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Von Ladestationen über das Schnellladen bis hin zum richtigen Stecker: Im folgenden Artikel beantworten wir mithilfe der BMW Experten John de Boer, Tanja Otte-Tillet und Dr. Karin Krüger alle Fragen rund um das Laden von E-Autos.
Hier geht es direkt zu allen wichtigen Fakten rund ums Laden von Elektroautos.
- Wie und wo können Elektroautos geladen werden?
- Wie sind öffentliche Ladestationen zu finden – und gibt es zum Beispiel in Deutschland schon ein ausreichendes Ladenetz?
- Was benötigt man für das Laden zu Hause?
- Wie funktioniert das Laden von Elektroautos?
- Was hat es mit den verschiedenen Ladesteckertypen von Elektroauto-Ladestationen auf sich?
- Wie lange dauert das Laden und welche Faktoren bestimmen die Ladezeit von Elektroautos?
- Wie wirkt sich das Aufladen an einer Schnellladestation auf die Batterie aus?
- Welche Kosten fallen für das Aufladen an und wie wird bezahlt?
- Welche Zeit ist die günstigste, um die Akkus des Elektroautos zu laden?
- Wie funktioniert kontaktloses Laden und steht es schon zur Verfügung?
Wie und wo können Elektroautos geladen werden?
Auch wenn es E-Auto-Novizen überraschen mag: Nur weil man es bei E-Ladestationen mit Hightech zu tun hat, muss die Sache nicht unnötig kompliziert sein. Im Gegenteil: Im Grunde können Sie überall, wo es Strom gibt, ein Elektroauto (➜ Lesen Sie auch: Diese Elektroautotypen gibt es) laden.
Vorrangig also zu Hause, am Arbeitsplatz oder an öffentlichen Ladestationen. Mit dem Aufbau der öffentlichen Infrastruktur geht es übrigens zügig voran: Ende 2019 waren beispielsweise deutschlandweit rund 24.000 Ladepunkte in Betrieb, 50 Prozent mehr als ein Jahr zuvor. Erklärtes Ziel der Politik ist es, in Deutschland bis 2030 eine Million Ladepunkte zu schaffen – mit unterschiedlichen Leistungswerten, je nach Situation. Im urbanen Raum verdichtet sich das Netzwerk von Wechselstrom-Ladestationen (AC) kontinuierlich, die sich zum nächtlichen Laden von E-Fahrzeugen oder zum kurzzeitigen Stromzapfen etwa während des Einkaufs anbieten.
An den Fernstraßen, vor allem den Autobahnen, wächst gleichzeitig das Angebot von High-Power-Charging-Stationen, die mit Gleichstrom (DC) arbeiten. Sie sind auf Ladeleistungen vom Fünf- bis zum 15-Fachen der Wechselstrom-Ladestationen ausgelegt und sorgen dafür, dass BEV-Akkus mit hoher Kapazität während eines Raststättenaufenthalts oder einer längeren Kaffeepause für hunderte Kilometer aufgeladen werden können. An den Wechselstromstationen nutzt man in Europa in der Regel das mitgeführte eigene Ladekabel – die leistungsstärkeren Gleichstromanlagen sind dagegen überall mit einem festen Ladekabel versehen.
Die einfache Antwort: Beides funktioniert.
Der Unterschied liegt in der Kraft der Ladestation und damit in der Ladedauer. Denn zum Schnellladen des Akkus wird Gleichstrom (DC) verwendet. Die üblichen Stromquellen des Alltags von der Haushaltssteckdose bis zu den meisten Ladestationen aber arbeiten mit Wechselstrom (AC). Auch kein Problem: Das Ladegerät eines E-Autos wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um. Nur ist beim AC-Laden bei einer Ladeleistung von 22 kW Schluss. DC-Ladestationen dagegen sind um ein Mehrfaches leistungsfähiger – und die Ladedauer entsprechend kürzer.
Die Zahl der Schnellladestationen wächst zunehmend. Schon heute ist Reichweitenangst außerhalb von Ballungsräumen kein Thema mehr.
Projektleitung Public Charging Rollout BMW
Wie sind öffentliche Ladestationen zu finden – und gibt es schon ein ausreichendes Ladenetz?
Dank der kräftig steigenden Zahl öffentlicher E-Ladestationen und immer besserer Vernetzung wie zum Beispiel im BMW Ökosystem ist „Reichweitenangst“ (➜ Lesen Sie auch: 10 Mythen über Elektroautos im Faktencheck) außerhalb von Ballungsräumen schon heute kein Thema mehr. Auch Langstreckenfahrten mit E-Autos lassen sich dank des Zusammenspiels von gut integrierten Navigationsgeräten und den Smartphone-Apps der Strom- und Automobilanbieter wie der My BMW App sicher und lückenlos planen. „Zu diesen Anbietern zählt zum Beispiel das IONITY-Netzwerk, das eng mit BMW kooperiert und europaweit bis Ende 2021 400 Schnellladesäulenparks – Tendenz steigend – an Autobahnen betreiben wird“, sagt John de Boer, Projektleitung Public Charging Rollout bei BMW.
