Der Unterschied zwischen EV-Ladegeräten der Stufen 1, 2 und 3

Mit der Popularität von Elektrofahrzeugen ist es unerlässlich geworden, die Bedeutung der Ladeleistung zu verstehen. In diesem Artikel untersuchen wir, wie sich Ladestufen auf Elektrofahrzeuge auswirken und erklären die Unterschiede zwischen den verschiedenen Stufen.

Wenn Sie ein Plug-in-Fahrzeug besitzen oder den Kauf eines solchen in Erwägung ziehen, haben Sie wahrscheinlich schon Begriffe im Zusammenhang mit Ladegeschwindigkeiten wie „Level 1“, „Level 2“ und „Level 3“ gehört. Level 3 wird weiter in DC-Schnellladen und Tesla Supercharging unterteilt. Je höher der Ladelevel, desto schneller der Ladevorgang, da mehr Leistung auf das Fahrzeug übertragen wird. Wichtig zu beachten ist, dass verschiedene Elektrofahrzeuge auf jedem Level mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laden, da jedes Elektrofahrzeug unterschiedliche Leistungsstufen von der EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) erhalten kann.

Wenn ein Elektrofahrzeug an eine Stromquelle angeschlossen wird, finden verschiedene Kommunikationsprozesse zwischen Ladegerät und Fahrzeug statt. Das Fahrzeug fragt das Ladegerät nach seiner verfügbaren Leistung und die Ladestation nach der maximalen Leistung, die das Fahrzeug aufnehmen kann.

Das Fahrzeug bestimmt stets die von ihm aufgenommene Strommenge. Sie müssen sich also keine Sorgen machen, wenn Sie eine Ladestation anschließen, deren Strommenge die Kapazität des Elektroautos übersteigt. Das Fahrzeug begrenzt die vom Ladegerät bereitgestellte Leistung, um ein sicheres Laden zu gewährleisten.

Bitte beachten Sie, dass die Ladezustandsangaben ebenfalls nicht perfekt sind, jedoch einem gängigen Industriestandard entsprechen.

Hier erklären wir, was diese Werte bedeuten und wie sie sich auf Elektrofahrzeuge auswirken. Beachten Sie, dass Batterien unabhängig von der Lademethode schneller laden, wenn sie leer sind, langsamer, wenn sie voll geladen sind. Die Ladegeschwindigkeit wird auch von der Temperatur beeinflusst.

Alle oben genannten Ladestufen gelten für Tesla und andere Elektroautomarken. Obwohl Tesla einen proprietären Anschluss verwendet, hat sich die Branche auf einen internationalen Standard geeinigt, der das Laden aller Elektrofahrzeuge regelt: J1772.

Im Folgenden werden wir die einzelnen Ladestufen genauer untersuchen, um Ihnen ein besseres Verständnis des Ladevorgangs und der Ladeoptionen für Elektrofahrzeuge zu ermöglichen.

Laden der Stufe 1

Das Laden der Stufe 1 ist eine Ladeart für Elektrofahrzeuge (EV), die eine handelsübliche Haushaltssteckdose mit einer Spannung von 120 Volt nutzt. Es wird oft als „Erhaltungsladung“ bezeichnet, da es im Vergleich zu anderen Stufen eine langsamere Ladegeschwindigkeit bietet. Im Durchschnitt erhöht das Laden der Stufe 1 die Reichweite eines Elektrofahrzeugs oder Plug-in-Hybridfahrzeugs (PHEV) pro Ladestunde um 5–8 Kilometer.

Die Ladezeit für Level 1 hängt von der Effizienz des Fahrzeugs und seiner elektrischen Reichweite ab. Bei modernen PHEVs mit einer elektrischen Reichweite von 24 bis 100 Kilometern und bei Elektrofahrzeugen mit einer Reichweite von 240 bis 640 Kilometern kann es bei der schnellsten Ladegeschwindigkeit von Level 1 etwa 30 Stunden dauern, bis die Reichweite von 240 Kilometern vollständig wiederhergestellt ist. Die Effizienz des Fahrzeugs spielt eine wichtige Rolle, da weniger effiziente Fahrzeuge mit der gleichen Strommenge eine geringere Reichweite erzielen als effizientere.

