Elektromobilität

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VDI-Verbrauchertipps – Elektromobilität 1

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Inhalt Einleitung 2

Wo sind heute viele Ladestationen? 2

Stromkosten – wer zahlt was? 2

Ladestation im Eigenheim? 3

Empfehlungen für Ladestationen an Wohngebäuden 3

Weiterführende Hinweise zur Planung von Ladestationen 5

Hinweise für Nutzer von Elektrofahrzeugen 5

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Einleitung

Die Elektromobilität nimmt in Deutschland stetig zu. Dies gilt für Zweiräder, z. B. Pedelecs, und nach den Zielen der Bundesregierung auch für Pkw. Aktuell sind über 20.000 batterieelektrische Fahrzeuge (Elekt-roautos) und über 110.000 Hybrid- und Pluginhybrid-fahrzeuge zugelassen. In Deutschland ist ca. jeder 400. neu zugelassene Pkw ein Elektroauto, in Ländern mit Förderung (z. B. Norwegen) bereits jeder dritte neu zugelassene Pkw.

Wenn Sie selber ein Elektrofahrzeug anschaffen wol-len, finden Sie nachfolgen Hinweise zur Aufladung und zur Vorbereitung einer Ladestation in Ihrem Wohnumfeld. Es werden Hinweise für Verbraucher gegeben, die sich im Schwerpunkt auf Ladestationen an Wohngebäuden beziehen.

Wenn es bis zum Jahr 2020 in Deutschland nach Ziel der Bundesregierung 1 Mio. Elektroautos geben soll, wird sich auch die Nachfrage nach Lademöglichkeiten deutlich erhöhen.

Eine gute Ladeinfrastuktur ist die Basis für den kom-fortablen Einsatz von Elektro- und Pluginhybrid fahr-zeugen also Hybridfahrzeugen mit extern aufladbarer Antriebsbatterie. Dazu gehören auch Ladestationen an und in privaten Gebäuden.

Wo sind heute viele Ladestationen?

Ladestationen an unterschiedlichen Standorten wer-den unterschiedlich genutzt und müssen daher die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllen.

Ladestationen an Arbeitsstätten

Für den Ladevorgang steht in der Regel ein länge-rer Zeitraum zur Verfügung, damit kann mit ver-gleichsweise geringer Leistung geladen werden. Gibt es mehrere Ladestationen wird der Arbeit-geber immer auf eine ausgeglichene Last achten und die Ladesäulen in Abhängigkeit von sonstigen Stromverbräuchen in der Ladeleistung steuern.

Ladestationen in Parkhäusern

Für den Ladevorgang steht die Parkzeit zur Verfü-gung, schnelle Ladevorgänge mit höheren Lade-strömen werden bevorzugt. Die Abrechnung kann mit der Parkgebühr abgegolten werden.

Die Lösung aus dem Parkhaus des Einkaufszent-rums kann nicht auf die Tiefgarage eines Wohn-gebäudes übertragen werden.

Ladestationen an Verkehrsknotenpunkten

Der Ladevorgang an Verkehrsknotenpunkte, z. B. Raststationen an Autobahnen, muss sehr schnell gehen, hohe Ladeströme sollen hier verfügbar sein. Der Aufenthalt ist in der Regel auf den Ladevorgang begrenzt.

Ladestationen an Einkaufszentren

Der Ladevorgang ist an die Verweilzeit im Ein-kaufszentrum gebunden, schnelle Ladevorgänge mit höheren Ladeströmen werden bevorzugt.

Ladestationen an Wohngebäuden

Bei Wohngebäuden steht in der Regel ein längerer Zeitraum in der Nacht für den Ladevorgang zur Verfügung, es kann mit geringer Ladeleistung geladen werden. Eine Vollladung über Nacht soll möglich sein.

Fachleute sprechen von einer „beschleunigten Ladung“ bei einer Ladeleistung von 4 kW bis 22 kW und von einer „Schnellladung“ bei einer Ladeleistung die größer als 22 kW ist. Das ist auf Basis von 230 Volt mit einer Schutzkontaktsteck-dose nicht realisierbar. Wird ein Elektrofahrzeug über eine mit 13 A abgesicherte Schutzkontakt-steckdose von 230 Volt geladen, entspricht das einer Ladeleistung von knapp 3 kW, bei einer Ab-sicherung mit 16 A, entspricht das gut 3,5 kW.

Stromkosten – wer zahlt was?

Der Stromhandel ist in Deutschland gesetzlich gere-gelt, ein Verkauf des Stroms an Ladestationen ist daher nicht für jedermann möglich. Tabelle 1 zeigt Beispielrechnungen für den Energiebedarf. Aufgrund dieser geringen Bedarfe und der aktuellen Durch-schnittspreise je kWh Strom, wird an öffentlichen Ladestationen oft auf eine Abrechnung der Energie verzichtet und pauschalisiert abgerechnet.

