Ladeinfrastruktur Elektromobilität: So planen Sie Ihr Projekt richtig von A bis Z
Die gute Nachricht: Die Elektromobilität gewinnt deutschlandweit stark an Fahrt! Die Zahl der reinen Elektroautos hat sich von 2018 zu 2019 mit 63.281 Neuzulassungen fast verdoppelt. Das Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz (GEIG), das im März 2021 in Kraft getreten ist, macht den Ausbau der Ladeinfrastruktur für viele Immobilienbesitzer zur Pflicht. Bei Neubauten von Nichtwohngebäuden mit mehr als sechs Stellplätzen müssen mindestens eine Ladestation errichtet und für jeden dritten Stellplatz die Ladeinfrastruktur vorbereitet werden.
Die Herausforderung für Unternehmen liegt jedoch in der Planung einer zukunftssicheren Ladeinfrastruktur. Aktuell sind in Deutschland bereits 129.450 Normalladepunkte und 39.632 Schnellladepunkte in Betrieb. Die Bundesregierung verfolgt das ambitionierte Ziel, bis 2030 sieben bis zehn Millionen Elektrofahrzeuge auf deutsche Straßen zu bringen. Die VDI 2166 Blatt 2 empfiehlt für Arbeitsstätten, Parkhäuser und Verkaufsstätten einen Sofortausbau von Ladestationen in Höhe von fünf Prozent der vorhandenen Stellplätze.
Mit unserem Leitfaden zeigen wir Ihnen, wie Sie Ihre Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge von Anfang an richtig planen. Von den gesetzlichen Grundlagen über technische Anforderungen bis zur praktischen Umsetzung für Ihre Firmenflotte. Wir berücksichtigen dabei sowohl die DIN VDE 0100-722 mit ihren speziellen Anforderungen für Stromkreise zur Versorgung von Elektrofahrzeugen als auch die Ladesäulenverordnung (LSV) für den öffentlichen Raum.
Normen und Vorschriften für Ladeinfrastruktur
Der Aufbau einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge unterliegt zahlreichen Normen und Vorschriften. Diese regeln die technische Sicherheit, Interoperabilität und Abrechnungsfähigkeit der Ladestationen. Wir zeigen Ihnen, welche Bestimmungen für Ihr Projekt relevant sind.
DIN VDE 0100-722 und VDE-AR-N 4100 im Überblick
Die DIN VDE 0100-722 bildet die technische Grundlage für die Installation von Ladestationen. Sie enthält spezielle Anforderungen für Stromkreise zur Versorgung von Elektrofahrzeugen sowie für die Rückspeisung elektrischer Energie. Seit Juni 2019 verpflichtet diese Norm dazu, einen Überspannungsschutz bei öffentlich zugänglichen Anschlusspunkten bei Planungen und Errichtungen zu berücksichtigen. Die Auswahl und Installation der Überspannungsschutzgeräte erfolgt dabei nach DIN VDE 0100-443 und -534.
Zusätzlich muss bei Ladesäulen mit direktem Anschluss ans Niederspannungsnetz die VDE-AR-N 4100 beachtet werden, die unter anderem zusätzliche Anforderungen an Typ-1-Ableiter im Hauptstromversorgungssystem beschreibt.
Ladesäulenverordnung (LSV) für öffentlich zugängliche Ladepunkte
Die Ladesäulenverordnung setzt die EU-Richtlinie 2014/94/EU in deutsches Recht um und regelt die technischen Mindestanforderungen für öffentlich zugängliche Ladepunkte. Als öffentlich zugänglich gelten Ladepunkte im öffentlichen Straßenraum oder auf privatem Grund, sofern der Parkplatz von einem unbestimmten Personenkreis befahren werden kann.
Gemäß LSV müssen Normalladepunkte mit Wechselstrom mindestens mit Steckdosen oder Kupplungen des Typs 2 nach DIN EN 62196-2 ausgestattet sein. Gleichstromladepunkte benötigen Kupplungen des Typs Combo 2 nach DIN EN 62196-3. Betreiber öffentlicher Ladepunkte müssen ihre Inbetriebnahme der Bundesnetzagentur anzeigen.
