Das Laden von Elektroautos: Watt hat es damit auf sich?

Elektroautos werden immer beliebter, da sie umweltfreundlicher und oft kostengünstiger im Betrieb sind als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Ein wichtiger Aspekt beim Besitz eines Elektroautos ist dabei das Laden. Doch Laden ist nicht gleich Laden, denn es existieren verschiedene Ladetechnologien mit unterschiedlichen Fähigkeiten hinsichtlich ihrer Leistung, die wiederum für die Ladegeschwindigkeit bestimmend sind. Im folgenden Artikel erfahren Sie Wissenswertes über Ladetechniken und die verschiedenen Arten der am weitesten verbreiteten Ladegeräte und mit welchen Ladekosten Sie rechnen müssen.

Die Elektromobilität stellt einen zentralen Baustein der Energiewende und der Dekarbonisierung des Verkehrssektors dar. Mit dem kontinuierlichen Anstieg der Anzahl elektrisch betriebener Fahrzeuge (EVs) wächst auch der Bedarf an zuverlässigen, effizienten und leistungsfähigen Ladetechnologien. Die Entwicklung und Verbreitung geeigneter Ladeinfrastrukturen ist somit entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität, da sie den Komfort und die Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen maßgeblich beeinflusst. In diesem Artikel werden die verschiedenen Ladetechnologien, die aktuell in der Elektromobilität zum Einsatz kommen, untersucht und deren Vor- und Nachteile kurz und prägnant erläutert. Abschließend wird ein Ausblick auf zukünftige Ladetechnologien gegeben.

Die Grundlagen

Elektrofahrzeuge werden typischerweise über elektrische Energieversorgungsnetze aufgeladen, wobei der Ladeprozess durch die Übertragung von elektrischer Energie in die Fahrzeugbatterie erfolgt. Der Ladeprozess kann dabei in unterschiedliche Modi unterteilt werden, die sich durch die Ladeleistung, die Ladedauer und die verwendeten Schnittstellen unterscheiden. Im Wesentlichen lassen sich die Ladeverfahren in Wechselstromladen (AC) und Gleichstromladen (DC) unterteilen. Helmut-Klaus Schimany, Elektromobilitätsexperte und Vorstandsvorsitzender des Bundesverbands eMobility-Austria zum Thema: „Etwa 80 % der Ladevorgänge erfolgen heute über AC-Ladestationen, der Rest von 20 % entfällt auf das DC-Laden. Es kann aber davon ausgegangen werden, dass dieses Verhältnis sich in Zukunft zugunsten DC-Ladevorgängen verschieben wird. Dies hängt mit dem verstärkten Ausbau von DC-Anlagen vor allem durch Minderölfirmen zusammen, bei welchem Schnellladestationen mit über 150 kW an der Tagesordnung stehen.“

Wechselstromladen (AC)

Das Wechselstromladen ist wie erwähnt die gebräuchlichste, am weitesten verbreitete und auch kostengünstigste Methode, Elektrofahrzeuge zu laden. AC-Ladung erfolgt in der Regel über das Standard-Stromnetz und ist besonders für das nicht-öffentliche Laden zu Hause oder am Arbeitsplatz geeignet.

• Ladeleistung und Ladezeiten: Die Ladeleistung bei AC-Ladungen liegt üblicherweise zwischen 3,7 kW und 22 kW. Bei einer typischen Ladeleistung von 11 kW dauert das vollständige Laden eines 50-kWh-Akkus etwa 4–5 Stunden.
• Technologie: Die Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) erfolgt durch das im Fahrzeug integrierte On-Board-Ladegerät (OBC). Die Leistung des OBC bestimmt die maximale Ladegeschwindigkeit bei AC-Ladungen.
• Vorteile: AC-Ladestationen sind kostengünstig, weit verbreitet und einfach zu installieren. Sie eignen sich besonders gut für das Laden über Nacht oder während längerer Parkzeiten.
• Nachteile: Die Ladezeiten sind im Vergleich zu DC-Ladungen relativ lang, was AC-Ladungen weniger geeignet für das Schnellladen unterwegs macht.

