Ein genauerer Blick auf das Gleichstromladen

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DC-Schnellladegerät: Ein sich schnell entwickelnder Business Case

Früher war das Tanken eines Autos ausschließlich an Tankstellen möglich. Mit Elektrofahrzeugen können Autofahrer ihre Autos nun (theoretisch) überall dort aufladen, wo sie parken. Dies eröffnet vielen Unternehmen eine neue und innovative Möglichkeit.

Angesichts steigender Elektrofahrzeugverkäufe ist die Reichweitenangst zu einem erheblichen Hindernis für eine breite Akzeptanz geworden . Die Angst, mit einer leeren Batterie liegen zu bleiben, schreckt viele potenzielle Elektrofahrzeugbesitzer ab. Die Einführung strategisch platzierter öffentlicher Schnellladegeräte könnte dieses Problem jedoch direkt lösen.

Da die Elektrofahrzeugbranche (EV) in Großbritannien weiterhin an Dynamik gewinnt , bietet sich den Unternehmen eine einzigartige Gelegenheit, in den rasch wachsenden Markt für Schnellladelösungen für Elektrofahrzeuge einzusteigen , und viele ziehen Investitionen in Schnellladelösungen (DC) in Erwägung .

Schauen wir uns die technische Seite der Dinge an und verschaffen wir uns ein besseres Verständnis der DC-Ladetechnologie. 

Was ist DC-Schnellladen?

DC-Schnellladen wird auch als Level-3-Laden bezeichnet und ist die schnellste und leistungsstärkste verfügbare Ladeoption für Elektrofahrzeuge. DC-Ladegeräte liefern zwischen 50 und 400 kW und können die Reichweite in nur einer Stunde um 280 bis 480 Kilometer erhöhen (abhängig von der maximalen DC-Leistungsabgabe sowie den Batterie- und Ladespezifikationen des Fahrzeugs).

Das Laden mit Gleichstrom (DC) sorgt für deutlich schnellere Ladezeiten im Vergleich zum viel langsameren Laden mit Wechselstrom (AC).

Um es zu verdeutlichen:

• Bei Verwendung einer DC-Schnellladestation liegt die durchschnittliche Ladezeit für ein mittelgroßes Elektroauto zwischen 17 und 52 Minuten.
• Bei Verwendung einer AC-Ladestation liegt die durchschnittliche Ladezeit für ein mittelgroßes Elektroauto zwischen 1 Stunde 45 Minuten und 6 Stunden.

Allein anhand dieses kurzen Vergleichs können Sie erkennen, welche Methode für Ihre Kunden wahrscheinlich attraktiver ist. Aber wie kann dieser Unterschied so groß sein?

Warum lädt Gleichstrom schneller als Wechselstrom?

Ohne zu sehr ins Technische zu gehen: EV-Batterien – wie übrigens auch alle anderen Batterien – können nur Gleichstrom speichern, während das Stromnetz nur Wechselstrom liefert.

Daher muss Wechselstrom in jedem Fall in Gleichstrom umgewandelt werden, damit eine Batterie die Energie speichern kann. Der Grund für die viel schnelleren Gleichstrom-Ladezeiten hängt damit zusammen, wo diese Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom stattfindet. Während beim Wechselstrom-Laden die Umwandlung durch Bordkonverter im Fahrzeug erfolgt, wandeln Gleichstrom-Schnellladestationen den Wechselstrom innerhalb der Station selbst in Gleichstrom um, bevor der Strom an das Fahrzeug weitergeleitet wird.

Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen Wechselstrom und Gleichstrom finden Sie hier.

Wie viel kostet eine Gleichstrom-Ladestation?

Im Vergleich zu handelsüblichen Wechselstrom-Ladestationen spielen Gleichstrom-Schnellladegeräte in einer anderen Liga und erfordern eine erhebliche Investition. Wie hoch die Vorlaufkosten genau sein werden, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die maximale Leistungsabgabe, die Sie für die Station wünschen, der Standort Ihrer Anlage und die Komplexität der Installation.

Um Ihnen jedoch eine ungefähre Vorstellung zu geben: Im Durchschnitt kostet eine DC-Ladestation etwa 40.000 £ pro Station, wobei die Installationskosten, die in der Regel zwischen 30 und 50 % der Gesamtvorlaufkosten ausmachen, noch nicht enthalten sind.

Architektur von Gleichstrom-Ladestationen

Wenn es um Gleichstrom-Ladestationen geht, möchten Sie natürlich genau wissen, wie groß oder klein die Stellfläche Ihrer neuen Station ist. Grob gesagt gibt es zwei Arten von Gleichstrom-Ladestationen: eigenständige und geteilte.

Das Verständnis der Unterschiede zwischen diesen beiden Architekturen ist für Unternehmer entscheidend, um das für ihren Standort am besten geeignete System zu finden.

