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Die Tankstelle der Zukunft

Ladesäulenkomponenten für die E-Mobility

Dem Elektroantrieb gehört in vielen Bereichen der Mobilität nicht mehr nur die Zukunft, sondern auch schon ein Teil der Gegenwart. Allerdings gibt es noch immer zahlreiche Hürden, denn sowohl für die Autobauer als auch für die Nutzer sind Reichweiten und die damit zusammenhängende Lade-Infrastruktur maßgebliche Themen. Viele Komponenten in unterschiedlichen Ladesäulen stammen von Finder.

Bild: Finder GmbH

Norwegen macht es vor: Ab 2025 sind in dem skandinavischen Land keine Pkw mit Verbrennungsmotor mehr zugelassen. Bis es nicht nur in Norwegen, sondern in ganz Europa soweit ist, müssen allerdings noch einige technische Herausforderungen gemeistert werden. Die heute noch vergleichsweise hohen Kaufpreise für Elektrofahrzeuge werden aller Voraussicht nach sinken – wenn die Stückzahlen steigen. In der aktuellen Diskussion ist die Reichweite der Elektroautos sicherlich das dominierende Thema. Technische Weiterentwicklungen in den eingesetzten Akkus sorgen hier für Fortschritte: So bringen es der Tesla S sowie der neue Opel Ampera schon auf Reichweiten bis zu 500km. Da ein Großteil der Fahrten in Deutschland aber deutlich kürzer ist, stellt die erforderliche Reichweite kein grundlegendes Problem dar – vorausgesetzt die notwendige Ladeinfrastruktur ist vorhanden.

Die Tankstelle der Zukunft

Für die genaue Abrechnung der Ladevorgänge sind Stromzähler in der Ladestation unverzichtbar. Der elektronische Wirkstromzähler der Serie 7E von Finder ist dafür optimal: Er erfasst alle Ladeparameter und verfügt über diverse Schnittstellen zur Fernauslesung. (Bild: Finder GmbH)

Für die genaue Abrechnung der Ladevorgänge sind Stromzähler in der Ladestation unverzichtbar. Der elektronische Wirkstromzähler der Serie 7E von Finder ist dafür optimal: Er erfasst alle Ladeparameter und verfügt über diverse Schnittstellen zur Fernauslesung. (Bild: Finder GmbH)

Optimale Reichweiten erfordern voll geladene Batterien. Basis dessen sind die Ladeinfrastruktur und die zugrunde liegende Ladetechnik. Während Autos mit Verbrennungsmotor binnen weniger Augenblicke vollgetankt sind, benötigt der Ladevorgang der Batterien vergleichsweise viel Zeit. Selbst mit Schnellladetechniken vergehen immer noch rund 30 Minuten, bevor die Fahrt fortgesetzt werden kann. Um den langen Ladevorgang in den normalen Nutzungsalltag eines Elektroautos zu integrieren, müssen sich die Ladestationen an den Stellen befinden, an denen die Autos länger stehen – z.B. in einer Tiefgarage oder in einem Parkhaus. Hinzu kommen Ladeanschlüsse in der heimischen Garage oder dem Carport, an denen Elektroautos über Nacht aufgeladen werden können. Unumstritten ist auch, dass die Anzahl der Ladestationen im öffentlichen und privaten Bereich höher sein müssen als die Anzahl der Zapfsäulen an den heutigen Tankstellen. „Der Zeitaufwand für den Ladeprozess ist allerdings nur mit der richtigen Schalttechnik zu lösen“, erklärt Dejan Grgic-Groß, Marktmanager und E-Mobility-Experte bei Finder. Das bedeutet in der Praxis: Das Potenzial der Schalttechnik darf niemals unter den Marktanforderungen liegen.

Anforderungen an die Ladestationen

Bei der Ladetechnik existieren aktuell mehrere Standards: So gibt es AC- und DC-Ladesysteme mit unterschiedlichen Strömen und Ladesteckern, die sich je nach Markt unterscheiden. Im Wesentlichen sind die Normen von IEC für den europäischen Markt, SAE für den nordamerikanischen Markt und GB/T für China gültig. Um die Batterien möglichst schnell aufzuladen, sind hohe Ströme und/oder Spannungen notwendig. Außerdem ist – wie in vielen anderen Märkten auch – mehr Leistung auf einem immer kleiner werdenden Raum gefragt. Das schließt die Schalttechnik mit ein: Bis dato suchen Hersteller noch nach einer Leistungsrelais-Lösung für die Platine, denn um die Batterien möglichst schnell laden zu können, sind hohe Ströme und/oder Spannungen notwendig. Gefährdungen der Nutzer müssen dabei kategorisch ausgeschlossen sein. Das ist auch der Grund für die verschiedenen Sicherheitsmechanismen bei den Ladesystemen, wie etwa Verriegelungen der Stecker. Bei allen Ladesystemen ist die Absicherung und Überwachung der Ladestromkreise ein Muss. Der Schaltschütz stößt in Anbetracht der hohen geschalteten Leistung oft an seine Grenzen, verschweißt dadurch und ist zudem platzraubend. Dejan Grgic-Groß dazu: „Das Finder Leistungsrelais der Serie 67 dagegen schaltet einen sehr hohen Einschaltstrom bei gleichzeitig geringer Halteleistung zuverlässig.“ Weitere Komponenten in den Ladestationen sind z.B. Installationsschütze der Serie 22 oder Koppelrelais der Serie 48. Auch an die Gehäusetechnik von Ladestationen werden hohe Anforderungen gestellt: Im Außenbereich müssen sie den gegebenenfalls widrigen Umgebungsbedingungen trotzen und die Elektronik sicher vor Feuchtigkeit und zu hohen oder niedrigen Temperaturen schützen. Zudem ist ein mechanischer Schutz erforderlich, der im Zweifel auch einmal einen leichten Aufprall eines Fahrzeugs aushält.

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