Mess- und Eichrecht bei abrechnungsfähigen Ladepunkten
Seit dem 1. April 2019 darf elektrischer Strom an öffentlichen Ladestationen nur eichrechtskonform abgerechnet werden. Folgende Anforderungen müssen erfüllt sein:
- Die Abrechnung muss in Kilowattstunden (kWh) erfolgen
- Start, Ende und Dauer des Ladevorgangs müssen ersichtlich sein
- Zusatzentgelte müssen separat ausgewiesen werden
- Eine nachträgliche Überprüfung der Messergebnisse muss möglich sein
Die Eichfristen betragen sowohl für AC- als auch für DC-Ladesäulen jeweils 8 Jahre. Für die Eichung einer AC-Ladesäule mit zwei Ladepunkten werden mindestens 90 Minuten benötigt, was Kosten von mindestens 219,90 € verursacht (Stand: 11/2023).
Betreiber, die derzeit nicht-eichrechtskonforme Messtechnik verwenden, sind verpflichtet, ihre Anlagen entsprechend nachzurüsten.
Ladebetriebsarten und Steckersysteme im Vergleich
Die Auswahl der richtigen Ladetechnologie entscheidet über die Effizienz und Zukunftssicherheit Ihrer Ladeinfrastruktur. Je nach Anwendungsbereich und gewünschter Ladeleistung kommen unterschiedliche Systeme zum Einsatz.
Mode 1 bis Mode 4: Unterschiede und Einsatzbereiche
Die Ladebetriebsarten sind in der Norm IEC 61851-1 standardisiert und unterscheiden sich wesentlich in Sicherheit und Ladeleistung:
Mode 1 beschreibt das einfache Laden an einer Haushaltssteckdose ohne Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur. Aufgrund fehlender Schutzmaßnahmen ist diese Betriebsart nicht empfehlenswert.
Mode 2 ermöglicht das Laden an herkömmlichen Steckdosen mit bis zu 32 A mittels einer Schutz- und Steuereinrichtung (IC-CPD) im Ladekabel. Diese begrenzt den Ladestrom typischerweise auf 13 A, um Überhitzung zu vermeiden.
Mode 3 ist der aktuelle Standard für AC-Ladesäulen. Das Laden erfolgt an einer fest installierten Ladestation mit vollständiger Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladepunkt, was Ladeleistungen bis 43,5 kW (63 A, dreiphasig) ermöglicht.
Mode 4 bezeichnet das DC-Schnellladen an speziellen Gleichstrom-Ladestationen. Dabei befindet sich das Ladegerät nicht im Fahrzeug, sondern in der Ladestation, was Ladeleistungen bis zu 350 kW erlaubt.
Typ-2-Stecker nach EN 62196-2 für AC-Laden
Der Typ-2-Stecker (auch Mennekes-Stecker) hat sich als europäischer Standard für das AC-Laden etabliert. Seine wichtigsten Eigenschaften:
- Sieben Kontakte für ein- oder dreiphasiges Laden
- Zwei Signalpins (CP und PP) für die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation
- Eine elektromechanische Verriegelung für sicheres Laden
Mit diesem Stecker erreichen Sie Ladeleistungen bis 22 kW an Wallboxen und bis zu 43 kW an öffentlichen Ladesäulen.
Combo-2-Stecker für DC-Schnellladen
Der Combo-2-Stecker (auch CCS-Stecker genannt) erweitert den Typ-2-Stecker um zwei zusätzliche Gleichstromkontakte im unteren Bereich. Diese Erweiterung ermöglicht hohe Ladeleistungen von bis zu 170 kW. An modernen Schnellladestationen sind mittlerweile sogar Leistungen bis 350 kW möglich.
Der Vorteil: Fahrzeuge benötigen nur einen Ladeanschluss für sowohl AC- als auch DC-Laden.