In einem Mehrwohnungsgebäude empfiehlt sich die Verbrauchsmessung und Abrechnung der Elektrofahr-zeuge, idealerweise eine Aufschaltung auf den jewei-ligen Wohnungszähler. Die Tabelle 1 zeigt den über-schlägigen Verbrauch der Fahrzeugklassen. Bei Elekt-roautos, kann der Verbrauch je nach Fahrzeuggröße auch deutlich unter den genannten Werten liegen.

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Tabelle 1. Beispielrechnung Energiebedarf

Typ Spezifi-scher Verbrauch in kWh/km

Entfernung in km

Bedarf in kWh

Elektroauto 0,20 50 10

Hybridauto 0,20 30 6

E-Roller 0,03 20 0,6

Pedelec 0,01 10 0,1

Ladestation im Eigenheim?

Die Elektroinstallation von Gebäuden soll, so der Wille von Bauherren, langfristig funktionieren und den jeweiligen Anforderungen genügen. Eine voraus-schauende Planung ist dabei erforderlich. Die Richtli-nie VDI 2166 Blatt 2 enthält Informationen, wie die Elektroinstallation von Gebäuden gestaltet werden soll, um den zukünftigen Anforderungen aus der Elektromobilität gerecht werden zu können.

Empfehlungen für Ladestationen an Wohngebäuden

Grundsätzlich ist eine Ladung über eine mit bis zu 16 A abgesicherte Schutzkontaktsteckdose möglich; das gilt, wenn die dahinter liegende Elektroinstallati-on den Anforderungen der Norm DIN VDE 0100-722 entspricht. Theoretisch gibt es also mehrere Millionen Ladestationen in Deutschland. Steckdosen müssen so ausgewählt und abgesichert werden, dass sie auf Dau-er mit dem zulässigen Ladestrom belastet werden können. Eine 13-A-Absicherung ist weit verbreitet und häufig nutzbar.

Schutzkontaktsteckdosen

Schutzkontaktsteckdosen sind gemäß der Norm DIN VDE 0620-1 (Stecker und Steckdosen für den Haus-gebrauch und ähnliche Anwendungen) nur so ausge-legt, dass sie für begrenzte Zeiträume mit dem maxi-malen Bemessungsstrom von 16 A belastet werden können. Bei geschalteten Steckdosen ist darauf zu achten, dass der Schalter auf den Bemessungsstrom der Steckdose abgestimmt sein muss.

Ältere Elektroinstallationen erfüllen die Anforderun-gen der heutigen Normen in der Regel nicht, dürfen aber aus Gründen des Bestandschutzes weiter betrie-

ben werden, hier sollte der zulässige Ladestrom durch eine Elektrofachkraft ermittelt werden.

Um eine Benutzung auch für Laien geeignet und sicher zu machen, wird bei der Installation von neuen Ladeplätzen empfohlen, darauf zu achten, dass für Elektrofahrzeuge spezielle und geeignete Steckver-bindungen verwendet werden, der sogenannte „Typ-2-Stecker“. Neue Stromkreise für die Aufladung von Elektrofahrzeugen müssen nach DIN VDE 0100-722 errichtet werden; darauf kann bei Beauftragungen verwiesen werden.

Ladepunkte, insbesondere auch Schutzkontaktsteck-dosen zum Laden von Elektrofahrzeugen, sind mit der Angabe des maximal erlaubten Dauerladestroms zu kennzeichnen. Sollten Schutzkontaktsteckdosen ge-nutzt werden, wird dem Hauseigentümer empfohlen, die betreffende Steckdose mit einer Kennzeichnung zu versehen, die die Verwendung von Verlängerungs-kabeln, Mehrfachsteckdosen usw. verbietet.

Einfamilienhäuser

Für die Ausstattung von Einfamilienhäusern sind zusätzlich folgende Aspekte zu beachten (siehe auch Bild 1):

Die Leitungslänge l vom Hausanschluss bis zur Ladestelle ist maßgeblich für die Auswahl des Leitungsquerschnitts, z.B. NYY-I, 5 × 6 mm2

.

Neben der Ladestelle für die Pkws werden Steck-dosen für die Ladung von Zweirädern empfohlen.

Die Einbindung von Fotovoltaik ist möglich, ein stationärer Speicher wird empfohlen, da das Fahr-zeug häufig nicht während der Zeiten des maxima-len solaren Eintrags geladen wird.

Mehrfamilienwohngebäude

Für die Ausstattung von Mehrfamilienwohngebäuden gilt zusätzlich (siehe auch Bild 2):

Erfassung der Verbräuche mit Identifizierung der Nutzer sicherstellen, oder besser Ladestationen wohnungsweise anschließen, ähnlich wie Wasch-maschinen in gemeinsamen Hausarbeitsräumen

Ein Lastmanagement zur Nutzung besonders günstiger Stromtarife und zur Vermeidung von Ladung während der Spitzenzeiten ist zu empfeh-len.

Wollen mehrere Parteien in einer Anlage Elektro-fahrzeuge laden, ist ein Lastmanagement je Wohneinheit empfehlenswert, um den Haus-anschluss nicht zu überlasten.

