Elektromobilität Ladestecker und Ladeinfrastruktur – So ist der Stand der Normungsaktivitäten

Redakteur: Ines Stotz

In der Elektromobilität konkurrieren derzeit nationale und internationale Normungskonzepte miteinander. Eine alleinige deutsche, bzw. europäische Normung für die Elektromobilität wird jedoch von der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) als nicht ausreichend angesehen.

Anbieter zum Thema

Etwa 118.000 Ladepunkte sollen bis 2014 in Deutschland entstehen, 500.000 bis 2017, so sagt es der Zentralverband der deutschen elektro- und informationstechnischen Handwerke voraus (ZVEH). Der flächendeckende Aufbau einer Ladeinfrastruktur wird neben den noch hohen Anschaffungskosten entscheidend für den Durchbruch der Elektromobilität sein. Hans Kalthoff, Gesellschafter der Walther-Werke, war deutscher Sprecher bei IEC SC 23H und ist Mitglied in fast allen deutschen und internationalen Brachengremien für Ladesteckvorrichtungen und Ladeinfrastruktur. Er engagiert sich seit langem in den internationalen Normungsaktivitäten.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Herr Kalthoff, welche Komponenten für Elektromobilität gibt es im dreistufigen Vertriebsweg inzwischen?

Hauptsächlich Lade-Wandboxen und Ladestationen. Einzelteile wie Stecker, Kupplung, Dose oder Ladecontroller werden wohl auch mittelfristig nicht über den Handel bezogen werden können, da der Zusammenbau der Ladeleitungen oder Ladestellen nur von erfahrenen Spezialisten vorgenommen werden sollte. Allerdings gibt es diese bisher kaum. Dabei ist es enorm wichtig, dass ein abgestimmtes, funktionierendes System mit Kommunikation für ein komplexes Fahrzeug und der Infrastruktur immer sicher ist. Bei Herstellern wie beispielsweise den Walther-Werken sind diese Systeme immer sicher ausgeführt und getestet. Für die Überprüfung der Installation sind außerdem entsprechende Simulations- und Testgeräte verfügbar.

Die Walther-Werke beteiligen sich an der Erarbeitung eines europäischen Normungsvorschlags zur Ladesteckvorrichtung. Sie wollen damit u.a. ein strategisches Vorgehen in Bezug auf Normung und Standardisierung in der Elektromobilität gewährleisten. Welche technischen Spezifikationen und Unterschiede weisen die Normungskonzepte derzeit auf?

Alle geplanten Elektrofahrzeuge der verschiedenen Hersteller und Modelle benötigen eine der Ladetechnik entsprechende „Stromquelle“. Ist das Fahrzeug mit einem einphasigem Lader, mit 230 V und 16 A versehen, dann ist die Ladeleistung auf max. 3,6 kW begrenzt und normale Haushaltssteckvorrichtungen mit 16 A/230 V verwendbar. Es gibt jedoch Länder, die nur über ein 100-130 Volt-Netz verfügen, was die Ladeleistung praktisch halbiert. Andere Länder wiederum bieten eventuell nur 10 A, dann stehen in etwa 2,3 kW zur Verfügung. Bei dieser Infrastruktur müssen natürlich Vorkehrungen getroffen werden, dass sicheres Laden gewährleistet wird und die bestehenden jeweils nationalen Installationsvorschriften respektiert werden.

Haben diese unterschiedlichen Konzepte Auswirkungen auf die Installation der Infrastruktur durch das Elektrohandwerk?

In der Anfangszeit wird das Laden im so genannten „Mode 2“ mit Haushaltsstecker, Leitung, Leitungscontroller (ICCB oder IC-RCD) und Ladekupplung natürlich vorherrschen, da die bestehende Infrastruktur genutzt werden kann. Ob eine Schukodose auf einer neuen Ladestelle zusätzlich zur Steckdose Typ 2 installiert wird, entscheidet jeder, der sich eine Ladestelle installiert, selbst. Mit der Verwendung der Typ-2-Steckdose lassen sich alle Arten des Ladens gestalten. Auch der europäische Automobilverband hat sich klar und eindeutig für den Stecker Typ 2 ausgesprochen. Da die Automobilhersteller die Ladeleitungen zudem ausliefern, wird eine gewisse faktische Wirkung erzielt.

Stecker Typ 3 wird es meiner Meinung nach in Deutschland kaum geben, obwohl die Deutsche Bahn, wohl in Unkenntnis der Sachlage, Typ-3-Stecker eines französischen Herstellers für Tests einsetzt. In Randgebieten zu Italien und Frankreich mögen Typ-3- Ladepunkte allerdings vorkommen, es bleibt ja ein freier Markt.

