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Die Gleichstromladung ermöglicht höhere Leistungen als die Wechselstromladung. Bereits heute existieren verschiedene Gleichstromlade-Systeme nebeneinander. In Zukunft wird man das beliebteste System häufiger finden, die anderen werden allmählich verdrängt. Und auch das Kabel wird bald ausgedient haben. Hier eine Prognose über die Schnellladestationen der Zukunft.

In der Schweiz haben wir heute ein recht gut ausgebautes Netz von Mode 1-, 2- und 3-Ladestationen. Diese liefern Wechselstrom (240 Volt oder 400 Volt) an das Ladegerät im Auto. Die limitierenden Grössen sind der Anschluss der Ladestation und die Leistung des Ladegeräts. Mode 3 Ladung mit dem Typ 2 Stecker erlaubt Ladestärken bis über 50 kW mit Wechselstrom (AC). Bisher gibt es nur wenige Autos, deren Ladegeräte 10 oder mehr kW AC laden können (unter anderen Tesla, Smart, Renault, Mitsubishi). Die meisten on board-Ladegeräte sind auf 3.5 kW begrenzt.

Schneller voller

Für eine Gleichstromladung (DC) ist das Ladegerät in der Ladestation eingebaut und liefert von dort den Strom direkt in die Batterie. Aus diesem Grund kann das Ladegerät viel grösser und auch leistungsfähiger sein als wenn es im Auto eingebaut ist. Anschaulich ist das in den Tesla Superchargern zu sehen: Dort wird ein Duzend Ladegeräte, wie sie im Model S verwendet werden, parallel geschaltet, um den Strom für die Ladung bereitzustellen.

Der limitierende Faktor ist hier nebst dem Stromanschluss und der Leistungsfähigkeit der Ladestation oft die Batterie, welche nicht unbegrenzt hohe Ströme aufnehmen kann, ohne Schaden zu nehmen. Mittels Kommunikationsschnittstelle teilt das Auto der Ladestation mit, wieviel Strom und welche Spannung diese liefern soll.

Kombinierte Ladesäule der BKW Autobahnraststätte Grauholz: 43 kW AC (für Mode 3 Ladung, 230/400V mit onboard Ladegerät) und 50 kW DC CHAdeMO und CSS

Verschiedene DC-Systeme existieren derzeit nebeneinander. Während Ladesäulen mit CHAdeMO und CCS mit ca. 50 kW Leistung oft in einer Säule kombiniert werden, nimmt der Fahrzeughersteller Tesla Motors mit seinen Superchargers den Infrastrukturaufbau selbst in die Hand. Welches System sich durchsetzen wird, ist noch offen. Kooperationsgespräche bezüglich der Ladeinfrastruktur haben schon 2014 zwischen Nissan, BMW und Tesla stattgefunden. In Zukunft wird man das beliebteste System häufiger finden, die anderen werden allmählich verdrängt. The winner takes it all. Hier ein Kurzportrait der drei wichtigsten Systeme und ihrer Vorzüge:

CHAdeMO

CHAdeMO wurde in Japan entwickelt und war der erste Standard für die Gleichstromladung von Autos. Die Ladesäule kommuniziert mit der Fahrzeugbatterie und tauscht so die notwendigen Informationen für die korrekte Ladung aus. Der CHAdeMO-Stecker hat die Dimension eines durchschnittlichen Feuerwehrschlauchs. Die Elektroautos der japanischen Hersteller Nissan, Mitsubishi und Kia verwenden CHAdeMO standardmässig neben dem Mode 2 Anschluss, für Tesla Model S gibt es einen Adapter. 2014 waren ca. 70% aller schnellladefähigen Autos mit CHAdeMO ausgestattet  (Quelle: electrive.net).

Die grösste Verbreitung hat CHAdeMO in Japan (ca. 5500 Ladestationen). Auch in den USA (Westküste ca. 1300 Stationen), und in Europa finden sich entsprechende Ladestationen an Hot Spots sowie entlang der Autobahnen. In der Ladestation der BKW im Grauholz ist eine Leistung von 50 kW installiert, was 250 km Reichweite in einer Stunde entspricht.

