Elektroauto laden – Ladestation, Ladevorgang und Ladetechnik

Dank der technischen Weiterentwicklungen nimmt die Bedeutung des Elektroautos immer mehr zu. Auch die Vereinfachung des Aufladens von Elektroautos trägt dazu bei. Einheitliche weltweite Standards in der Ladetechnik, schnellere Ladezeiten und der Ausbau der Ladeinfrastrukturen machen Elektroautofahren immer komfortabler.
Wie wird ein Elektroauto geladen? Wie funktioniert eine Stromtankstelle? Welche Ladetechniken und Standards gibt es? Im Folgenden erfahren Sie alles rundum das Thema Elektroauto Laden.

Die Themen auf dieser Seite:

Die Ladestation für Elektroautos

Die Elektroauto Ladestation wird auch als Stromtankstelle, Elektrotankstelle, Ladepunkt oder Ladesäule bezeichnet. Ob in der heimischen Garage, am Straßenrand oder auf Autobahnraststätten – Möglichkeiten die Batterie eines Elektroautos aufzuladen gibt es viele.

Um die Reichweite von Elektroautos zu erhöhen und damit auch längere Fahrten zu garantieren, sind öffentlich zugängliche Elektrotankstellen wichtig. Der flächendeckende Ausbau der Ladeinfrastruktur wird deshalb in Deutschland gefördert. So gab es im März 2017 deutschlandweit bereits 292 öffentliche Schnellladepunkte, an denen Elektroautos in weniger als einer Stunde aufgeladen werden können. In den kommenden Jahren sollen laut Bundesverkehrsministerium an 400 Autobahnraststätten der Autobahn Tank & Rast GmbH weitere Schnellladepunkte entstehen.

Zusätzlich gibt es Ladesäulen für Elektroautos im öffentlichen und nichtöffentlichen Raum, die von Energiekonzernen, Stadtwerken, Vereinen sowie von der Automobilindustrie betrieben werden. Diese Ladesäulen sind meistens in städtischen Regionen auf Firmengeländen, Parkplätzen oder am Straßenrand aufgestellt. Bei diesen Ladestationen ist die Ladedauer in der Regel etwas länger.

Wandladestationen für die heimische Garage

Verbraucher können eine eigene Ladestation für ihr Elektroauto erwerben. Diese Art der Elektroauto Ladestation kann in der heimischen Garage aufgestellt werden, um das E-Auto zuhause laden zu können. Energiekonzerne und Autohersteller bieten für private Elektroautobesitzer kleinere Wandladestationen an, die an der Garagenwand montiert werden können. Diese Art des Elektroauto Ladens ist derzeit am weitesten verbreitet. Die Ladedauer beträgt hier meistens mehrere Stunden, sodass das Elektroauto am besten über Nacht aufgeladen werden sollte.

Solartankstellen

Elektroautos nur mit Solarenergie zu betanken ist derzeit noch eine kostenintensive und deshalb wenig verbreitete Methode. Häufiger anzutreffen sind herkömmliche Stromtankstellen, die sich zusätzlich Sonnenenergie zu Nutze machen – in der Regel durch Solarpanels auf dem Dach der Ladestation.

Da das Wetter maßgeblichen Einfluss auf die Energieausbeute einer Solartankstelle hat, ist es nahezu unmöglich, diese in Mitteleuropa wirtschaftlich zu betreiben. Steht gerade kein Auto an der Ladestation, kann die Energie zwar in Solarakkus gespeichert werden – diese aber sind teuer, und um jederzeit ausreichend Energie für ein oder mehrere Autos bereitstellen zu können, müssten gleich mehrere Akkus installiert werden. Aus diesem Grund wird Solarenergie fast ausschließlich bei sogenannten netzgekoppelten Solartankstellen genutzt: hier wird die „geerntete“ Energie in das Stromnetz eingespeist – das Auto wiederum bezieht den Strom konventionell aus diesem Netz. Eine direkte Aufladung allein durch Sonnenenergie findet also nicht statt, im Tank landet der übliche, im Netz vorhandene Strom-Mix, der in Deutschland immer noch zu über 50 % von fossilen Energieträgern stammt.

Wirklich neutral ist damit lediglich die Klimabilanz eines für nur ein Fahrzeug betriebenen netzgekoppelten Solar-Carports (oder eines für zwei Fahrzeuge betriebenen Solar-Doppelcarports etc.). Über den Tag speist diese Anlage im allgemeinen ebenso viel oder sogar mehr Energie ins Netz ein, als vom Fahrzeug während der Ladevorgänge aus dem Netz entnommen wird. Damit können Besitzer eines solchen Carports mit einiger Berechtigung von sich sagen, dass sie wirklich mit Solarstrom fahren. Zudem hilft die Vergütung für den ins Netz eingespeisten Energieüberschuss dabei, die Anschaffungskosten der Anlage je nach Größe wieder einzuspielen.

