Ladeinfrastruktur
Von A wie Anmeldung bis Z wie Zuschuss
Das Jahr 2020 war für viele das Jahr der Elektromobilität. So präsent wie nie zuvor reihten sich die Werbespots namhafter Automobilhersteller zur Vermarktung der nun reichweitenstärkeren und preiswerteren E-Modelle aneinander. Und das mit Erfolg: Laut einer Statistik des Kraftfahrbundesamts ist die Anzahl der Neu-Zulassungen für reine Elektro-Pkw im vergangenen Jahr um ca. 206 % gestiegen. Um diese wachsende Zahl an Elektroautos zuverlässig und bedarfsgerecht mit Strom versorgen zu können, will die Bundesregierung bis 2030 1 Mio. Ladepunkte im öffentlichen Raum installieren. Im privaten Sektor soll wiederum das seit November 2020 verfügbare KfW-Förderungsprogramm den Ausbau von Ladeinfrastruktur auf dem heimischen Gelände vorantreiben.
Aufgrund hoher technischer Anforderungen sowie rechtlicher Hürden zögern viele Eigentümer, Mieter und Vermieter aktuell allerdings noch häufig mit Investitionen in Ladeinfrastruktur. Doch auch hier hat sich im vergangenen Jahr einiges getan, Stichwort: Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz (GEIG). Grund genug, sich den Prozess der Planung und Installation von Ladesäulen und Wallboxen von A bis Z einmal genauer anzusehen.
Anmeldung, Genehmigung, Förderung
Beginnen wir mit dem rechtlichen Teil. Die gesetzliche Basis für die Errichtung von Lade- und Leitungsinfrastruktur bildet das neue GEIG sowie die zum ersten Dezember 2020 in Kraft getretene Reform des Wohnungseigentumsmodernisierungs-Gesetzes (WEMoG). Sofern Neu- oder renovierte Wohnbauten über mehr als zehn Stellplätze verfügen, ist gemäß GEIG ab sofort jeder dieser Stellplätze mit Schutzrohren für Elektroleitungen vorzubereiten. Für Nichtwohngebäude ist die Verlegung solcher Leerrohre für jeden fünften Stellplatz Pflicht und die Installation von mindestens einem Ladepunkt gefordert. Das aktualisierte WEMoG soll ergänzend hierzu bauliche Um- und Ausbaumaßnahmen aller Art, darunter auch die Installation von Ladeinfrastruktur, beschleunigen. So steht Wohnungseigentümern und Mietern jetzt die Errichtung einer Ladesäule auf ihrem Grundstück rechtlich zu.
Im anfänglichen Planungsprozess gilt es dann, regional unterschiedliche administrative Vorgaben des örtlichen Energieversorgers zu erfüllen und ein Anmelde- oder Genehmigungsverfahren zu durchlaufen. Diesbezüglich sehen die Technischen Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz (TAB) sowie die Norm VDE-AR-N-4100 zunächst einmal eine frühzeitige Anmeldung geplanter Ladeeinrichtungen beim Netzbetreiber vor. Während Ladesäulen mit bis zu 12 kW lediglich gemeldet aber nicht genehmigt werden müssen, sind für leistungsstärkere Ladesysteme sowohl eine schriftliche Antragstellung als auch eine Beurteilung sowie Zustimmung seitens des Verteilnetzbetreibers erforderlich. Die im aktuellen KfW-Programm geförderten Ladestation liegen mit 11 kW unter der zustimmungspflichtigen Leistung und werden mit 900 € pro Ladepunkt unterstützt. Mit der „Wallbox G4“ sowie der Ladesäule „Parkplatz 2“ fallen auch zwei Modelle aus dem „EVlink“-Sortiment des Energiespezialisten Schneider Electric unter die Förderung der KfW-Bank.
Ladestation: Von Montageort bis Lade- und Steckersystem
Abhängig von Bedarf und technischen Gegebenheiten spielen bei der Auswahl einer geeigneten Ladestation verschiedene Gesichtspunkte eine Rolle. So zum Beispiel die Ladedauer. Wie schnell sich das E-Auto laden lässt, ist eng mit Leistung und Ladetechnologie, also der Nutzung von Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC), verbunden. Zum Vergleich: Während die Batterie eines E-Autos mit einer Kapazität von 24 kWh an einer dreiphasigen 24 kW DC-Ladestation bereits nach einer Stunde wieder voll aufgeladen ist, bedarf die Ladung an einer dreiphasigen 22 kW AC-Ladestation ungefähr eine halbe Stunde länger und an einer einphasigen 7,4 kW Station schon ungefähr fünfmal so lange. Eine übersichtliche Gliederung und Definition der unterschiedlich konzipierten Ladevorgänge mit Gleich- und Wechselstrom liefert Norm IEC 61851-1. Sie beschreibt insgesamt vier verschiedene Lademodi, die sich hinsichtlich ihres Einsatzgebiets, ihrer technischen Parameter sowie ihren Anschlussmodalitäten unterscheiden. Die Modi 1 bis 3 befassen sich dabei mit Wechselstrom-Lösungen.
In DC-Stationen ist meist der europäisch standardisierte CCS-Stecker (Combined-Charging-System), ein Typ-2-Stecker mit Zusatzvorrichtung für Gleichstrom, integriert. Einige Ladestationen, wie etwa der „EVlink DC-Charger“ von Schneider Electric, unterstützen zusätzlich auch das von japanischen Automobilherstellern präferierte „CHAdeMo“-Ladesystem. Zusammengefasst eignen sich Schnellladestationen aufgrund ihrer hohen Leistungen für den Gebrauch im öffentlichen und halböffentlichen Bereich, wohingegen die im Wohnbereich gängigen Normalladestationen mit bis zu 22 kW die Anforderungen der privaten Ladung häufig bereits vollständig erfüllen.