Combined Charging System (CCS) in der Praxis
Das Combined Charging System hat sich als führender Standard für das Schnellladen in Europa etabliert. Die Vorteile für Ihr Unternehmen:
- Flexibilität durch Unterstützung von sowohl AC- als auch DC-Laden
- Schnellladefähigkeit mit Leistungen von ursprünglich bis zu 170 kW, mittlerweile bis zu 350 kW
- Umfassende digitale Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation
Gemäß EU-Richtlinie 2014/94/EU müssen alle seit November 2017 installierten Hochleistungs-DC-Ladepunkte mit Combo-2-Anschlüssen ausgestattet sein. Das Schnellladen ermöglicht es, die Batterie eines Elektrofahrzeugs innerhalb von etwa 30 Minuten auf bis zu 80 Prozent zu laden.
Der CCS-Standard wird kontinuierlich weiterentwickelt und deckt in der Version 2.0 Leistungen bis 350 kW bei Spannungen von 200 bis 1000 V ab.
Planung und Netzanschluss für Ladeinfrastruktur
Der Schlüssel zu einer zuverlässigen Ladeinfrastruktur liegt in der korrekten Planung des Netzanschlusses. Technische Aspekte und rechtliche Anforderungen müssen dabei gleichermaßen berücksichtigt werden, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.
Anschlussleistung berechnen: Gleichzeitigkeitsfaktor und Lastprofil
Der Gleichzeitigkeitsfaktor bestimmt die Dimensionierung der Anschlussleistung, da er angibt, wie viele elektrische Verbraucher gleichzeitig mit voller Leistung betrieben werden. Dieser Faktor liegt zwischen 0,1 und 1,0. Bei Hochleistungs-Ladeparks an Autobahnen ist eine Reduzierung kaum möglich, da Nutzer maximale Ladeleistung erwarten. Bei Dienstwagenflotten kann der Faktor bis auf 0,2 sinken, was erhebliche Kosteneinsparungen ermöglicht. Die korrekte Anwendung des Gleichzeitigkeitsfaktors verhindert sowohl Überdimensionierung als auch Netzüberlastung.
Lastmanagementsysteme zur Vermeidung von Netzüberlastung
Intelligente Lastmanagementsysteme verhindern Netzüberlastungen durch smarte Steuerung der Ladeleistung. Beim statischen Lastmanagement wird die verfügbare Leistung gleichmäßig auf alle Ladepunkte verteilt. Das dynamische Lastmanagement überwacht kontinuierlich den Echtzeit-Energieverbrauch und passt die Ladeleistung flexibel an.
Mit diesen Systemen profitieren Sie von:
- Vermeidung teurer Lastspitzen
- Optimaler Ausnutzung der verfügbaren Leistung
- Integration in Gebäude-Energiemanagementsysteme
Ein Lastmanagement wird bereits ab zwei Ladeeinheiten empfehlenswert und kann den Gleichzeitigkeitsfaktor auf bis zu 0,28 reduzieren.
Anmeldung beim Netzbetreiber und Zustimmungspflicht ab 12 kVA
Jede Ladeeinrichtung muss vor Inbetriebnahme beim zuständigen Netzbetreiber angemeldet werden. Ab einer Leistung von über 12 kVA (11 kW) ist zusätzlich die vorherige Zustimmung des Netzbetreibers erforderlich. Dieser muss innerhalb von zwei Monaten antworten und gegebenenfalls notwendige Abhilfemaßnahmen mitteilen. Bei Anlagen über 30 kW kann ein Baukostenzuschuss erhoben werden.
Überspannungsschutz nach DIN VDE 0100-534
Die DIN VDE 0100-534 regelt die Auswahl der geforderten Überspannungsschutz-Einrichtungen sowie deren Installationsort. Seit Juni 2019 verpflichtet die DIN VDE 0100-722 zum Überspannungsschutz bei öffentlich zugänglichen Anschlusspunkten. Zusätzlich muss die Blitzschutznorm VDE 0185-305 berücksichtigt werden, wenn die Ladeinfrastruktur an Anlagen mit bestehendem äußeren Blitzschutz errichtet wird oder wenn die Gefährdung durch direkten Blitzeinschlag zu erwarten ist.