Gleichstromladen (DC)

Gleichstromladen, auch als Schnellladen bezeichnet, bietet deutlich höhere Ladeleistungen als AC-Laden und ermöglicht damit kürzere Ladezeiten. Es ist besonders an öffentlichen Ladepunkten an von Autos viel frequentierten Orten, entlang von Autobahnen und in städtischen Gebieten etwa, beliebt.

• Ladeleistung und Ladezeiten: Die Ladeleistungen bei DC-Ladestationen können bis zu 350 kW betragen. Beispielsweise kann ein 100-kWh-Akku bei einer Ladeleistung von 150 kW in weniger als 30 Minuten auf 80 % aufgeladen werden.
• Technologie: Beim DC-Laden erfolgt die Umwandlung von AC in DC extern in der Ladestation (bei der Umwandlung von DC zu AC erfolgt dies intern durch das Fahrzeug), sodass die Energie direkt in die Fahrzeugbatterie geleitet werden kann. Dies ermöglicht höhere Ladeleistungen und kürzere Ladezeiten.
• Vorteile: Sehr kurze Ladezeiten machen DC-Ladungen ideal für Langstreckenfahrten und den Einsatz in öffentlichen Ladeinfrastrukturen.
• Nachteile: DC-Ladestationen sind teurer in der Anschaffung und Installation als AC-Ladestationen. Zudem kann häufiges Schnellladen die Lebensdauer der Batterie negativ beeinflussen.

Elektrofahrzeuge werden hauptsächlich über Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) geladen, wobei derzeit etwa 80 % der Ladevorgänge über AC-Ladestationen erfolgen (Adobe Stock)

Bidirektionales Laden

Ein sich immer deutlicher abzeichnender Trend in der Ladetechnologie ist das bidirektionale Laden (Vehicle-to-Grid, V2G), bei dem Elektrofahrzeuge nicht nur Energie aus dem Netz beziehen, sondern auch Energie ins Netz zurückspeisen können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Stabilisierung des Stromnetzes und zur Integration erneuerbarer Energien.

• Technologie: Bidirektionale Ladegeräte ermöglichen den bidirektionalen, also beidseitigen Energiefluss, der durch spezielle Software und Kommunikationstechnologien gesteuert wird.
• Vorteile: Fahrzeuge können als flexible Energiespeicher genutzt werden, was zur Stabilisierung des Stromnetzes und zur Optimierung des Energieverbrauchs beiträgt.
• Nachteile: Die Technologie ist noch in der Entwicklung und erfordert Investitionen in neue Infrastruktur sowie Anpassungen in der Fahrzeugtechnologie.

Ultraschnelles Laden und künftige Entwicklungen

Neben den etablierten AC- und DC-Ladetechnologien wird an noch schnelleren Lademethoden geforscht. Beispielsweise arbeiten Unternehmen und Forschungseinrichtungen an ultraschnellen Ladesystemen, die Ladeleistungen von bis zu 1 MW ermöglichen sollen, wobei Prototypen solcher Hochleistungsladesysteme bereits existieren. Diese Systeme könnten es ermöglichen, Elektrofahrzeuge in wenigen Minuten vollständig aufzuladen, was die Alltagstauglichkeit erheblich verbessern würde und auch die größten Skeptiker davon überzeugen kann, ihre Berührungsängste mit Elektroautos abzulegen.