Autohersteller legen ihren Plug-in-Fahrzeugen normalerweise ein kleines Ladegerät der Stufe 1 bei. Dieses Ladegerät besteht aus einer kleinen Box oder einem Zylinder mit einem kurzen Kabel und einem geerdeten Haushaltsstecker an einem Ende und einem längeren Kabel mit einem Pistolengriffstecker am anderen Ende, das an das Auto angeschlossen wird. Dieses Ladegerät wird technisch als Electric Vehicle Service Equipment (EVSE) oder Supply Equipment bezeichnet. Obwohl das Laden der Stufe 1 als die am wenigsten nützliche Ladestufe gilt, ist die Bezeichnung dennoch relevant, da die von diesen Ladegeräten bereitgestellte Strommenge nur minimale Unterschiede aufweist. Ladegeräte der Stufe 1 sind normalerweise auf 10 oder 12 Ampere Stromstärke begrenzt, um den Einsatz an einem 15- oder 20-Ampere-Stromkreis zu ermöglichen, der auch andere Steckdosen und Geräte mit Strom versorgen kann. Obwohl zwischen 10 und 12 Ampere unterschieden wird, ist die Ladegeschwindigkeit immer noch relativ niedrig. Es ist erwähnenswert, dass die Beschreibung der Stufe 2 weiter verdeutlicht, wie willkürlich die Stufenbezeichnung sein kann.

Für PHEVs ist das Laden der Stufe 1 aufgrund der kleineren Batteriegröße und des vorhandenen Gas-Backup-Systems oft ausreichend. Sofern es erschwinglich ist, empfiehlt es sich jedoch, das Laden der Stufe 2 in Betracht zu ziehen. Das Laden der Stufe 1 liefert nicht genügend Strom, um den Innenraum bei extremen Temperaturen vorzuheizen oder vorzukühlen, während der Anschluss an das Stromnetz noch besteht. Dies ist entscheidend für den Erhalt der Batterieladung und der Reichweite.

Einige Autohersteller liefern ihren Elektrofahrzeugen mittlerweile standardmäßig robustere Ladegeräte mit, die sowohl Level-1- als auch Level-2-Ladevorgänge unterstützen. Diese Ladegeräte werden mit austauschbaren kurzen Anschlusskabeln mit unterschiedlichen Steckertypen geliefert, um den Betriebspegel zu bestimmen. Tesla setzt mit seinem Mobile Connector bereits seit Jahren auf diesen Ansatz, und andere Hersteller, wie beispielsweise Ford mit dem Mustang Mach-E, ziehen nach. Diese Ladegeräte haben oft eine maximale Nennleistung von 32 Ampere (für den Einsatz an einem 40-Ampere-Stromkreis) und bieten den meisten Besitzern mehr als ausreichend Ladekapazität.

Laden der Stufe 2

Laden der Stufe 2 ist die praktischste Lademethode für Elektrofahrzeuge (EVs) zu Hause. Sie ist schneller als das Laden der Stufe 1 und bietet ein angenehmeres Ladeerlebnis. Während Ladegeräte der Stufe 1 eine normale Haushaltssteckdose mit 120 Volt verwenden, arbeiten Ladegeräte der Stufe 2 mit 240 Volt. Dies ist die gleiche Spannung, die auch für Geräte wie Wäschetrockner und Elektroherde verwendet wird.

Die Ladegeschwindigkeit auf Stufe 2 hängt von zwei Faktoren ab: Spannung und Stromstärke. Die Spannung ist auf 240 Volt festgelegt, die Stromstärke kann jedoch variieren. Ladegeräte der Stufe 2 unterstützen Ströme von 12 bis 80 Ampere. Die tatsächliche Ladegeschwindigkeit hängt vom jeweiligen Fahrzeug und der verwendeten Ladeeinheit ab. Eine Stunde Laden auf Stufe 2 kann die Reichweite um 8,8 bis 100 Kilometer erhöhen.

Ladegeräte der Stufe 2 sind mit unterschiedlichen Amperestärken erhältlich, z. B. 12, 16, 20, 24, 32, 40, 48 oder 64 Ampere. Einige Ladegeräte können auch auf niedrigere Stromstärken eingestellt werden, um weniger robuste Stromkreise zu unterstützen.