Zukunftssichere Ladeinfrastruktur für Unternehmen und Wohnanlagen
Moderne Ladeinfrastruktur bedeutet mehr als nur Stromversorgung. Für Unternehmen und Wohnanlagen geht es darum, bereits heute die Weichen für kommende Entwicklungen zu stellen. Mit unserer Expertise in zukunftsfähigen Technologien bereiten wir Ihnen den Weg für eine langfristig effiziente Lösung.
Integration in Smart Grids und Heim-Energiemanagementsysteme
Eine zukunftssichere Ladeinfrastruktur fungiert als Kommunikationsschnittstelle zwischen Fahrzeugbatterie und übergeordnetem Steuerungssystem. Die intelligente Integration der Elektromobilität in Smart Grids fördert die Netzstabilität und Versorgungssicherheit. Verschiedene Kommunikationsprotokolle kommen zum Einsatz, die teilweise unterschiedlich implementiert sind.
Für Wohnanlagen eignen sich besonders Energiemanagementsysteme, die Stromflüsse zwischen verschiedenen Verbrauchern optimal steuern. Diese Systeme bieten konkrete Vorteile:
- Kostenersparnis durch intelligentes Laden in Zeiten niedriger Strompreise
- Zwischenspeicherung von überschüssigem Solarstrom
- Verringerung teuren Strombezugs aus dem öffentlichen Netz
ISO 15118 für automatisierte Authentifizierung
Der Standard ISO 15118 etabliert eine Kommunikationsschnittstelle zwischen Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastruktur. Er ermöglicht die „Plug and Charge“-Funktionalität, wodurch Ladevorgänge ohne zusätzliche Hardware automatisch gestartet und authentifiziert werden können. Die Version ISO 15118-20 wurde im April 2023 veröffentlicht und regelt die Kommunikation zum bidirektionalen Laden.
ISO 15118 unterstützt zudem eine dynamische Preisgestaltung basierend auf Faktoren wie Tageszeit, Netznachfrage und Verfügbarkeit erneuerbarer Energien. Auch die Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) wird durch diesen Standard ermöglicht.
Ladeinfrastruktur für Firmenflotten: Anforderungen und Lösungen
Unternehmen nehmen bei der Elektrifizierung eine Vorreiterrolle ein, da Firmenflotten kürzere Erneuerungszyklen aufweisen (ca. vier statt elf Jahre). Zukünftig werden bis zu 85 Prozent aller Ladevorgänge am Arbeitsplatz oder zu Hause stattfinden.
Der Aufbau einer betrieblichen Ladeinfrastruktur erfordert ein strategisches Vorgehen. Eine gründliche Bedarfsanalyse mit Blick auf zukünftige Entwicklungen sollte den Anfang machen. Wir empfehlen ein intelligentes Lastmanagement bereits ab drei Fahrzeugen.
Induktives Laden und bidirektionales Laden im Ausblick
Bidirektionales Laden (V2X) ermöglicht nicht nur das Laden des Fahrzeugs, sondern auch die Rückspeisung von Strom ins Netz (V2G) oder ins Hausnetz (V2H). Dies erfordert ein intelligentes Energiemanagement im Eigenheim, das Stromverbrauch, Ladestand und verfügbaren Solarstrom überwacht.
Ein Pilotprojekt zeigt das Potenzial: Ein Elektrofahrzeug erzielte durch netzdienliche Ansteuerung (V2G) Einnahmen von etwa 1000 Euro pro Jahr. Gleichzeitig stellt ISO 15118 sicher, dass die Batterie zur gewünschten Abfahrtszeit den benötigten Füllstand erreicht.
Schlussfolgerung
E-Mobilität ist die Zukunft: Stellen Sie sicher, dass Ihr Unternehmen mitgeht. Mit den ambitionierten Zielen der Bundesregierung, bis 2030 sieben bis zehn Millionen Elektrofahrzeuge auf deutsche Straßen zu bringen, wird die richtige Planung von Ladeinfrastruktur zur entscheidenden Weichenstellung für Ihr Unternehmen.
