Funktion und Rolle der Ladestation

Iryna Viter | Dezember 17, 2021
Wie funktioniert eine Ladestation? - Eine Frage, die Fahrer von E-Autos genauso sehr beschäftigt wie Interessenten an der Technologie selbst. Welche Rolle Ladestationen in der E-Mobilität einnehmen und welchen Zweck sie genau erfüllen, erfahren Sie hier. Sprit tanken versus Strom tanken Das Tanken gehört zum Autofahrer wie das Arbeiten zum Leben. Es ist ein Vorgang, […]

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Wie funktioniert eine Ladestation

Wie funktioniert eine Ladestation? - Eine Frage, die Fahrer von E-Autos genauso sehr beschäftigt wie Interessenten an der Technologie selbst. Welche Rolle Ladestationen in der E-Mobilität einnehmen und welchen Zweck sie genau erfüllen, erfahren Sie hier.

Sprit tanken versus Strom tanken

Das Tanken gehört zum Autofahrer wie das Arbeiten zum Leben. Es ist ein Vorgang, der nicht nur zu unserem täglichen Leben gehört, sondern auch vom Prinzip her ganz einfach zu erklären ist: Eine Zapfsäule ist gefüllt mit Sprit, dieser fließt über einen Zapfhahn in den Tank - Tank voll, Auto mobil.

Doch wie funktioniert dieser Vorgang bei einem E-Auto? Tank gibt es schließlich keinen. Der Antrieb erfolgt ausschließlich über die Batterie des Elektroautos. Durch diesen Antrieb entlädt sich die Batterie - ähnlich dem Spritverbrauch bei einem Verbrenner.

Eine leere Batterie oder ein leerer Tank führen zum selben Ergebnis: Das Fahrzeug steht still. Um dies zu vermeiden werden Verbrenner getankt und E-Autos aufgeladen. Beim Tanken fließen rund 35 Liter pro Minute aus der Zapfsäule, wodurch der Tank schnell wieder voll ist.

Der Stromfluss einer Ladestation ist nicht so ungezügelt möglich. Denn hier ist der Empfänger kein Tank, sondern eine Batterie. Zu starkes oder zu schnelles Laden kann zu einer Überspannung und damit zur Beschädigung der Batterie führen. Zudem müssen alle Komponenten des Ladevorgangs - also auch Ladekabel und Stecker - der Leistung, Spannung und Stromstärke gewachsen sein. Andernfalls kann es zu einem Kabelbrand kommen.

Weiterlesen: Alles über die Ladestation Installieren für Ihr E-Auto

Wie wird eine Batterie geladen?

Grundsätzlich ist der Aufbau einer Batterie immer derselbe. Es gibt einen Plus- und einen Minuspol zwischen denen der Strom fließt. Dabei handelt es sich um Gleichstrom oder auch Direct Current (DC). Aus der Steckdose kommt jedoch sogenannter Wechselstrom, auch Alternating Current. Dieser bietet den Vorteil, dass er besser transportiert und gespeichert werden kann und ist damit die erste Wahl bei Stromlieferanten.

Damit eine Batterie über den Netzanschluss geladen werden kann, muss daher zuerst eine Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom erfolgen. Diese Umwandlung kann im Fahrzeug selbst durch einen sogenannten Gleichrichter erfolgen oder in einer Ladestation.

Könnte die herkömmliche Autobatterie ein E-Auto antreiben?

Wenn Batterien in der Lage sind, Fahrzeuge anzutreiben, warum wurde dann die herkömmliche Autobatterie nie dazu genutzt? - Beim Antrieb eines E-Autos spielt die Leistung der Batterie eine entscheidende Rolle. Die herkömmliche Autobatterie eines Verbrenners wird durch eine Lichtmaschine betrieben und versorgt die Fahrzeugelektronik. Sie wäre zu schwach, um auch noch den Motor des Fahrzeugs anzutreiben. Daher sind Batterien von E-Autos auch viel größer als Batterien von Verbrennern.

Die Rolle der Ladestation im Ladevorgang

Im Ladevorgang nimmt die Ladestation eine zentrale Rolle ein. Sie fungiert als "Übersetzer" zwischen Stromnetz und E-Auto. Im Prinzip ist sie eine Elektroinstallation, die das Laden optimiert und gleichzeitig Sicherheit gewährleistet.

Welche Sicherheitsaspekte gibt es beim Laden zu beachten?

Um Strom optimal fließen zu lassen, müssen 3 Größen im Auge behalten werden: die Leistung (Watt), die Spannung (Volt) und die Stromstärke (Ampere). In fast ganz Europa liegt die Spannung des Stromnetzes bei 230 Volt. Die Spannung ist daher bei Ladevorgängen weitestgehend konstant. Regulierbar sind die Leistung und die Stromstärke.

Wo ist der Unterschied zwischen einem Schuko Stecker und einer Ladestation für zu Hause?

Während aus einem herkömmlichen Schuko Stecker eine Leistung von etwa 3 bis 4 Kilowatt (3000 bis 4000 Watt) kommt, vermag eine Ladebox für zu Hause bis zu 12 kW an Leistung zu transportieren. Dadurch wird die Autobatterie deutlich schneller geladen.