Wie kommt der Strom zur Ladestation?

Tipp: Einfach mal in das Video klicken und mit gedrückter linker Maustaste hin und her bewegen.

Quelle: EnBW Energie Baden-Württemberg AG

Der Ladevorgang bei Elektroautos

So funktioniert eine Ladestation

Elektrotankstellen sind in der Regel mit Ladesäulen samt Stromkabel und Stecker ausgestattet, an denen ein E-Auto aufgeladen werden kann. Neben dem Elektroauto Aufladen findet auch der Informationsaustausch zwischen Ladestation und Elektroauto statt um beispielsweise den Ladestand anzuzeigen oder die Kosten zum Aufladen des Elektroautos zu berechnen. Je nach Stromart – sei es Haushaltsstrom aus der heimischen Steckdose, Strom aus der Industriesteckdose oder Strom aus Stromtankstellen – werden unterschiedliche Ladeleistungen und damit auch Ladezeiten erreicht.

Kosten und Ladezeit

Kosten und Ladezeit, um ein Elektroauto aufzuladen unterscheidet sich je nach Ladeart. Die günstigste aber auch langsamste Art des Ladens ist die mit Haushaltsstrom. Die Ladezeit, um ein Elektroauto voll aufzuladen dauert hier mehrere Stunden.
Die Kosten für das Aufladen eines Elektroautos an einer Ladestation sind um wenige Cents höher als beim Laden mit Haushaltsstrom.
Schnellladestationen sind im Vergleich am teuersten. Dafür verkürzt sich die Ladezeit für ein Elektroauto auf wenige Minuten bis eine halbe Stunde. In Zukunft werden Schnellladestationen vor allem entlang der Autobahnen ausgebaut, um längere Fahrten zu ermöglichen.

Die unterschiedlichen Ladearten

Beim Elektroauto Aufladen können verschiedene Ladearten genutzt werden. Man unterscheidet:

Gleichstromladen
Die effizienteste und schnellste Art ein Elektroauto aufzuladen ist das Gleichstromladen. Hier können Ladeleistungen von derzeit bis zu 150 kW und in Zukunft bis zu 350 kW erreicht werden. Gleichstromladen ist an Schnellladestationen möglich. Für das Gleichstromladen haben sich weltweit die Ladestandards CCS (Combined Charging System) in Europa und den USA und CHAdeMO in Japan durchgesetzt.

Wechselstromladen
Ein Elektroauto kann mittels Wechselstromladen auch über eine übliche Haushaltssteckdose, der Schukosteckdose mit 230 Volt, aufgeladen werden. Hier werden allerdings nur 3,6 kW erreicht, wodurch die Ladezeit sehr lang ist. Aufgrund der Sicherheit empfehlen Hersteller, die Haushaltssteckdose vor dem Laden von Elektrikern überprüfen zu lassen und Wechselstromladen nur als Notlösung zu nutzen. Für das Wechselstromladen benötigt der Elektroautobesitzer ein Ladekabel, das Steckdose und Auto miteinander verbindet. Zudem bieten einige Emobilhersteller die sogenannte In-Kabel-Kontrollbox, auf Englisch In-Cable-Control-Box (ICCB), die beim Wechselstromladen bestimmte Schutz- und Kontrollfunktionen übernimmt.

Drehstromladen
Beim Drehstromladen eines E-Autos kann ein ICCB-Kabel mit einer 400-Volt-Drehstromsteckdose an das Dreiphasenwechselstromnetz angeschlossen werden. Drehstromladen ist auch mit Hilfe eines speziellen Ladekabels und einer Ladestation möglich. Beim Drehstromladen kann eine Ladeleistung von 22 kW erreicht werden, bei einer Stromstärke von 32 Ampere.

Internationale Standards für das Laden von Elektroautos

Im Zuge der technischen Weiterentwicklung der Elektroautos zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden von Fahrzeugherstellern weltweit verschiedene Ladesysteme entwickelt. Bevor die Ladeinfrastruktur in Form von öffentlichen E-Tankstellen ausgebaut wurde, waren Ladesysteme vorwiegend auf das Laden mit Haushaltsstrom ausgerichtet. Die daraus resultierende Vielzahl an Steckern und Kabeln verschiedener Hersteller sowie das Ladeverfahren wurden inzwischen genormt.