Viele Autohersteller bieten mittlerweile kombinierte Ladegeräte der Stufen 1 und 2 mit austauschbaren Kabeln an. Diese Kabel können an eine haushaltsübliche 120-Volt-Steckdose oder verschiedene 240-Volt-Steckdosen angeschlossen werden. Tesla bietet seinen Kunden beispielsweise einen Mobile Connector mit 32 Ampere an, der an einer 240-Volt-Steckdose verwendet werden kann. Damit lässt sich die Reichweite einer kleinen Limousine des Modells 3 um etwa 48 Kilometer pro Stunde oder eines großen SUVs des Modells X um etwa 32 Kilometer pro Stunde erhöhen. Andere Tesla-Modelle bieten ähnliche Laderaten.

Wichtig zu beachten ist, dass Tesla-Ladegeräte nicht grundsätzlich schneller sind als andere Ladegeräte mit vergleichbarer Leistung und anderen Anschlüssen. Der wahrgenommene Geschwindigkeitsunterschied ist auf die höhere Effizienz der Tesla-Fahrzeuge zurückzuführen, die bei gleicher Energiemenge eine größere Reichweite erzielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Laden der Stufe 2 die am meisten empfohlene Option für das Laden von Elektrofahrzeugen zu Hause ist. Es bietet im Vergleich zum Laden der Stufe 1 schnellere Ladegeschwindigkeiten und ein komfortableres Ladeerlebnis.

Laden der Stufe 3

Ladegeräte der Stufe 3, auch bekannt als DC-Schnellladegeräte oder Supercharger, sind die schnellste Lademöglichkeit für Elektrofahrzeuge (EVs), die heute verfügbar ist. Sie nutzen Gleichstrom (DC) und laden Elektrofahrzeuge deutlich schneller als Ladegeräte der Stufen 1 und 2. Ladegeräte der Stufe 3 können ein Elektrofahrzeug in weniger als einer Stunde vollständig aufladen und sind daher ideal für Langstreckenfahrten und Roadtrips.

Diese Ladestationen befinden sich häufig entlang von Hauptverkehrsstraßen und Autobahnen und sind daher für Elektrofahrzeugbesitzer, die häufig längere Fahrten unternehmen, gut erreichbar. Allerdings ist zu beachten, dass nicht alle Elektrofahrzeugmodelle mit Level-3-Laden kompatibel sind. Die Kompatibilität hängt von der jeweiligen Marke und dem Modell des Fahrzeugs ab.

Ladestationen der Stufe 3 sind nicht so standardisiert wie Ladegeräte der unteren Stufe. Sie erfordern spezielle Komponenten wie einen CCS-Stecker (Combined Charging System) oder einen CHAdeMO-Stecker, wie ihn einige asiatische Automobilhersteller verwenden. Verfügbarkeit und Kompatibilität von Ladestationen der Stufe 3 hängen von den spezifischen Ladestandards ab, die das Elektrofahrzeug unterstützt.

Die Ladegebühren für Ladestationen der Stufe 3 können variieren. Manche Stationen berechnen nach Stundensatz, andere nach verbrauchten Kilowattstunden (kWh). Die Kosten für Ladestationen der Stufe 3 sind aufgrund der höheren Installations- und Wartungskosten für die Infrastruktur in der Regel höher als für Ladestationen der Stufe 1 oder 2.

Ladestationen der Stufe 3 finden sich typischerweise in stark frequentierten Bereichen wie Autobahnraststätten und Einkaufsvierteln, wo Elektrofahrzeuge schnell aufgeladen werden können. Sie sind für Nutzfahrzeuge und Schwerlastfahrzeuge konzipiert, können aber auch von den meisten Personenkraftwagen genutzt werden.

Diese Ladegeräte arbeiten mit höheren Spannungen, typischerweise 480 V oder 1.000 V, und sind in der Regel nicht für den Heimgebrauch vorgesehen. Sie können je nach Ladegerät und Elektrofahrzeug eine beeindruckende Reichweite von ca. 240–560 km/h erreichen.

Wichtig zu beachten: Level-3-Ladegeräte sind nicht universell kompatibel und es gibt keinen Industriestandard. Die drei Haupttypen sind Supercharger (für Tesla-Fahrzeuge), SAE CCS (für bestimmte europäische Elektrofahrzeuge) und CHAdeMO (für bestimmte asiatische Elektrofahrzeuge). Einige Fahrzeuge und Ladegeräte können jedoch mithilfe von Adaptern kompatibel sein.