In absehbarer Zukunft werden die in den Haushaltsinstallationen verfügbaren Ladeleistungen also nicht ausreichen?

Deshalb wurde zunächst in Deutschland ein Konzept und ein DKE/VDE-Normentwurf für das Laden für ein- und dreiphasig (von 16 bis 63 A) mit Kommunikation zum E-Fahrzeug entwickelt. Damit können höhere Ladeleistungen in neu aufzubauenden Ladepunkten gezielt und sicher „betankt“ werden. Der Vorschlag wurde in der IEC SC 23H vorgestellt (Stecker Typ 2).

Es gab des Weiteren einen japanischen Vorschlag Stecker Typ 1, der jedoch nur das einphasige Laden für maximal 32 A Laden mit einer Leitung, die fest an die Infrastruktur installiert ist, vorsah. Der italienische Vorschlag Stecker Typ 3 verwendet ursprünglich für jede Stromstärke (16/32 A) und jede Polzahl (ein- und dreiphasig) eine andere physische Steckvorrichtung. Diese wurde später stufenweise erweitert, um mit einem „Einheitsstecker“, der allerdings nicht kompatibel mit dem Stecker Typ 2 ist, auch 32 A und später 63 A laden zu können. Ein Unterschied liegt in einer der normalen Haushaltssteckvorrichtungs-Installationsvorschrift in Frankreich und Italien entnommenen Klausel über die Verwendung einer mechanischen „Kindersicherung“ und einer vereinfachten Kommunikation.

Im Unterschied zur normalen Haushaltssteckvorrichtung, bei der immer Spannung anliegt, wird in einem Ladesystem Spannung und Strom erst eingeschaltet, wenn nach einer Sicherheitsabfrage eine Verriegelung der Steckvorrichtungen erfolgte. Ein absolut sicheres System, dass sehr viel besser ist als eine mechanische „Kindersicherung“ - das Ambiente ist ja auch bedeutend rauer als in einer Wohnstube. Die vereinfachte Kommunikation entspricht nicht den Erfordernissen.

Besteht für Kunden aufgrund der nicht abgeschlossenen Standardisierungsbemühungen derzeit nicht die Gefahr, bei einer Ladesäule eventuell auf ein System zu setzen, dass nicht zukunftsfähig ist?

Das sehe ich nicht so. Natürlich hat jede sich neu entwickelnde Technologie, speziell in der Anfangszeit, einen schnelleren Erneuerungszyklus. Der wird im Bereich der Elektromobilität aber hauptsächlich die Batterie betreffen. Ein Ladepunkt mit Typ 2, dreiphasig sollte selbstverständlich mit mindestens 32 A versorgt werden. Ob allerdings am Anfang die Ladesäulen sehr umfangreich mit teuren Bezahlsystemen versehen werden müssen, kann nur der Errichter oder Betreiber entscheiden. Letzteres trifft auch auf größere Ladeparks zu, da für diese auch Kabelverteiler und weitere Infrastruktur bis hin zu Trafostationen benötigt werden.

Um die Normungsbemühungen an einem Beispiel zu konkretisieren. Im Bereich der Ladesteckvorrichtung beteiligen Sie sich an der Erarbeitung eines europäischen Normungsvorschlags. Im Oktober haben sich Automobilhersteller und Energieversorger bereits auf einen einheitlichen Stecker geeinigt. Wird das jetzt wirklich die internationale Einheitssteckvorrichtung?

Die europäische Kommission hat der CEN/Cenelec ein Mandat gegeben, unter anderem für Europa einen Vorschlag zu machen. Die IEC-Norm 62196 ist eine so genannte Katalognorm. Die entsprechende vorbereitende Arbeitsgruppe, ist diesbezüglich zu keiner Entscheidung gekommen. Ich befürchte, die CEN/Cenelec könnte als Kommission zwar einen Beschluss fassen, letztendlich entschieden wurde das politisch dann wohl nicht. Meiner Meinung nach geht es da eher um die Ehre und nicht um eine bessere technische Lösung. Man darf nicht vergessen, dass in Frankreich und Italien andere Netze nicht unbedingt die gleichen Leistungen verteilen wie in Deutschland, Schweden und anderen Staaten. Auch die Marktbeherrschung der Elektroversorgungsunternehmen und deren staatlicher oder privater Eigentümer spielen bei dieser Entscheidung eine nicht unwichtige Rolle.

Welcher Stecker stellt für Sie die ausgereifteste Lösung im internationalen Bereich dar?

Für mich eindeutig der Typ 2 Stecker, da er in einer Zusammenarbeit der Steckerindustrie, den Fahrzeugherstellern und den Elektroversorgungsunternehmen entstanden ist. Das können die beiden anderen Vorschläge nicht vorweisen und genau das ist auch deren Schwäche.

