Mit den E-Fahrzeugen kehrt auch die Elektrotechnik in den Fuhrpark ein. Dafür brauchen Flottenverantwortliche natürlich kein Physikstudium; doch wer sich hier etwas Basiswissen aneignet, ist klar im Vorteil – vor allem, wenn es um den Aufbau einer betriebseigenen Ladeinfrastruktur geht. Ob AC (Wechselstrom) oder DC (Gleichstrom) zum Laden eines E-Fahrzeugs zum Einsatz kommt, macht einen großen Unterschied bei den Ladezeiten. Doch auch die Kosten für die jeweilige Technik unterscheiden sich immens.
Physiktest, Jahrgangsstufe sieben: Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom? Die Füße tippeln, Gedanken kreisen, feuchte Hände … wie war das nochmal? Ein paar Jahr(zehnt)e später fühlt sich womöglich so mancher Fuhrparkleiter wieder an seine Schulzeit erinnert – steht doch im Zuge der Flottenelektrifizierung die gleiche Frage auf dem Tapet.
Die gute Nachricht: Grundwissen genügt hier fürs Erste. Durch das gewöhnliche deutsche Stromnetz fließt Wechselstrom (AC, von „alternating current“). Hiermit lassen sich Geräte mit Elektromotor direkt in Gang setzen. Per Akku betriebene Geräte benötigen zum Laden ihrer Energiespeicher wiederum Gleichstrom (DC, von „direct current“) – für dessen Bereitstellung folglich der Wechselstrom aus dem Netz erst einmal umgewandelt werden muss. Dies erfolgt durch sogenannte Gleichrichter, die dafür sorgen, dass der Akku DC speichern kann; ein Wechselrichter wandelt dann den Gleichstrom aus dem Akku wieder in Wechselstrom um, der schließlich den Elektromotor zum Laufen bringt.
Unterschiede beim Laden mit AC und DC
Beim Aufbau einer firmeneigenen Ladeinfrastruktur ist hingegen etwas detaillierteres Wissen über Stromarten nützlich: Denn es gibt sowohl AC- als auch DC-Lademöglichkeiten. Wechselstrommodelle bieten Ladeleistungen bis 43 Kilowatt, zum Teil also deutlich mehr als die heimische Schuko-Steckdose (3,7 kW). Entscheidend darüber, was letztendlich ankommt, sind Ladestation, Ladekabel und der mit einem Gleichrichter ausgestattete On-Board-Charger des Fahrzeugs – respektive die Leistungskapazität der genannten Bestandteile. Mit anderen Worten: Die Komponente mit der geringsten maximalen Leistungsaufnahme bestimmt den Wert und damit die Schnelligkeit des Ladeprozesses.
Bei der kompakten Wallbox für zu Hause handelt es sich gewöhnlich um eine 11-kW-AC-Ladestation. Hier benötigt die Vollladung des Akkus schon mal mehrere Stunden, was jedoch bei langen Standzeiten etwa über Nacht vollkommen ausreicht. Für die Installation einer teureren 22-Kilowatt-Variante oder noch größerer AC-Ladestationen mit bis zu 43 Kilowatt besteht eine Genehmigungspflicht beim Netzbetreiber.
Schnellladen heißt: mit Gleichstrom laden
Im Gegensatz zu den AC-Varianten, bei denen AC eben erst umgewandelt werden muss, speisen bestimmte Ladesäulen die Fahrzeugbatterie unmittelbar mit Gleichstrom. Man spricht dann vom Schnellladen. Dank Leistungsabgaben zwischen 22 und 150 Kilowatt fallen die Ladezeiten hier weit geringer aus, sodass E-Autos häufig bereits binnen einer Stunde vollgeladen vom Hof fahren können. Üppiger präsentiert sich bei diesen Systemen allerdings nicht nur die Leistung, sondern auch deren schierer Umfang. Immerhin benötigen die Schnellader zum Umwandeln des ankommenden Wechselstroms nicht nur einen Charger mit Gleichrichter, sondern aufgrund der hohen Stromstärken obendrein ein eigenes Kühlsystem.
Beim sogenannten High Power Charging (HPC) müssen sogar die Ladekabel gekühlt werden – kein Wunder, übermitteln sie doch satte 150 bis 350 Kilowatt. Hinzu kommen separate Schaltschränke sowie häufig noch stationäre Akkus, die als Pufferspeicher dienen, um das Stromnetz in Peak-Zeiten nicht zu überfordern. Platz- und nicht zuletzt kostentechnisch ein durchaus herausforderndes Projekt, das den Aufwand jedoch mit äußerst kurzen Ladezeiten belohnt: In fünf Minuten verpasst die HPC-Technik einem E-Auto schon mal 100 Kilometer Reichweite.
Eine pauschale Empfehlung ist unmöglich
Welche Technik für das eigene Ladeinfrastruktur-Vorhaben die Geeignete ist, hängt von vielen Faktoren ab: von der Flottengröße und den Fahrzeugtypen, von den Standzeiten, der Position und natürlich vom Budget. Zum Vergleich: Für eine 11-Kilowatt-Wallbox samt Installation fallen rund 1.000 Euro an, bei einer HPC-Schnellladestation plus Anschlussgebühr, Schaltschrank und Installation landet man hingegen schnell im unteren sechsstelligen Bereich. Um den Aufbau eines eigenen Ladenetzes bestmöglich zu meistern, kommt man – selbst ohne Physik – ums Rechnen nicht herum. Umso besser, dass dies bei Flottenmanagern ohnehin zur täglichen Routine gehört.
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