Ladesysteme für die Elektromobilität

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1 Ladesysteme für die Elektromobilität Hensel, Mennekes, Phoenix Contact, Schneider Electric und Walter Werke Redaktion BusSysteme, Berlin Nach den Plänen der Bundesregierung sollen im Jahr 2020 eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen rollen 140 Mal so viele wie heute! Der deutsche Markt befindet sich noch in der Aufbauphase. Die Zulassungszahlen für Fahrzeuge mit elektrischem oder hybriden Antrieb steigen. Am 1. Januar 2015 waren z. B. in Hamburg 670 PKW angemeldet, Deutschlandweit waren es E-Autos. Die Bestandsentwicklung zeigt weiterhin, dass im Jahr 2012 an die Autos, im Jahr Autos und im Jahr 2014 weltweit Autos angemeldet waren. Ungefähr 95 % der Nutzer wünschen, ihre E-Fahrzeuge zu Hause oder am Arbeitsplatz laden zu können. Eine beson- Ladestationen der Gustav Hensel GmbH & Co. KG fit für die Mobilität von morgen! Die Produkte für Ladestationen der Gustav Hensel GmbH & Co. KG werden vorrangig für den deutschen Raum nach den geltenden Vorschriften und DIN-Normen gefertigt und über den Elektrogroßhandel angeboten und vertrieben. Alle Produkte entsprechen dem internationalen Standard. Komplett bestückt und anschlussfertig garantieren die Hensel-Ladestationen für die Innenund Außenanwendung einwandfreies Funktionieren. Nach Rücksprache mit dem Hersteller sind auch Sonderanfertigungen möglich. Ladestationen für den eingeschränkten Zugang gemäß DIN IEC/TS Anschlussfertig, Zubehör zur Montage und Leitungseinführung im Lieferumfang enthalten Benutzerfreundlich durch einfache Bedienung Mit Start- und Stop-Taster Externe Bedienung möglich (zusätzliche Schaltgeräte werden benötigt), optional Status-Anzeige durch LEDs Aufhängung für Ladekabel und Steckerablage Flexibler Anschluss von Elektrofahrzeugen, wahlweise mit Ladekupplung Typ 1 Ladekupplung Typ 2 Ladesteckdose Typ 2 Ladesteckdose Typ 2 + zusätzliche Schutzkontaktsteckdose Sicher laden durch integrierte Steuerund Schutzfunktion 16 A Ladestrom/3,7 kw Ladeleistung oder 32 A Ladestrom/22 kw Ladeleistung, max. Ladestrom einstellbar integrierter Fehlerstromschutzschalter (RCCB), Typ A mit aktiver Zusatzfunktion Fahrzeugladung nach Mode 3 (IEC ) Ladestationen in Schutzart IP 44 und IP 65 Automatische Abschaltung nach Standby Ladestationen für den uneingeschränkten Zugang gemäß DIN IEC/TS Anschlussfertig, Zubehör zur Montage und Leitungseinführung im Lieferumfang enthalten Benutzerfreundlich durch einfache Bedienung Mit Schlüsselschalter Externe Bedienung möglich (zusätzliche Schaltgeräte werden benötigt), optional dere Rolle spielt dabei die sichere und zuverlässige Ladetechnik. Je mehr Menschen in Zukunft Elektrofahrzeuge nutzen werden, desto mehr wird sich der Bedarf an Ladestationen vom öffent lichen in den privaten und halböffentlichen Bereich verlagern. Und damit steigt auch die Nachfrage der privaten und gewerblichen Nutzer an das Elektrohandwerk. Rund zwei Drittel der Ladevorgänge finden zukünftig im privaten, halböffentlichen und gewerblichen Bereich statt! An dieser Stelle möchten wir Ihnen einen Überblick zu den Angeboten geben, die im Bereich von Ladesystemen für die Elektromobilität auf dem Markt zur Verfügung stehen. Status-Anzeige durch LEDs Aufhängung für Ladekabel und Steckerablage Flexibler Anschluss von Elektrofahrzeugen, wahlweise mit Ladekupplung Typ 1 Ladekupplung Typ 2 Ladesteckdose Typ 2 Ladesteckdose Typ 2 + zusätzliche Schutzkontaktsteckdose Sicher laden durch integrierte Steuerund Schutzfunktion 16 A Ladestrom/3,7 kw Ladeleistung oder 32 A Ladestrom/22 kw Ladeleistung, max. Ladestrom einstellbar integrierter Fehlerstromschutzschalter (RCCB), Typ A mit aktiver Zusatzfunktion Fahrzeugladung nach Mode 3 (IEC ) Ladestationen in Schutzart IP 44 und IP 54 Automatische Abschaltung nach Standby Kontakt: 171