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Bild 1. Ladestation im Einfamilienhaus

UV Unterverteilung HAK Hausanschlusskasten EVSE Ladestation (Electric Vehicle Supply Equipment) kWh Stromzähler

Bild 2. Einbindung von Ladestationen im Mehrfamilienhaus

HAK Hausanschlusskasten UV Unterverteilung EVSE Ladestation (Electric Vehicle Supply Equipment)

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Zweiräder

Für die Ausstattung von Ladestationen für Zweiräder gilt:

Schutzkontaktsteckdose mit Fehlerstromschutz-schalter und Spannungskontrollanzeige

Für die Aufladung von Zweirädern sind witterungs-geschützte Ladeplätze zu empfehlen.

Weitere Hinweise zur Gestaltung der Ladeplätze enthält die Richtlinie VDI 2166 Blatt 2.

Weiterführende Hinweise zur Planung von Ladestationen

Hinweise, insbesondere für Fachleute, die Ladestatio-nen planen und errichten, sind in der Richtlinie VDI 2166 Blatt 2 (www.vdi.de/2166) zusammenge-stellt. Die VDI-Richtlinie enthält neben der elektro-technischen Einbindung auch Hinweise zu weiteren Fragestellung, z. B. dem Schutz vor Vandalismus oder dem Brandschutz.

Hinweise für Nutzer von Elektrofahrzeugen

Für Elektrofahrzeuge ist ein Anschluss nach dem Typ-2-Standard zu empfehlen. Dieser Standard bietet alle Funktionen, die für die sichere Aufladung not-wendig sind, einschließlich der Steuerung der Fahr-zeugladeleistung. Normale Schutzkontaktsteckdosen sind nicht in jedem Fall für die Aufladung geeignet. Besser als eine Aufladung über Schutzkontaktsteck-dosen ist die Nutzung von CEE-Steckdosen (blau oder rot), sie bieten eine robuste, wetterfeste Industrie-steckverbindung, die langjährig bewährt ist.

Viele Elektrofahrzeuge kommen mit einer Steckdose 230 V/16 A zurecht, dabei sind aber einige Aspekte zu beachten:

Absicherung

Stromkreise, an denen Elektrofahrzeuge geladen werden, sollten separat abgesichert werden.

Leitungsschutzschalter vom TYP „B16“ (Standard im Haushalt)

optional, aber sehr zu empfehlen: FI-Schutzschalter, 30 mA

Leitungen

Die Leitung zum Fahrzeug muss ausreichend dimen-sioniert werden. Bei der üblichen Absicherung von 16 A ist eine Leitung vom TYP NYM-I 3 × 2,5 mm2 zu wählen.

Maximale Leitungslänge ab Unterverteiler 25 m!

Leitungen von 3 × 1,5 mm2 oder dünner sollten nur für deutlich kürzere Wege genutzt werden. Bei höhe-ren Leitungslängen sollte man eine Leitung NYM-I 3 × 4 mm2 verlegen.

Hierbei ist zu beachten, dass Leitungsquerschnitte von 4 mm nicht mehr an Haushaltssteckdosen angeschlossen werden können.

Für Erdverlegung ist ein Leitungstyp NYY-I notwen-dig.

Adapter

Als Standardanschlussleitung führen Elektrofahrzeuge eine Leitung mit 2 × Typ-2-Steckverbindern mit. Sollten keine speziellen Ladestationen mit Typ-2- oder Schnellladeanschlüssen wie CCS oder Chademo vorhanden sein, können verschiedene Adapter helfen, das Fahrzeug zu laden und damit die Weiterfahrt ermöglichen. Die Adapter verbinden das Fahrzeug über eine spezielle „In Cable Control Box“ (ICCB) auch mit Haushalts- oder Industriesteckdosen.

Sinnvolle Adapter sind deshalb:

Typ 2 (Fzg.) auf Schutzkontaktsteckdose

Typ 2 (Fzg.) auf CEE rot oder blau (Industrie-steckdose 16 A Dreh- bzw. Wechselstrom)

Hilfreich ist insbesondere auch ein Verzeichnis von Ladestationen, z. B. als Smartphone-App.

Der VDI

Sprecher, Gestalter, Netzwerker

Ingenieure brauchen eine starke Vereinigung, die sie bei ihrer Arbeit unterstützt, fördert und vertritt. Diese Aufgabe übernimmt der VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V. Seit über 150 Jahren steht er Ingenieurinnen und Ingenieuren zuverlässig zur Seite. Mehr als 12.000 ehrenamtliche Experten bearbeiten jedes Jahr neueste Erkenntnisse zur Förderung unseres Technikstandorts. Das überzeugt: Mit etwa 155.000 Mitgliedern ist der VDI die größte Ingenieur-vereinigung Deutschlands. Als drittgrößter technischer Regelsetzer ist er Partner für die deutsche Wirtschaft und Wissenschaft.

Verein Deutscher Ingenieure e.V. Thomas Terhorst VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik Tel. +49 211 6214-466 terhorst@vdi.de www.vdi.de