Die Standards für Stecker und Lademodi sind in der internationalen Norm IEC 62196 definiert. Heute stellen Elektroautobauer nur noch E-Autos her, die auf der Fahrzeugseite als Anschlussbuchse für das Ladekabel die unten genannten Standards erfüllen. Auch moderne Ladestationen erfüllen diese Standards.

Weltweit haben sich drei Standards beim Ladeverfahren und bei Ladestationen durchgesetzt:

Combined Charging System
Die Charging Interface Initiative e.V. – kurz CharIN e. V. – ist ein Zusammenschluss von Automobilherstellern und Unternehmen, die das Combined Charging System (CCS) als weltweites Standard-Ladesystem etablieren wollen. Zur CharIN e.V. wurde von Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV SÜD und Volkswagen gegründet. in Deutschland ist CCS als Mindeststandard für Ladesäulen vorgeschrieben.

CHAdeMO
CHAdeMO ist der japanische Standard zum Aufladen eines Elektroautos. Dieser wurde in Japan 2010 von The Tokyo Electric Power Company (TEPCO), Nissan, Mitsubishi und Fuji Heavy Industries eingeführt. CHAdeMO ermöglicht Gleichstromladen bis 150 kW und soll bis 2018 auf 350 kW erweitert werden. Die Herstellerfirma TEPCO engagiert sich, neben Japan auch in Europa Stromtankstellen mit dem CHAdeMO-Ladesystem auszustatten.

Tesla Supercharger
Der Elektroautobauer Tesla hat für seine Elektroautos kostenlose Elektrotankstellen, die sogenannten Tesla Supercharger, etabliert. Weltweit können Tesla-Besitzer an 810 Tesla Elektrotankstellen mit insgesamt 5.195 Supercharger-Ladeplätzen kostenlos ihr Elektroauto aufladen. Laut Tesla können Fahrzeuge mit einer maximalen Leistung von 120 kW geladen werden, was einer Laderate von ca. 270 km Reichweite entspricht. Die Ladedauer beträgt 30 Minuten.

Genormte Stecker und Kabelsysteme beim Elektroauto

Als Standard in Europa ist der Typ 2 Stecker für das Drehstrom- und Wechselstromladen entwickelt worden. Mit dem erweiterten CCS-Combo-2 Stecker kann zusätzlich an Schnellladestationen mit Gleichstrom geladen werden. Standard in den USA ist der Typ 1 Stecker für Wechselstromladen und der CCS-Combo-Typ 1 Stecker für das schnelle Gleichstromladen. In Europa sollen zukünftig alle Elektroautos und Ladestationen mit dem CCS-Standard ausgerüstet sein, ebenso wie alle öffentlichen Elektrotankstellen.

In Japan können Elektroautos mit dem Typ 1 Stecker an das Wechselstromnetz angeschlossen werden. Für schnelles Gleichstromladen an Schnellladestationen benötigen japanische E-Autos zusätzlich den sogenannten CHAdeMO-Stecker. Einen kombinierten Stecker für Wechselstrom- und Gleichstromladen wie in den USA und Europa gibt es in Japan nicht.

Um in Europa auch nicht europäische E-Autos laden zu können gibt es zum einen Ladekabel, die auf der Fahrzeugseite mit einem Typ 1 Stecker und auf der Verbindungsseite zur Ladestation mit einem Typ 2 Stecker ausgestattet sind. Zum anderen gibt es auch sogenannte Multicharger E-Tankstellen, die mit Anschlüssen für CCS und CHAdeMO Stecker ausgestattet sind. Dies ermöglicht es E-Autos aller Hersteller an jeder öffentlichen Ladestation laden zu können.

Hier eine Übersicht der unterschiedlichen Stecker zum Aufladen eines Elektroautos:

Schuko-Haushalts- und CEE-Industriesteckdosen
Die folgenden Stecker und Kabel sind ursprünglich nicht zum Laden von Elektroautos entwickelt worden. Der Schuko und CEE Standard wurde für den Haushalts- bzw. Industrieeinsatz entwickelt. Elektroautohersteller bieten jedoch Kabelsysteme an, um Elektroautos auch im Notfall an Haushalts- oder Industriesteckdosen laden zu können, falls keine Ladestation zur Verfügung steht. Die Kabel sind auf der Fahrzeugseite mit einem Typ2 Stecker (in Europa) und auf der anderen Seite mit dem Schuko- oder CEE-Stecker versehen.