Der Schlüssel zu jedem erfolgreichen E-Mobilität-Projekt liegt in der detaillierten und effizienten Planung. Sie müssen die rechtlichen Grundlagen wie das Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz sowie die technischen Normen berücksichtigen. Nicht jede Ladesäule oder Wallbox passt zu jedem Bedarf – die Auswahl des passenden Ladesystems, sei es AC-Laden mit Typ-2-Steckern oder DC-Schnellladen mittels CCS, ist entscheidend. Die korrekte Dimensionierung des Netzanschlusses unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors bildet das Fundament für einen störungsfreien Betrieb.
Wächst Ihr Unternehmen oder gibt es technische Innovationen? Intelligente Lastmanagementsysteme helfen nicht nur, Kosten zu sparen, sondern ermöglichen auch die Integration in Smart Grids. Standards wie ISO 15118 schaffen die Voraussetzungen für moderne Funktionen wie automatisierte Authentifizierung und bidirektionales Laden.
Unternehmen mit Firmenflotten profitieren besonders von der frühzeitigen Investition in durchdachte Ladekonzepte. Sie sparen Installations- und Betriebskosten durch strategische Planung und können durch die Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen wie V2G-Technologie gleichzeitig einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.
Mit unserer Erfahrung und Expertise bereiten wir Ihnen den Weg in eine nachhaltige Zukunft. Eine sorgfältige Planung, die sowohl aktuelle Anforderungen als auch zukünftige Entwicklungen berücksichtigt, ist der Grundstein für eine erfolgreiche Elektrifizierung. Mit dem richtigen Know-how und professioneller Unterstützung gestalten Sie Ihre Ladeinfrastruktur effizient und zukunftssicher.
FAQs
Q1. Welche Vorschriften gelten für öffentlich zugängliche Ladepunkte?
Öffentlich zugängliche Ladepunkte müssen die Ladesäulenverordnung (LSV) einhalten. Diese schreibt vor, dass Normalladepunkte mit Typ-2-Steckdosen und Schnellladepunkte mit Combo-2-Anschlüssen ausgestattet sein müssen. Zudem muss die Inbetriebnahme bei der Bundesnetzagentur angezeigt werden.
Q2. Was ist der Unterschied zwischen AC- und DC-Laden?
AC-Laden (Wechselstrom) erfolgt typischerweise mit bis zu 22 kW an Wallboxen oder öffentlichen Ladesäulen und nutzt den Typ-2-Stecker. DC-Laden (Gleichstrom) ermöglicht Schnellladen mit Leistungen bis zu 350 kW an speziellen Stationen mit CCS-Steckern.
Q3. Wann ist ein Lastmanagementsystem sinnvoll?
Ein Lastmanagementsystem wird bereits ab zwei Ladeeinheiten empfohlen. Es verhindert Netzüberlastungen, verteilt die verfügbare Leistung intelligent und kann den Gleichzeitigkeitsfaktor auf bis zu 0,28 reduzieren, was Kosten spart und die Effizienz steigert.
Q4. Welche Vorteile bietet die ISO 15118 für Ladeinfrastrukturen?
ISO 15118 ermöglicht „Plug and Charge“ für automatische Authentifizierung ohne zusätzliche Hardware. Der Standard unterstützt auch dynamische Preisgestaltung und Vehicle-to-Grid (V2G) Technologie, wodurch Elektrofahrzeuge als mobile Energiespeicher ins Stromnetz integriert werden können.
Q5. Wie kann bidirektionales Laden genutzt werden?
Bidirektionales Laden erlaubt nicht nur das Aufladen des Fahrzeugs, sondern auch die Rückspeisung von Strom ins Netz (V2G) oder ins Hausnetz (V2H). Mit intelligentem Energiemanagement können Elektrofahrzeuge so zur Netzstabilität beitragen und in Pilotprojekten sogar Einnahmen von etwa 1000 Euro pro Jahr erzielen.