Insgesamt sind zum Beispiel in Deutschland Anfang 2020 knapp 3.600 Ladestationen für High-Power-Charging in Betrieb, das bedeutet: Schnellladesäulen mit Ladekapazitäten von mindestens 50 oder 100 kW bis hin zu 350 kW.
BMW selbst betreibt außerdem mit Partnern aus der Automobilindustrie das NOW Venture, zu dem die Digital Charging Solutions GmbH gehört. Die DCS GmbH aggregiert öffentliche Ladeangebote und stellt so End- und Geschäftskunden bereits rund 166.000 Wechselstrom- und Gleichstrom-Ladepunkte in Europa (Stand: Frühjahr 2020) zur Verfügung. Auch das IONITY- High-Power-Charging-Netzwerk ist angebunden. Das öffentliche Ladeangebot für seine xEV Kunden BMW Charging bezieht BMW dabei in den europäischen Märkten von dem vertrauten NOW Venture.
„Unser öffentliches Ladeangebot BMW Charging ist in die dem Kunden vertraute Fahrzeugumgebung integriert. Eine geeignete Ladestationen über das Navigationssystem ansteuern und mit der My BMW App entriegeln ist somit jederzeit möglich. Mit BMW Charging Diensten pilotieren wir auch zusätzliche Funktionalitäten. So lässt sich von unterwegs nicht nur prüfen, ob die nächste angepeilte Ladestation frei ist, sie kann auch je nach Markt reserviert werden“, erläutert de Boer weiter.
Was benötigt man für das Laden zu Hause?
Am einfachsten und bequemsten lassen sich Elektrofahrzeuge natürlich zu Hause mit neuer Energie versorgen. Laut verschiedenen Nutzerstudien ist das schon heute die häufigste Ladeform – und Prognosen für Deutschland für 2030 gehen davon aus, dass Fahrer von Elektrofahrzeugen in rund 85 Prozent der Fälle ihr Elektroauto zuhause oder während der Arbeit nachladen.
Selbstverständlich kann man das E-Auto zu Hause an einer haushaltsüblichen Steckdose geladen werden. Das Laden über das normale Stromnetz dauert wegen der geringen Leistung des Standardladekabels von 2,3 kW allerdings etwas länger, Stichwort Ladezeit von Elektroautos. Stattdessen bietet sich eine sogenannte Wallbox an, die von einem Elektriker mit der entsprechenden passenden Hausinstallation installiert wird und damit mit einer vielfach höheren Ladeleistung den Ladevorgang erheblich verkürzt.
Zum Komfort und schnellen Aufladen gesellt sich für den Nutzer einer Wallbox die freie Wahl des Stromversorgers. Damit fährt er auch finanziell im Vergleich zum Stopp an öffentlichen Ladestadionen deutlich günstiger. In Deutschland subventionieren zahlreiche Stadtwerke und Stromversorger die Anschaffung einer Wallbox und die fachgerechte Installation durch einen Elektrofachbetrieb.
Ein Elektrofahrzeug lässt sich am einfachsten zu Hause laden, sozusagen an der eigenen Stromtankstelle. BMW bietet deshalb eine private Ladestation an: die BMW Wallbox mit 22 kW Ladeleistung (BMW Elektofahrzeuge haben aktuell eine maximal AC-Ladeleistung von 11kW). Zur Beratung und fachgerechten Montage der Wallbox steht Interessenten der BMW Installationsservice zur Verfügung.
Wie funktioniert das Laden von Elektroautos?
Im Prinzip ist das Laden eines Elektroautos genauso einfach wie das Laden eines jedes anderen akkubetriebenen Elektrogeräts: Stecker einstecken und der Ladevorgang startet. Auf dem Display im Cockpit oder mit der My BMW App wird angezeigt, ob das Laden planmäßig verläuft. Ist die Batterie wieder voll aufgefüllt, wird der Ladevorgang selbstständig beendet.
Damit ist der Ladevorgang in der heimischen Garage erledigt – und das Laden an öffentlichen Ladestationen ist fast genauso einfach. In der Regel muss sich der Nutzer an der Säule mittels einer Ladekarte oder App des jeweiligen Anbieters authentifizieren, den Stecker mit der Ladebuchse am Auto verbinden und den Ladevorgang per Knopfdruck starten.