  • Schuko oder Haushalts-Stecker nach der Norm CEE 7/4 mit 230 Volt Spannung, 10 Ampere Stromstärke und einer Ladeleistung von ca. 3,6 kW.
    Der sogenannte Schuko- oder Haushaltsstecker eignet sich nur bedingt zum dauerhaften Aufladen von Elektroautos. Das Aufladen eines Elektroautos an Schuko-Steckdosen sollte lediglich als Notlösung dienen, da diese nicht für längere Ladezeiten mit 16 Ampere Stromstärke ausgelegt sind und überhitzen können. Um ein E-Auto dennoch an einer Haushaltssteckdose aufzuladen benötigt man zusätzlich eine In-Cable-Control-Box oder ein Notladekabel um das E-Auto über die Steckdose an das Stromnetz anzuschließen.
  • CEE-Blau- oder Camping-Stecker nach der Norm IEC 60309 mit 230 Volt Spannung, 16 Ampere Stromstärke und einer Ladeleistung von 7,4 kW.
  • CEE-Rot- oder Drehstrom-Stecker nach der Norm IEC 60309 mit 400 Volt Spannung, bis 32 Ampere Stromstärke und einer Ladeleistung von 11 bis 22 kW.
    Die CEE-Industriestecker und CEE-Industriesteckdosen sind für längere Ladezeiten beim Elektroauto besser geeignet. Auch hier wird ein Notladekabel oder eine In-Cable-Control-Box benötigt um das Fahrzeug mit der Industriesteckdose an das Stromnetz anzuschließen.

Weltweite Ladestecker Standards

  • Der Ladestecker Typ 1 nach der amerikanischen Norm SAE J1772-2009 wurde für das amerikanische 120/240-Volt-Einphasen-Dreileiternetz konzipiert. Mittlerweile ist der Typ1 Stecker in der internationalen Norm IEC 62196-2 aufgenommen. Auch in Japan ist der Typ 1 Stecker für das Laden von Elektroautos mit Wechselstrom üblich. Der Typ 1 Stecker hat eine Ladeleistung von 7,2 kW bei einer Stromstärke von 32 Ampere.
  • Die Erweiterung des Typ 1 Steckers ist der CCS Combo Typ 1 Stecker für schnelles Gleichstromladen an öffentlichen Elektrotankstellen. Diese Steckerart ist nur in den USA verbreitet.
  • Ladestecker Typ 2 nach der Norm IEC 62196 mit bis zu 400 Volt Spannung, bis zu 63 Ampere Stromstärke und einer Ladeleistung von bis zu 150 kW. Der Stecker wird auch nach der Herstellerfirma Mennekes-Stecker genannt.
    In Deutschland und Europa wurde 2013 der Typ 2 Stecker nach der Norm IEC 62196 als Standard festgesetzt. Dieser Typ 2 Stecker wurde eigens für das Laden von Elektroautos von der Herstellerfirma Mennekes in Zusammenarbeit mit dem Energiekonzern RWE und dem Automobilhersteller Daimler entwickelt.
  • Der CCS-Combo 2 Stecker ist die Erweiterung des Typ 2 Steckers nach dem europäischen Standard Combined Charging System (CCS). Mit dem Combo 2 Ladeverfahren kann sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom geladen werden. Bis zu 500 Volt Spannung und 350 kW können zukünftig mit CCS erreicht werden.
  • Der Ladestecker Typ 3A/C, auch SCAME-Stecker genannt, wurde zunächst in Italien und Frankreich entwickelt und genutzt. Nach der Einführung des Mennekes-Steckers als Standard wurde dieser Stecker jedoch nicht mehr weiterentwickelt.
  • Der CHAdeMO Stecker nach den Normen ISO/IEC 61851-23 und ISO/IEC 61851-24 ist in Japan Standard um Elektroautos aufzuladen.
    Der CHAdeMO Stecker ermöglicht Gleichstromladen mit bis zu 100 kW bei einer Spannung von maximal 500 Volt und einer Stromstärke von bis zu 250 Ampere. Die meisten Ladestationen für Elektroautos, die mit CHAdeMO Ladebuchsen ausgestattet sind, ermöglichen jedoch nur Ladeleistungen mit bis 50 kW und 125 Ampere. Eine Besonderheit des CHAdeMO Ladesystems ist das bidirektionale Aufladen eines Elektroautos. So kann die Elektroauto Batterie nicht nur geladen werden, Strom kann umgekehrt wieder in die Ladestation zurückgespeist werden. Japanische Elektroautos wie KIA, Mitsubishi und Nissan sowie die Elektroautos Citroën C-Zero und Peugeot iO sind mit CHAdeMO Buchsen ausgestattet.
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