Ladegeräte der Stufe 3 bieten hohe Ladeleistungen ab 50 kW und steigen von dort an. Der CHAdeMO-Standard beispielsweise kann bis zu 400 kW liefern, und eine 900-kW-Version befindet sich derzeit in der Entwicklung. Diese hohen Leistungen werden erreicht, weil Ladegeräte der Stufe 3 die EV-Batterie direkt mit Gleichstrom laden und so das On-Board-Ladegerät (OBC) und dessen Einschränkungen umgehen.

Wichtig zu beachten: High-Speed-Laden ist nur bis zu einer Kapazität von 80 % möglich. Nach Erreichen von 80 % wird die Ladegeschwindigkeit zum Schutz des Akkus deutlich reduziert.

DC-Schnellladen

DC-Schnellladen, auch Level-3-Laden genannt, ist die schnellste verfügbare Lademethode für Elektrofahrzeuge (EVs) in den USA. Im Vergleich zu Ladegeräten der Level 1 und 2, die Wechselstrom (AC) verwenden, nutzt das DC-Schnellladen Gleichstrom (DC), um Elektrofahrzeuge deutlich schneller aufzuladen.

Einer der Hauptvorteile des DC-Schnellladens ist seine unglaubliche Geschwindigkeit. Elektrofahrzeuge mit DC-Schnellladegeräten erreichen eine beeindruckende Reichweite von ca. 240–560 km/h. Das macht das DC-Schnellladen zur perfekten Wahl für Elektrofahrzeugbesitzer, die häufig Langstreckenfahrten oder Roadtrips unternehmen.

In den USA findet man DC-Schnellladestationen häufig entlang wichtiger Autobahnen, Raststätten und in öffentlichen Ladenetzen. Diese strategische Platzierung gewährleistet, dass Elektrofahrzeugbesitzer während ihrer Fahrten schnell aufladen können – für Komfort und Sicherheit.

Wichtig zu beachten: Nicht alle Elektrofahrzeugmodelle sind mit DC-Schnellladen kompatibel. Verfügbarkeit und Kompatibilität von DC-Schnellladestationen hängen von der jeweiligen Marke und dem Modell des Fahrzeugs ab. Elektrofahrzeugbesitzer sollten die Kompatibilität und Ladekapazität ihres Fahrzeugs prüfen, bevor sie sich für DC-Schnellladen als primäre Lademethode entscheiden.

Erwähnenswert ist, dass die Installations- und Wartungskosten für die DC-Schnellladeinfrastruktur im Allgemeinen höher sind als für Ladegeräte der Stufe 1 oder 2. Die Geschwindigkeit und der Komfort des DC-Schnellladens machen es jedoch zu einer wertvollen Option für Besitzer von Elektrofahrzeugen, die ihr Fahrzeug auf langen Fahrten schnell aufladen müssen.

Ladegeräte der Stufe 3 sind zwar nicht so standardisiert wie Ladegeräte der unteren Stufe, es gibt jedoch verschiedene DC-Schnellladestandards. In den USA sind die drei Haupttypen Supercharger (für Tesla-Fahrzeuge), SAE CCS (für bestimmte europäische Elektrofahrzeuge) und CHAdeMO (für bestimmte asiatische Elektrofahrzeuge). Aus Kompatibilitätsgründen ist es wichtig sicherzustellen, dass das Elektrofahrzeug und die Ladestation denselben Ladestandard unterstützen.

Gleichstrom-Schnellladegeräte beginnen in der Regel bei 50 kW und steigern sich von dort aus. Die Ladegeschwindigkeit kann je nach Ladegerät und Leistung des Elektrofahrzeugs variieren. Wichtig zu beachten: Ab einer Kapazität von ca. 80 % wird die Ladegeschwindigkeit vom Batteriemanagementsystem (BMS) des Elektrofahrzeugs deutlich reduziert, um die Batterie zu schützen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DC-Schnellladen für Elektroautobesitzer, die ihre Fahrzeuge auf langen Fahrten effizient laden müssen, beispiellose Geschwindigkeit und Komfort bietet. Dank strategisch platzierter Ladestationen entlang wichtiger Autobahnen können Elektroautobesitzer problemlos auf Schnellladelösungen zugreifen, um ihre Reichweite zu erweitern und sorgenfreies Reisen zu genießen. Es ist jedoch wichtig, die Kompatibilität des Elektroautomodells zu prüfen und die mit DC-Schnellladen verbundenen Kosten zu berücksichtigen, bevor Sie sich für DC-Schnellladen als primäre Lademethode entscheiden.