Ladegeräte

Wenden wir uns nun den Arten von Ladegeräten zu. Es gibt drei Hauptarten von Ladegeräten für Elektroautos:

• Haushaltssteckdose: Dies ist die einfachste Methode zum Laden eines Elektroautos. Man kann das Auto einfach an eine normale Steckdose anschließen. Diese Methode ist jedoch sehr langsam. Eine volle Ladung kann 20 Stunden oder mehr dauern, abhängig von der Batteriekapazität des Autos.
• Wallbox: Eine Wallbox kann öffentlich sein oder privat, indem es an das Stromnetz des Hauses angeschlossen wird. Sie bietet eine deutlich schnellere Ladegeschwindigkeit als eine normale Steckdose. Mit einer Wallbox kann ein Elektroauto in etwa 4 bis 8 Stunden vollständig geladen werden und sie ist ideal für das Laden über Nacht zu Hause.
• Schnellladestation: Diese öffentlichen Ladestationen, auch bekannt als DC-Schnelllader, sind die schnellste Methode, ein Elektroauto zu laden. Sie können eine Batterie in 30 Minuten bis zu 80 % aufladen. Diese Stationen sind häufig entlang von Autobahnen und in Städten zu finden.

Ladezeit

Der wichtigste Punkt für viele Menschen und die wohl größte Hemmnis, sich ein Elektroauto zu kaufen, ist die Ladezeit. Diese hängt von mehreren Faktoren ab:

• Batteriekapazität: Je größer die Batterie, desto länger dauert das Laden.
• Ladeleistung: Schnellladestationen laden schneller als Wallboxen, die wiederum schneller sind als Haushaltssteckdosen.
• Akkustand: Wenn der Akku fast leer ist, dauert das Laden länger, als wenn er teilweise geladen ist.
• Temperatur: Extrem kalte oder heiße Temperaturen können die Ladegeschwindigkeit beeinflussen. Will man das Elektroauto an einer Schnellladesäule aufladen, wird dies üblicherweise durch das Auto vorbereitet, indem die Batterie auf eine optimale Betriebstemperatur abgekühlt wird.

Das Laden von Batterien bei Elektroautos geht in der Regel am schnellsten im Bereich von etwa 20 % bis 80 % Ladezustand (State of Charge oder SoC).

Hier sind die Gründe dafür:

1. Anfangsphase (bis etwa 20 %): In den ersten 20 % wird die Batterie aufgeladen, ohne dass viele Schutzmechanismen greifen müssen. Die Ladegeschwindigkeit nimmt jedoch zu, je höher der Ladezustand wird.
2. Schnellladebereich (20 % bis 80 %): In diesem Bereich kann die maximale Ladegeschwindigkeit erreicht werden. Hier arbeiten die Schnellladetechnologien am effizientesten, da die Batterie in einem idealen Zustand ist, um hohe Strommengen zu verarbeiten, ohne Überhitzung oder Schaden zu riskieren.
3. Endphase (ab 80 %): Nach etwa 80 % Ladezustand beginnt die Ladegeschwindigkeit abzunehmen. Das liegt daran, dass die Batterie durch verschiedene Schutzmechanismen vor Überladung und Überhitzung geschützt wird. Die Ladeströme werden reduziert, um die Lebensdauer der Batterie zu schonen, wodurch das Laden in diesem Bereich langsamer wird.

Ja, man muss (noch) für die gleiche Reichweite ein Elektroauto öfter laden, als man einen Verbrenner tanken muss. Aus eigener Erfahrung kann ich aber sagen, dass das häufigere Laden keine so mühselige Sache ist, wie es einige vermuten. Zumal auf Langstrecken fährt man durch die häufigeren (Café-)Pausen, während deren Auto geladen wird, entspannter und ausgeruhter. Dies hat auch einen positiven Effekt auf die Verkehrssicherheit und man genießt bzw. ich jedenfalls genieße einfach den Weg zum Ziel mehr. Der Spruch ist zwar ausgelutscht, aber nicht minder richtig: Der Weg ist das Ziel. In unserer schnelllebigen Zeit kann damit ironischerweise gerade ein modernes Elektroauto auch etwas zur Entschleunigung beitragen.

Wie viel kostet das Laden?