Standalone-Gleichstrom-Ladestationen

Eine Standalone-Gleichstrom-Ladestation besteht aus einer einzigen Einheit, die die für das Schnellladen erforderlichen Elektronikkomponenten, Wandler und Benutzeroberflächen enthält. Im Wesentlichen funktioniert sie unabhängig als eigenständige Einheit, die nach der Installation über alles verfügt, was zum Gleichstromladen eines Fahrzeugs erforderlich ist.

Diese Ladestationen können eine hohe Leistung liefern, die je nach Modell und Technologie in der Regel zwischen 50 kW und 400 kW liegt. Eigenständige Einheiten eignen sich ideal für diejenigen, die ein vollständig integriertes System auf bemerkenswert kleinem Raum installieren möchten.

Geteilte Gleichstrom-Ladestationen

Geteilte Ladegeräte sind eine Alternative zu Schnellladestationen für Gleichstrom. Sie bestehen aus zwei Hauptkomponenten: der Benutzereinheit und der Stromversorgungseinheit.

Die Benutzereinheit

Die Benutzereinheit ist die Ladestation, mit der der Kunde interagiert. Diese sieht oft wie eine typische EV-Ladestation aus, sodass die meisten Kunden gar nicht bemerken, dass sie Teil eines größeren Systems ist, da sie mit ihr wie mit jeder anderen Ladestation interagieren.

Die Stromversorgungseinheit

Die separat installierte Stromquelle für die Ladeeinheit befindet sich häufig in einem nahe gelegenen Gebäude. Sie übernimmt die gesamte Stromvermittlung außerhalb des Verbraucherbereichs und ermöglicht so eine größere Flexibilität bei der Installation oder Neupositionierung der Ladestationen. Split-Ladestationen benötigen zwar mehr Platz, können jedoch eine Leistung von bis zu 600 kW liefern.

Standalone- vs. Split-DC-Ladestationen

Nachdem Sie nun die verschiedenen Architekturtypen kennen, fragen Sie sich vielleicht, welcher davon am besten zu Ihren geschäftlichen Anforderungen passt. Die Antwort auf diese Frage hängt von einer Reihe von Faktoren sowie den Anforderungen und Wünschen Ihres Unternehmens ab. Um Ihnen jedoch einen groben Überblick zu verschaffen, finden Sie hier eine kurze Übersicht über typische Anwendungsfälle für die einzelnen DC-Ladearchitekturen.

Anwendungsfall für eigenständige DC-Ladestation

Eigenständige DC-Ladestationen können pro Anschluss eine hohe Leistung liefern und sind in der Regel an Orten zu finden, an denen man unterwegs ist, wie z. B. Tankstellen oder Ladestationen von Betreibern von Ladenetzwerken entlang der Autobahn.

Im Allgemeinen erfordert eine eigenständige Gleichstrom-Ladeinfrastruktur weniger Verkabelung und ist weniger komplex in der Installation. Darüber hinaus optimiert sie den (vorbeugenden) Wartungsaufwand, da jede Station separat angeschlossen ist.

Anwendungsfall für Gleichstrom-Ladestationen mit geteilter Architektur

Gleichstrom-Ladestationen mit geteilter Architektur kommen häufiger an gewerblichen Standorten, Parkplätzen oder im Gastgewerbe zum Einsatz, wo mehr Anschlüsse an einem einzigen Standort und Flexibilität bei der Verlegung der Ladestationen erforderlich sind.

All diese zusätzliche Leistung und Flexibilität hat jedoch auch Nachteile, und zwar nicht nur einen größeren Platzbedarf. DC-Ladelösungen mit geteilter Architektur erfordern in der Regel mehr Verkabelung, haben einen komplexeren Installationsprozess und erfordern im Allgemeinen einen höheren Bedarf an (vorbeugender) Wartung, die zudem weniger ideal ist. Im Falle einer Installation – oder (vorbeugenden) Wartung – muss die gesamte Anlage abgeschaltet werden, anstatt nur eine einzelne Station, die gewartet werden muss.

Gleichstrom-Ladekabel

Gleichstromstationen sind aus gutem Grund immer mit eigenen integrierten Ladekabeln ausgestattet. Es ist jedoch ein weit verbreiteter Irrglaube, dass die dickeren Kabel ausschließlich aus Sicherheitsgründen verwendet werden. Dies ist nicht der Fall (andere Teile der Station gewährleisten die Sicherheit).

Die – oft dickeren – Trockenkabel sind so konzipiert, dass sie eine Leistungsminderung vermeiden (wenn ein System oder eine Komponente unterhalb ihrer normalen Betriebsgrenze arbeitet). Auf diese Weise kann unabhängig von den Umständen die maximale Leistung effizient geliefert werden. Einige Kabel verfügen sogar über eine aktive Kühlung, um den hohen Stromfluss durch das Kabel optimal bewältigen zu können.

Die maximale Leistungsabgabe entspricht nicht immer der tatsächlich gelieferten Leistung

Dies wird oft übersehen. Wenn eine Gleichstrom-Ladestation eine maximale Leistung von 300 kW hat, bedeutet das nicht, dass das Auto auch 300 kW erhält. Ein Elektrofahrzeug nimmt immer nur die maximale Leistung auf, die es sicher aufnehmen kann, unabhängig davon, wie viel Ihre Ladestation liefern kann.