Seit einiger Zeit lassen Versorgungsunternehmen auch das aus dem Mobilfunkgeschäft bekannte Roaming zu, sodass man mit deren Ladekarten auch die Ladestationen anderer Anbieter freischalten kann. Das anbieter- und länderübergreifende Laden ist auch mit aggregierenden Diensten wie dem der Digital Charging Solutions GmbH möglich. BMW bietet hier mit BMW Charging über die DCS GmbH einen eigenen Service für bequemes öffentliches Laden an.
Was hat es mit den verschiedenen Ladesteckertypen von Elektroauto-Ladestationen auf sich?
Im Lauf der Zeit haben sich in den verschiedenen Ländern unterschiedliche Arten von Ladekabeln und -steckern für Elektrofahrzeuge herausgebildet. Zur Grundausstattung von BMW Stromern für das Laden zu Hause zählt das sogenannte Standardladekabel, das beim Laden an der Steckdose verwendet werden kann. Für das Laden an öffentlichen Wechselstrom-Ladestation empfiehlt sich hingegen das Ladekabel für öffentliches Laden (Mode 3), das bei BMW Modellen mit einem Typ-2-Stecker kombiniert ist. Über diesen Anschluss, der sich in Europa mittlerweile als Standard durchgesetzt hat, können Elektrofahrzeuge an Ladestationen Strom auftanken.
Einen weltweit einheitlichen Standard zum Gleichstrom-Schnellladen gibt es bisher nicht. Es haben sich in Europa CCS2-, in Nordamerika CCS1- und in Asien CHAdeMO- und GB/T-Standards etabliert. Wer auf der Autobahn unterwegs ist und zwischendurch an einer Schnellladestation nachlädt, kann das eigene Ladekabel im Wagen lassen: High-Power-Charging-Ladesäulen sind stets mit fest integrierten Ladekabeln ausgerüstet. E-Auto-Fahrer müssen somit kein eigenes Kabel an Bord haben.
Wie lange dauert das Laden und welche Faktoren bestimmen die Ladezeit von Elektroautos?
Die Ladezeit des Elektroautos wird bestimmt durch die Größe der Batterie, die maximale Ladeleistung – und natürlich durch die Restladung des Akkus. Grundsätzlich gilt für Elektrofahrzeuge: Das Aufladen mit Wechselstrom (AC) benötigt in der Regel mehr Zeit als mit Gleichstrom (DC). Konkretes Beispiel: Ein BMW iX3 benötigt an einer Wallbox mit der üblichen Ladeleistung von 11 kW längstens sieben Stunden. Mit High Power Charging und 150 kW Ladeleistung des iX3 kann in 34 Minuten auf 80 Prozent geladen werden, rechnet Tanja Otte-Tillet, Product Marketing Manager BMW Charging, vor.
Mit intelligenten Betriebsstrategien lassen sich Akkus effizient und schnell laden.
Product Manager BMW Charging
Wie wirkt sich das Aufladen an einer Schnellladestation auf die Batterie aus?
Schnellladen beansprucht den Akku stärker als das Strom auftanken an Ladestation mit geringerer Ladeleistung. Dennoch gibt es keinen Grund zur Sorge: Denn das fahrzeugeigene Temperaturmanagement schützt beim Schnellladen. Ebenso wie das Batteriemanagement den Akku davor bewahrt, komplett entleert zu werden. „Deswegen kommt es darauf an, die Lebensdauer der Batterie mit intelligenten Betriebs- und Ladestrategien zu optimieren“, sagt Charging-Expertin Dr. Karin Krüger.
Kapazität, Stecker und Co.
Der Akku ist ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Die heute in E-Autos verwendeten Speicher sind Lithium-Ionen-Akkus, deren Preis sich nach der Kapazität – der Energiemenge in kWh – bemisst.
Amperestunde (Ah) ist eine Maßeinheit für die elektrische Ladung. Sie wird zum Beispiel genutzt, um die zur Verfügung stehende Ladungsspeichervermögen von Batterien anzugeben, und bezeichnet die Nennladung einer Speicherzelle. Bei Elektroautos wird statt Ah oftmals die im Akku speicherbare Energiemenge als Kapazität in kWh angegeben, um so verschiedene Fahrzeugmodelle direkt miteinander vergleichen zu können.
Die Nennkapazität oder Nettokapazität einer Batterie gibt an, wie viel Energie ihr entnommen werden kann. Diese Angabe erfolgt in Kilowattstunden (kWh) und bezeichnet die Energiemenge, die bei einer Leistung von einem Kilowatt innerhalb einer Stunde verbraucht oder erzeugt wird. Ein BMW i3 mit einer Nennkapazität von 37,9 kWh und einem Energiebedarf von 13,1 kW/100 km kann rechnerisch mehr als 300 Kilometer weit fahren. Da im Alltag jedoch Faktoren wie Fahrstil, niedrige Außentemperaturen oder ein bergiges Streckenprofil den Energiebedarf erhöhen, geht man von einer Praxisreichweite von bis zu 260 Kilometern aus.