Welche konkreten Handlungsempfehlungen geben sie bezogen auf das kabelgebundene und das induktive, also berührungslose, Laden für die internationale Umsetzung?

Induktives Laden hat eindeutig Vorteile in der Handhabung für den Besitzer eines E-Fahrzeuges. Der Leistungsverlust ist aber nicht unbeträchtlich und die technischen Entwicklungen sind noch nicht abgeschlossen. Gegenüber dem induktiven Laden einer Zahnbürste und der Aufladung einer E-Fahrzeugbatterie auch mit hohen Leistungen gibt es doch erhebliche Unterschiede. IEC/ISO Arbeitsgruppen beschäftigen sich mit diesem Thema.

Das größte Wertschöpfungspotenzial für das Elektrohandwerk soll ja im privaten Bereich zu Hause oder auf Firmengeländen entstehen. Welche Technologien bieten sich da? Reicht für ein Über-Nacht-Laden in der heimischen Garage nicht im Prinzip eine Schuko-Steckdose mit 3,6 kW Leistung aus?

Wenn man die erste Generation betrachtet, kann dieser erste Eindruck entstehen. Es gibt ja bekannte Statistiken, die besagen, dass pro Tag im Durchschnitt zwischen 35 und 45 km weit gefahren wird. Ich kenne des Weiteren die Ergebnisse der bisherigen „Großtests“ und habe diese analysiert. Ein Durchschnitt ist ein Schnitt, der aus vielen Einzelfahrten entsteht, bei Tests mit einigen 100 Fahrzeugen. Wenn die Elektromobilität aber wirklich erfolgreich werden soll, müssen längere Fahrten mit kürzeren Betankungszeiten möglich sein, dann wird mit anderer Leistung getankt als jetzt geduldet. Wer einmal ein E-Fahrzeug gefahren ist, wird den Spaß nicht mehr missen wollen. Ich bin mir bewusst, dass wohl noch einige Jahre vergehen werden, bis dieser Fahrspaß-Bazillus auf eine große Resonanz trifft. Dann werden auch Ansprüche gestellt werden. Die Eigendynamik in der Technologie ist nicht zu verachten. In fünf bis sieben Jahren werden Technologien entwickelt sein, die wir heute noch nicht voraussehen können. Ich bin da sehr zuversichtlich.

Der ZVEH hält einen speziellen Ausbildungsberuf für die Tätigkeitsgebiete aus dem Umfeld der Elektromobilität nicht für notwendig. Aber benötigen denn technische Geräte, die durch Laien bedient werden, nicht einen absolut sicheren Aufbau, regelmäßige Wartung und Störungsbeseitigung durch Profis?

Die Elektromobilität wird sich zwangsläufig im Lauf der nächsten drei bis sieben Jahre komplett zu einem Smart Grid System entwickeln. Hier sehe ich die Notwendigkeit, den Ausbildungsberuf früh genug in diesen Bereich hinein auszurichten. Der Anschluss eines Ladepunkts ist dagegen gleichzusetzen mit der Installation einer normalen Steckdosenkombination. Zusätzlich zu den normalen Sicherungskomponenten wird von den Herstellern ein „Ladecontroller“ eingebaut, der aber nicht durch den Installateur zu warten ist, sondern durch eingangs erwähntes Testgerät. Der Laie selbst bedient die Ladeleitung. Diese wird entweder bei Mode 2 im Controller des IC-RCD oder bei Mode 3 (Ladestecker, Leitung, Ladekupplung) und FI/Automat/Ladecontroller in der Ladestelle permanent überwacht und schaltet bei einem eventuellen Fehler sicher ab. Eine über die gängige Hausinstallations-Wartung hinausgehende Wartung ist deshalb unnötig.

Welches Potenzial hat der Markt in Zukunft?

Es gibt hierfür einige Zahlen, die auf einer Mio. Elektrofahrzeuge bis 2020 basieren. Ich möchte jedoch die Investitionen zusammenfassen, die für die Errichtung von Ladestellen notwendig sind. Ob Ladeboxen im Haus, Ladestationen (privat oder öffentlich) oder Ladeparks – letztendlich entscheidet immer die gleiche Fragestellung: Gibt es eine bestehende Leitung, eine neu zu verlegende Leitung, eine neu einzurichtende Haushauptversorgung, neu zu installierende Unterverteiler oder ein neu zu strukturierendes Netz des EVU? Davon hängen die Kosten ab und davon kann und muss das Elektrohandwerk profitieren. Wenn die offiziellen Zahlen von 1 bis 1,5 Mrd. Euro sprechen, dann sind die obigen Punkte kostenmäßig nicht mit enthalten, da bin ich mir sicher.

(ID:380699)