Unabhängig davon, ob die Wahl schließlich auf eine AC- oder DC-Ladestation fällt, sofern die Station Schutzart IP 54 oder 55 erfüllt, kann ihr Installationsort flexibel ausgewählt werden. Dank robustem und wetterfestem Gehäuse lassen sich beispielsweise die Wallboxen und Ladesäulen der „EVlink“-Serie bedenkenlos im Außenbereich – ob an der Wand oder freistehend – montieren. Die Verkabelung unterscheidet sich je nach Modell sowohl hinsichtlich der Anzahl der zu verlegenden Leitungen als auch mit Blick auf deren geforderte Eigenschaften erheblich – generell rät die DIN 18015-1 dazu, Gebäude präventiv mit Leerrohren für eine Zuleitung sowie Kommunikationsleitung auszustatten. In Tiefgaragen bietet sich darüber hinaus der Einsatz skalierbarer Stromschienensysteme an, die sowohl durch einen erhöhten Brandschutz als auch mit der Möglichkeit einer vereinfachten Nachrüstung von Ladestationen überzeugen.
Für frei zugängliche Ladestationen, für deren Nutzung ein Entgelt erhoben wird, kommt das Mess- und Eichgesetz zum Tragen: Der Endverbraucher muss im Zuge des Ladevorgangs jederzeit alle Messwerte eines geeichten Energiezählers einsehen können. Handelt es sich also um einen öffentlichen Ladepunkt, an dem der Ladestrom als eigenständiges Produkt vertrieben wird und einer genauen Abrechnung bedarf, führt an einer eichrechtskonformen Ladestation wie der „EVlink Parkplatz 3“ des Schneider Partners „Wallbe“ kein Weg vorbei. Die detaillierte Energieerfassung ist das eine, ihre Vergütung das andere. Daher erlaubt die integrierte Schnittstelle des universellen Kommunikationsprotokolls OCCP die Anbindung der Ladestationen an ein IT-Backend, das Betrieb und Verwaltung der Stationen sowie Preisberechnung und Abrechnung ermöglicht.
Erneuerbare Energiequellen und Lastmanagement
Für die positive Klimabilanz der Elektromobilität ist eine Versorgung mit Ökostrom unumgänglich. Zunächst einmal kann dieser logischerweise über den Energieversorger bezogen werden. Mithilfe smarter Lastmanagementsysteme (LMS) wie „EVlink“ lässt sich die Ladeinfrastruktur darüber hinaus auch sinnvoll mit der eigenen Photovoltaikanlage verknüpfen. In Abhängigkeit erhobener Verbrauchs- und Erzeugungswerte passt sich die Ladeleistung dann der Einspeiseleistung an.
Der Einsatz statischer oder dynamischer LMS empfiehlt sich zudem im Sinne einer zuverlässigen Energieversorgung und -verteilung, z.B. um teure Lastspitzen sowie eine Überschreitung der gewährten Anschlussleistung zu vermeiden. Während die verfügbare Energie bei der statischen Regelung anhand ausgewählter Parameter wie etwa einphasigem oder dreiphasigem Laden auf die verschiedenen Ladepunkte umgelegt wird, berücksichtigen dynamische LMS die am Netzanschlusspunkt gemessene Energie, also den Echtzeit-Gebäudeeigenverbrauch.
Sicherheitstechnische Aspekte
Bei der Nachrüstung von Ladeinfrastruktur muss die elektrische Installation an die neuen Bedingungen angepasst werden. Sofern die benötigten Schutzkomponenten nicht bereits fester Bestandteil der Ladestation sind, lassen sie sich im elektrischen Verteiler unterbringen. Empfehlungen hierzu liefert die DIN VDE 0100-722: Die Norm sieht für jede Ladestation einen eigenen Stromkreis vor, der durch einen Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) und einen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) abgesichert ist. Ein FI Typ A ist dabei in der auf Wechselstrom basierten Gebäudeinstallation meist schon vorhanden. Denn indem er Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme zuverlässig erkennt, leistet er einen effektiven Beitrag zum Personen- und Brandschutz. Bei der Elektroladung kann es jedoch zur Entstehung glatter Gleichfehlerströme kommen, die wiederum nur ein FI Typ B erfasst – ein neuralgischer Punkt. Aus diesem Grund bietet Schneider Electric mit dem FI Typ B-EV einen speziell für den Einsatz in Ladestationen entwickelten allstromsensitiven FI-Schalter an. Eine Ausnahme bilden Wallboxen, die mit einer DC-Fehlerstromerkennung ausgestattet sind. Hier reicht die Sicherung durch einen Leitungsschutzschalter und einen FI Typ A aus.
Fazit
Grundsätzlich gilt: Sowohl die Planung als auch die normkonforme Installation und ordnungsgemäße Instandhaltung des Ladesystems bedarf fundierten Expertenwissens. Sind Planer, Elektroinstallateur und Eigentümer allerdings mit den gesetzlichen und technischen Anforderungen vertraut, lassen sich Leitungs- und Ladeinfrastruktur auch dank der 2020 ins Leben gerufenen Förderprogramme zukünftig leichter realisieren und wichtige Schritte hin zu einer erfolgreichen, attraktiven und klimafreundlicheren Mobilität tätigen. Im Zusammenhang mit „EcoXpert“, dem Schulungs- und Zertifizierungsprogramm von Schneider Electric, steht deutschlandweit ein großes Netzwerk ausgebildeter und zertifizierter Partner für die Elektromobilität bereit, die auf die fachgerechte Installation von Ladeinfrastruktur spezialisiert sind.