CCS – Combined Charging System

CCS ist jünger als CHAdeMO und der Stecker hat etwa die gleichen Dimensionen. Es ist das bevorzugte Schnellladesystem der Autohersteller Audi, BMW, Mercedes, Ford, General Motors, Porsche und Volkswagen und wurde auch von diesen entwickelt und gefördert. CCS wird von diesen Autoherstellern gegen Aufpreis in den Elektroautos installiert, ca. 7% der schnellladefähigen Autos waren 2014 mit CCS ausgerüstet (Quelle: electrive.net). CSS verfügt über den Vorteil, dass für Gleichstrom und für Wechselstrom am Auto die gleiche Steckerbuchse verwendet wird, während CHAdeMO eine separate Buchse am Auto braucht. Auch bei CSS gibt es eine Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeugbatterie so dass die Parameter für die Ladung abgestimmt werden können. Im Grauholz betreibt die BKW ihre CCS-Ladestation bis 50 kW (250 km/Stunde).

Tesla Super Chargers

Tesla Motors installiert ihre Schnellladestationen in eigener Regie in den USA, Europa und den anderen Märkten, in denen sie aktiv sind. Die amerikanische Firma will keine Abhängigkeiten eingehen oder sich durch Entscheidungsprozesse von Konsortien und Finanzierungsengpässen bremsen lassen. Das Ziel der Firma ist der Umbau der Automobilität von einer «drill and burn economy» zu einer nachhaltigen Versorgung mit erneuerbaren Energien. Und zwar schnell.

Ihre Ladestationen sind wesentlich leistungsfähiger als die anderen Anbieter: Die DC-Leistung beträgt 120 kW und somit mehr als das Doppelte der CCS und CHAdeMO Säulen. Zudem stellt Tesla jeweils mehrere Säulen am gleichen Standort auf, um Reserven zu schaffen für weitere Kunden.

Tesla Supercharger Station in Rubigen bei Bern

Stecker und Buchse von Tesla sind trotz der höheren Leistung wesentlich kompakter als CHAdeMO und CCS und wirken geradezu elegant im Vergleich. Das Fahrzeug unterstützt über diese einzige Steckerbuchse sämtliche (derzeit) möglichen Ladearten: Von Mode 2 mit 2 kW an der Haushaltssteckdose bis zur Mode 4 Gleichstrom-Ladung am Supercharger mit beeindruckenden 120 kW oder 500 km Reichweitenzuwachs pro Stunde.

CHAdeMO Adapter für Tesla illustriert die Grössenverhältnisse (unterer Teil CHAdeMO, oberer Teil Tesla)

Nicht nur die Ladestationen von Tesla, sondern auch die Tesla Autos sind eine Sonderklasse. Die Batteriepakete haben mit 70 bis 90 kWh Kapazität drei bis vier Mal so viel Kapazität und Reichweite wie jene der nächsten Mitbewerber. In den USA nimmt die Limousine Model S seit 2015 den Spitzenplatz in ihrem Marktsegment ein und verdrängt sogar die konventionellen Autos der Europäischen Luxushersteller auf die Ränge.

Laden morgen: Ohne Kabel, überall

Das Kabel abends hervorholen und einstecken, morgens wieder ausziehen, aufrollen, verstauen. Wenn es regnet wird das Kabel nass und die Hände schmutzig, im Winter frostig kalt. Wo gehört es hin, ohne dass es stört, sich verklemmt, im Weg ist?

Es liegt auf der Hand, dass das konduktive Laden mit Stecker und Buchse in absehbarer Zeit mit kontaktlosem ersetzt wird. Statt mit Kabel und Stecker zu hantieren, werden wir das Auto (Entschuldigung Elon Musk, «wird sich das Auto selbständig…») über einer Induktionsschlaufe positionieren und den Ladevorgang starten. Erste Produkte, die in diese Richtung gehen,werden bereits angeboten.

Weil Autos über 95% ihrer Zeit auf Parkplätzen verbringen, wird sich auch die Infrastruktur dort befinden und die Autos (praktisch) immer (wenn wir sie brauchen) vollgeladen über genügend Energiereserven verfügen. Der Stecker und das Kabel werden während einer Übergangszeit sicherlich noch mitreisen, aber langfristig werden sie ausgedient haben.

Weitere Informationen zu Elektromobilität finden Sie hier.

Martin Bolliger

Martin Bolliger

Martin Bolliger ist Projektmanager im BKW Technology Center und befasst sich dort mit verschiedenen Aspekten der Energiezukunft. Seine Schwerpunktthemen sind Solarenergie, Speicher und Elektromobilität. Er fährt seit 20 Jahren mit Elektroautos und Velos mit Stromunterstützung.

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