Die Ladeleistung wird in Kilowatt (kW) angegeben und ist bei einer Ladestation das wichtigste Kriterium dafür, wie lange der Ladevorgang des Akkus dauert. Eine Haushaltssteckdose hat eine Ladeleistung von rund 2,3 kW, eine Wallbox oder eine Wechselstrom-Ladestation in der Regel bis 22 kW, eine Gleichstrom-Schnellladestation bis zu 50 kW, ein CCS-Schnelllader bis zu 150 kW und ein High Power Charger (HPC) von IONITY bis 350 kW. Die Ladeleistung, mit der das Auto dann effektiv lädt, ist jedoch nicht nur abhängig von der Leistung der Ladeeinrichtung, sondern auch von der fahrzeugseitigen Limitierung.
Ladezeiten lassen sich grob schätzen, indem die Nettokapazität durch die Ladeleistung der Ladestation geteilt wird. Beispiel: Teilt man die Kapazität eines BMW i3 von 37,9 kWh durch die Ladeleistung einer 22-kW-Säule, entspricht dies einer Ladezeit von knapp zwei Stunden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass das Fahrzeug die maximal mögliche Ladeleistung in der Praxis nicht durchgehend nutzen kann. So wird die reale Ladezeit durch viele Faktoren, zum Beispiel die Umgebungstemperatur, den Füllstand des Akkus und der maximal mögliche Ladeleistung des Autos beeinflusst.
Steckertypen: Weltweit existieren verschiedene Stecker-Standards. In Europa wird überwiegend der Typ-2-Stecker genutzt (der ältere Typ 1 ist vor allem in Asien und Amerika gebräuchlich). Für Schnellladestationen wurde dieser Typ für das Laden zum Combo-Stecker des „Combined Charging Systems“ (CCS) erweitert. Beide Steckertypen werden von BMW Fahrzeugen genutzt.
Welche Kosten fallen für das Aufladen an und wie wird bezahlt?
Am günstigsten ist natürlich das Laden über die eigene Wallbox. So kann man den Stromanbieter selbst aussuchen und unter Umständen ein Angebot wählen, das auf die eigenen Bedürfnisse und die Ladeleistung des eigenen Wagens zugeschnitten ist. Die Stromkosten für das Laden der Elektroautos an öffentlichen Ladestationen fallen hingegen unterschiedlich aus. Sie sind abhängig von den Stromtarifen vor Ort und den Preismodellen der einzelnen Anbieter.
Welche Zeit ist die günstigste, um die Akkus des Elektroautos zu laden?
Strom fließt immer – er ist aber je nach Tageszeit unterschiedlich teuer. „Ein kluges Lade-Management ist daher geboten“, so Dr. Krüger, „denn der Zeitpunkt, an dem man sein Fahrzeug an die Wallbox hängt, kann einen erheblichen Preisunterschied ausmachen.“ So bieten viele Netzbetreiber vergünstigte Ladetarife an, wenn man den Akku zu Zeiten schwacher Nachfrage lädt – und zum Beispiel nachts überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen abnimmt, der sonst nicht zwischengespeichert werden kann.
Wer (unterwegs) an öffentlichen Ladestationen lädt, kann meist nicht so wählerisch sein. Am genauesten (und auch am ehesten der Energieaufnahme entsprechend) ist eine Abrechnung rein nach Verbrauch in kWh. Es gibt aber auch Anbieter, die die minutengenau abrechnen und/oder die zusätzlich eine zeitgebundene Komponente berechnen.
Wie funktioniert kontaktloses Laden und steht es schon zur Verfügung?
Nach so vielen Informationen über den aktuellen Stand der Technik von E-Fahrzeugen ein Ausblick in die Zukunft – denn dann könnten Elektroauto-Ladestationen für Zuhause oder öffentliche Ladestationen hinfällig sein. In naher Zukunft wird das Laden eines E-Autos so einfach sein wie heute schon das eines Smartphones auf einem Lade-Pad oder einer elektrischen Zahnbürste durch Induktion, also die kontaktlose Übertragung von Strom mittels eines magnetischen Wechselfelds. Dabei wird die Batterie durch eine im Boden verbaute Primärspule geladen, die ihr Pendant im Fahrzeug hat – das funktioniert in der Garage, auf Parkplätzen, sogar auf der Straße.
Autor: Frank Giese; Illustrationen: Rune Fisker
