-Auto theoretisch auch geladen werden. Jedoch ist dies für E-Autos weniger geeignet, da die Dauerbelastung die Dose überfordern kann: Haushaltssteckdosen sowie die elektrischen Installationen können überhitzen und im Extremfall einen Brand verursachen. (Typische Haushaltsteckdosen sind in der Schweiz mit ca. 10 Ampère abgesichert, in Europa teilweise auch höher oder gar tiefer.)

Der Stecker

Beim Stecker muss grundsätzlich nach Ladestation (AC oder DC) unterschieden werden.

Für eine Ladestation mit Wechselstrom (AC, z.B. Wallbox) ist der «Typ-2-Stecker» der weitest verbreitete Steckertyp und auch bei den VW Konzernmarken Standard. So wird gewährleistet, dass Energiequelle und Fahrzeug flächendeckend zusammenpassen.

Falls Ladeboxen Zuhause über Stecker angeschlossen werden müssen, sind CEE Stecker empfohlen. Diese eignen sich besser für hohe Ströme und lange Ladevorgänge. Der CEE-Stecker wird zum Beispiel bereits für Wohnmobile oder Wohnwagen verwendet und gilt als klassischer Campingstecker (1-phasig, blauer Stecker, 3.7kW). Für das Laden in der hauseigenen Garage sollte wenn möglich mindestens der CEE-Ladestecker für Starkstrom (3-phasig, roter Stecker, mit 11kW bei 16A oder 22kW bei 32A) verwendet werden. Empfehlenswert ist aber durch einen Elektriker eine fest installierte Wallbox direkt an der Hausinstallation anschliessen zu lassen.

Für das Laden mit Gleichstrom (an DC-Schnellladestationen) wird oftmals das Combined Charging System (CCS) verwendet. Hier wird der Typ-2-Stecker einfach um zwei zusätzliche Leistungskontakte für die Schnellladefunktion ergänzt. Dieser Stecker wird häufig auch Combo 3 genannt. So wird sichergestellt, dass das Auto sowohl an einer AC als auch DC Energiequelle aufgeladen werden kann. Mehrere internationale Gremien und Verbände haben das CCS bereits als Schnellladestandard für Elektroautos bestätigt. CCS ist auch der Standard fürs Schnellladen bei den Konzernmarken der AMAG.

Ein weiterer verbreiteter Standard bei DC-Ladung ist ChaDeMo (CHArge de MOve). Dieser Standard wird vor allem bei japanischen und französischen Automarken verwendet.

Bei Schnellladestationen kommt oft CCS zum Einsatz.

Die Ökobilanz

Elektroautos fahren grundsätzlich emissionsfrei, hier haben sie den Verbrennungsmotoren in Sachen Ökobilanz einiges voraus. So ist auch die Behauptung zulässig, dass E-Autos umweltfreundlicher sind, wenn man sich aufs reine Fahren bezieht. Doch der zum Aufladen verwendete Strom, genauer gesagt der Strommix, spielt ebenfalls eine Rolle bei der Umweltfreundlichkeit eines E-Autos. Selten stammt dieser zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind-, Solar- oder Wasserkraft. Die Ökobilanz eines E-Autos liegt also nicht bei Null. Kommt der Strom z.B. ausschliesslich von Braunkohlekraftwerken, dann ist die Ökobilanz sogar schlechter. Zudem ist die Herstellung der Batterie sehr energieintensiv. Dies ist bei extrem grossen Batterien, z.B. für SUVs mit Elektroantrieb nicht zu unterschätzen.

Die Zukunft

Zurzeit macht der Anteil an reinen E-Autos im Vergleich zu allen zugelassenen Autos in der Schweiz ca. 0,4 Prozent aus. Doch der Markt verändert sich weiter. Öffentliche Ladestationen sind jedoch noch Mangelware und für viele Mieter ohne eigene Garage stellt sich die Frage, wo sie ihr Auto laden können.

Ein Ladenetz, welches sich stetig vergrössert und immer schneller laden kann, ist deshalb für die Verbreitung von Elektroautos von entscheidender Bedeutung. Derzeit baut der Volkswagen Konzern mit Audi und Porsche sowie Shell, BMW, Daimler und Ford unter dem Label «Ionity» die Ladeinfrastruktur für Elektroautos europaweit vor allem auf Autobahnen durch Schnellladestationen aus.

Nicht zu vernachlässigen ist dabei auch die Entwicklung betreffend Laden im Alltag. Auch hier gibt es viele Bestrebungen, das Laden so einfach wie möglich zu gestalten. Wie es weitergeht, hängt auch von Fördermassnahmen des Staats ab sowie vom veränderten Mobilitätsverhalten der Schweizerinnen und Schweizer. Die Volkswagen AG investiert jedenfalls bis 2023 rund 30 Milliarden Euro in die Elektromobilität. Bis in zehn Jahren sollen 22 Millionen Elektrofahrzeuge auf den Strassen der Welt unterwegs sein. Die Elektromobilitätsentwicklung bleibt also spannend.

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