Man kann an unterschiedlichen Orten ein Elektroauto laden, womit die Höhe des Ladetarifs zusammenhängt. Dieser ist von weiteren Faktoren abhängig, dazu zählen die Art des Ladegeräts, die Tageszeit und der Anbieter. Im Folgenden sind die ungefähren Preise in Österreich an den üblichsten Orten, an denen das Laden im Alltag stattfindet, gelistet. Es gilt zu beachten, dass Strompreise volatil sind und sich tagesweise ändern (können).

Laden zu Hause:

• Kosten pro kWh: Der durchschnittliche Haushaltsstrompreis in Österreich liegt bei etwa 0,20 bis 0,30 Euro pro kWh (kann je nach Anbieter variieren).
• Beispiel: Für eine volle Ladung eines Elektroautos mit einer Batteriekapazität von 50 kWh würden die Kosten zwischen 10 und 15 Euro liegen.

Öffentliche AC-Ladestationen (Wechselstrom):

• Kosten pro kWh: Diese liegen typischerweise zwischen 0,25 und 0,50 Euro pro kWh.
• Zusätzliche Gebühren: Manche Betreiber berechnen zusätzlich eine Grundgebühr oder eine Zeitgebühr (z. B. 0,01 bis 0,05 Euro pro Minute), um längeres Blockieren der Ladestation zu vermeiden, indem man die Ladestelle als Parkplatz verwendet.

Öffentliche DC-Schnellladestationen (Gleichstrom):

• Kosten pro kWh: DC-Schnellladestationen sind in der Regel teurer und kosten zwischen 0,50 und 0,80 Euro pro kWh.
• Beispiel: Eine schnelle Ladung von 20 kWh für eine Reichweite von etwa 100–150 km würde somit 10 bis 16 Euro kosten.

Abonnements und Flatrates:

• Ladekarten und Apps: Viele Anbieter bieten Abonnements oder Flatrates an, die die Ladegebühren reduzieren können. Zum Beispiel gibt es monatliche Pauschalen, die eine bestimmte Anzahl von kWh oder unlimitiertes Laden an bestimmten Stationen beinhalten.
• Beispiel: Einige Anbieter bieten eine monatliche Flatrate von 20 bis 30 Euro für das Laden an bestimmten Stationen an.

Kosten an Autobahnen und Schnellstraßen:

• Kosten pro kWh: An Autobahnen oder Schnellstraßen sind die Preise oft höher, besonders an Schnellladestationen. Hier können die Preise bis zu 1 Euro pro kWh oder mehr betragen.

Man sieht also, dass die Kosten für das Laden eines Elektroautos in Österreich stark variieren können, stärker als bei Tankstellen, je nachdem, wo und wie geladen wird. Im Durchschnitt liegen die Kosten pro kWh zwischen 0,20 und 0,80 Euro. Das Laden zu Hause ist in der Regel am günstigsten, während das Laden an Schnellladestationen teurer ist. Aber selbst die höchsten Tarife kommen immer noch billiger als das Tanken eines Verbrenners.

Summa summarum

Das Laden eines Elektroautos ist ein wesentlicher Bestandteil des Besitzes. Mit der richtigen Planung, einer gewissen Routine und Eingewöhnungsphase ist es jedoch einfach und bequem. Elektroautos bieten nicht nur Vorteile für die Umwelt, sondern können auch die wirtschaftlich klügere Wahl gegenüber Verbrennern sein, insbesondere wenn man die Lademöglichkeiten optimal nutzt. Die Entwicklung und Verbreitung effizienter Ladetechnologien ist dabei entscheidend für den weiteren Erfolg der Elektromobilität. Während das Wechselstromladen für den täglichen Gebrauch und das Laden zu Hause gut geeignet ist, ermöglichen Gleichstrom-Schnellladestationen eine schnelle Aufladung unterwegs, was Noch-Skeptiker der Elektromobilität umstimmen könnte.