Fast alle modernen Elektrofahrzeuge (EVs) sind mit Gleichstromladen kompatibel, aber die Leistungskapazität, die sie verarbeiten können, variiert je nach Batterieleistung erheblich. Während bestimmte Batterien bis zu 350 kW verarbeiten können, sind andere auf nur 50 kW begrenzt. Es ist wichtig zu beachten, dass es einige Fahrzeuge gibt, wie beispielsweise den Smart EQ Fortwo, die mit kleineren oder älteren Batterien ausgestattet sind, die nicht für Gleichstromladen geeignet sind.

Ein Tesla Model 3 hat beispielsweise eine maximale Gleichstrom-Ladeleistung von 250 kW. Wenn es also an einer 300-kW-Ladestation aufgeladen wird, kann es nur 250 kW aufnehmen.

Gleichzeitiges Laden beeinflusst die maximale Leistung

Eine weitere oft übersehene Tatsache. Die maximale Leistungsabgabe bezieht sich auf die gesamte Station, nicht auf einzelne Ladepunkte. Wenn wir also ein 240-kW-Gleichstromladegerät nehmen und nicht nur ein, sondern zwei Tesla Model 3 gleichzeitig anschließen, können beide Autos gleichzeitig nur 120 kW aufnehmen.

Gleichstromanschluss

EV-Gleichstrom-Schnellladeanschlüsse ermöglichen das schnelle Aufladen von Elektrofahrzeugen (EVs). Diese Anschlüsse gibt es weltweit in verschiedenen Ausführungen, aber alle sind für schnelle Ladevorgänge ausgelegt.

Eine kompatible Ladeinfrastruktur, einschließlich Ladestationen mit den richtigen Anschlüssen, ist für das Gleichstrom-Schnellladen unerlässlich. Diese Anschlüsse sind entscheidend für die Verbesserung der Nutzbarkeit und des Komforts von EVs, ermöglichen Langstreckenfahrten und minimieren die Ladezeit für Fahrer.

Gemeinsame Standards in verschiedenen Regionen

DC-Schnellladestecker variieren, um den Stromnetzen verschiedener Regionen und gängigen EV-Modellen gerecht zu werden.

Großbritannien

In Großbritannien kombiniert der weit verbreitete Combined Charging System (CCS)-Stecker Wechselstrom- und Gleichstromladung in einem und ermöglicht so flexibles langsames und schnelles Laden. CCS-Stecker haben zwei zusätzliche Gleichstromstifte unterhalb der Wechselstromstifte. Der CCS-Ladestecker ist auch in der EU sowie in Nordamerika standardisiert. Im Vereinigten Königreich und im übrigen Europa wird die CCS2-Variante verwendet, während in den USA die CCS1-Variante zum Einsatz kommt.

Tesla-Stecker

Tesla verwendet einen eigenen Supercharger-Stecker, der speziell für das Schnellladen von Tesla-Fahrzeugen entwickelt wurde. Aufgrund dieses einzigartigen Designs müssen Tesla-Besitzer sicherstellen, dass sie mit allen erforderlichen Anschlussadaptern vertraut sind, wenn sie an einer Ladestation, die nicht von Tesla stammt, laden möchten. Vor kurzem hat Tesla sein Ladesteckverbinder-Design geöffnet und Ladestationsbetreiber und Fahrzeughersteller in den USA eingeladen, den Tesla-Ladesteckverbinder und -Ladeanschluss, der nun als North American Charging Standard (NACS) bezeichnet wird, in ihre Geräte und Fahrzeuge zu integrieren.

China

Der nationale Standard für Gleichstrom-Schnellladestationen in China ist der GB/T-Stecker, der dem Typ-2-Wechselstromstecker ähnelt, jedoch über zusätzliche Gleichstromstifte für das Laden mit hoher Leistung verfügt.

Es ist erwähnenswert, dass einige Ladestationen mehrere Steckertypen unterstützen, was EV-Besitzern mit unterschiedlichen Modellen Flexibilität bietet und zur weltweiten Verbreitung von Elektrofahrzeugen beiträgt.

Japan

CHAdeMO stammt aus Japan, hat eine charakteristische T-Form und funktioniert gut mit japanischen Autoherstellern wie Nissan, Mitsubishi und Subaru.

Ausführlichere Informationen zu den verschiedenen Ladekabeln und Steckern finden Sie hier.

Entdecken Sie unsere DC-Schnellladestationen

Als Teil unserer End-to-End-Ladelösungen für Elektrofahrzeuge bieten wir Unternehmen auf der ganzen Welt eine Reihe von DC-Ladestationen an. Eine vollständige Liste der technischen Daten und Anwendungsfälle sowie weitere Informationen finden Sie in unserem Portfolio an DC-Ladestationen, die für alle Unternehmen entwickelt wurden, die ihren Betrieb elektrifizieren möchten.