Um das Überhitzen von Leitungen zu vermeiden, ist die Schuko Steckdose mit 16 Ampere Stromstärke abgesichert. Eine höhere Stromstärke wäre also theoretisch möglich, aber nicht sicher. Ladeboxen erlauben hingegen eine höhere Stromstärke von durchschnittlich 32 Ampere. Auch dadurch wird die Ladeleistung verstärkt.

Warum sind Ladestationen sicherer und effizienter als die Haushaltssteckdose?

Der Dreh- und Angelpunkt ist der verwendete Stecker. Denn Steckdosen laden mit lediglich einer Phase. Ladeboxen hingegen nutzen Dreiphasen-Stecker. Am gebräuchlichsten ist in diesem Zusammenhang der Typ 2 Stecker. Eine weitere wichtige Komponente für die Ladeleistung.

Wie funktioniert eine Ladestation?

Im Grunde sind Ladestationen Steuergeräte, die die Kommunikation zwischen Stromnetz und E-Auto übernehmen. Dabei werden einfache elektrische Signale gesendet, die dem Fahrzeug beziehungsweise der Batterie zu verstehen geben, wieviel Strom getankt werden darf. Dabei stehen sich stets Ladezeit und Sicherheit gegenüber. Höherer Stromfluss führt zu kürzerer Ladedauer, erhöht jedoch das Risiko einer Überspannung und Schädigung der Batterie.

Funktionieren öffentliche Ladestationen anders als private?

Ja. Bei öffentlichen Ladestationen handelt es sich um Tankstellen, die auf einen besonders kurzen Ladevorgang ausgerichtet sind. Geladen wird meist über einen sogenannte CCS, Combined Charging System, oder auch Mennekes Stecker genannt. Durch diesen Stecker erfolgt eine Ladung mittels Gleichstrom und Wechselstrom. So können Ladezeiten am Ladepunkt optimiert werden. Daher werden öffentliche Ladepunkte auch oft Schnellladestationen genannt.

Ladeboxen für zu Hause oder das Büro hingegen, laden für gewöhnlich mit Wechselstrom. Die Umwandlung in Gleichstrom erfolgt damit im Fahrzeug selbst. - Eine per se langsamere Art zu laden, die jedoch die Batterie schont und ihre Lebenszeit verlängert. Ladestationen sind jedenfalls durch eine Elektriker zu Hause an das Stromnetz anzuschließen, um die nötige Sicherheit zu gewährleisten.

Wie bezahle ich an Ladestationen?

An Tankstellen, wo Stromtanken möglich ist, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten zu bezahlen. Neben der Barzahlung kann auch die EC Karte verwendet werden. Zudem besteht die Möglichkeit eine Ladekarte zu verwenden. Diese wird meist von Ladestationsbetreibern angeboten und bietet eine flexible Zahlungsmöglichkeit an allen teilnehmenden Ladepunkten. Alternativ zur Ladekarte bieten viele Betreiber auch schon eine Smartphone App zum Laden von Elektrofahrzeugen an.

Wie sicher sind Ladestationen?

Die technischen Mindestanforderungen an öffentliche Ladestationen sind in der sogenannten Ladesäulenverordnung geregelt. Diese definiert unter anderem Anforderungen an Stecker und Kupplung, Ad Hoc Laden - also das Laden ohne Registrierung, sowie die Inbetriebnahme, Betreiberwechsel und Außerbetriebsetzung der Ladepunkte.

Brauche ich wirklich eine Ladestation für zu Hause?

Beim Kauf eines Elektroautos empfehlen Händler die Anschaffung eines Ladekabels und einer Ladestation für zu Hause. Doch Sie fragen sich jetzt vielleicht, wozu Sie so ein Ding zu Hause überhaupt brauchen. Schließlich hat auch nicht jeder Besitzer eines Diesel- oder Benzinfahrzeugs einen Zapfhahn im Garten oder der Garage stehen.

Hierzu gilt es zu bedenken, dass die Elektrofahrzeuge die Mobilität grundlegend verändern werden. So wichtig eine umfassende Ladeinfrastruktur für Langstreckenfahrten auch ist, die meisten Autofahrer legen im Alltag keine Langstrecken zurück. Der Weg von zwischen zu Hause und Arbeit lässt sich mit den Reichweiten von E-Fahrzeugen mit Leichtigkeit bewältigen. Das Laden direkt vor der Haustür erspart das lästige Suchen einer Tankstelle oder Stromtankstelle.

Fazit

Einmal volltanken, bitte. - Das wird es wohl auch in Zukunft noch heißen. Der große Unterschied zu früher: Autofahrer tanken bald nicht mehr Diesel oder Benzin, sondern Strom. Eine zentrale Frage in diesem Zusammenhang ist: Wie funktioniert eine Ladestation? Als Steuereinheit übernimmt sie eine wesentliche Rolle im Ladesystem. Sie sorgt für regulierte Stromzufuhr ins Fahrzeug und optimiert die Ladeleistung durch den optimalen Einsatz von Ladekabel und Typ 2 Stecker. Gleichzeitig gewährleistet sie die nötige Sicherheit beim Laden des E-Autos. Schnellladestationen tragen erheblich zur notwendigen Ladeinfrastruktur bei und sind durch die Ladesäulenverordnung gereglt. Das Ladegerät für die Garage daheim oder im Büro ist eine Elektroinstallation, die durch einen Fachmann angebracht werden muss. Danach steht grenzenloser Mobilität nichts mehr im Wege.

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