2 AMTRON die neuen Wallboxen von Mennekes AMTRON Wallboxen mit Mennekes Charge APP. Die AMTRON Wallboxen stehen für das Erreichen einer neuen Entwicklungsstufe sowohl auf der Stufe der Technologien und Funktionalitäten als auch hinsichtlich des Designs. Das moderne und funktionale Design integriert auf intelligente Weise eine praktische und komfortable Kabelaufhängung. Dabei übernimmt das gesamte Gehäuse diese Funktion ohne Haken, Trommeln oder sonstige Halter. Sowohl fest angeschlossene als auch separate Ladekabel können so schnell und einfach aufbewahrt werden. Ausstattungsmöglichkeiten Die AMTRON Wallboxen sind zum einen mit dem Mennekes-System (Typ 2) erhältlich. Der Kunde kann hierbei zwischen Ausführungen mit fest angeschlossenem Ladekabel und Mennekes Ladekupplung (Typ 2) oder eingebauten Mennekes Ladesteckdosen (Typ 2) wählen, für das Laden mit einem separaten Ladekabel. Alternativ sind die Wallboxen mit fest angeschlossenem Ladekabel... der Nutzer bekommt auf einen Blick alle Informationen über den Status der AMTRON Wallbox auf sein Smartphone oder Tablet. Bis zu 100 Nutzer können über eine individuelle RFID-Ladekarte Zugang zu einer oder mehreren AMTRON Wallboxen erhalten. und Ladekupplung Typ 1 erhältlich. Speziell für Italien und Frankreich gibt es die AMTRON Wallboxen mit Mennekes Ladesteckdose (Typ 2) mit Shutter. Passend zu den Leistungsstufen der Ladegeräte in den Fahrzeugen sind die Wallboxen mit einer Ladeleistung von 3,7 kw, 11 kw und 22 kw erhältlich. Ein optional integrierbarer Energiezähler informiert jederzeit über die geladene Energie. In den meisten AMTRON Varianten sind die vorgeschriebenen Personenund Leitungsschutzschalter bereits integriert; Störungen können so direkt am Gerät erkannt und behoben werden. Die Wallboxen mit integrierten Schutzeinrichtungen verfügen optional über einen Multifunktionstaster, der gleich mehrere Vorteile bietet. Als Stopptaster beendet er bei Betätigung den Ladevorgang, so dass das Ladekabel am Fahrzeug und an der Wallbox entnommen werden kann. Für maximale Verfügbarkeit und komfortable Servicetätigkeiten lassen sich Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter einfach per Tastendruck wieder einschalten. Auch der FI-Test kann per Tastendruck von außen erfolgen. Die Wallboxen bieten unterschiedliche Autorisierungsmöglichkeiten. Mit dem Schlüsselschalter können die dauerhafte Abschaltung sowie die einmalige oder dauerhafte Freischaltung für den Nutzer erfolgen. Für Einsatzbereiche, bei denen die Parkfläche nicht eindeutig einer Person zugeordnet ist (Hotelgaragen oder Mehrfamilienhäuser) ist es sinnvoll, den Zugang zum System zum Beispiel mittels RFID-Ladekarten einzuschränken. Bisher erfordern derartige Lösungen sehr oft übergeordnete Softwaresysteme zum Management der Zugangsberechtigungen. Kontakt: Multifunktionstaster von außen mit drei Funktionen: Start/Stopp, Test des Personenschutzschalters und Einschalten des Personen- und Leitungsschutzschalters nach einer Störung. 172

3 Phoenix Contact bietet Komponenten und Systeme für moderne Ladetechnik chend verkürzt. Typischerweise dauert das Laden dann etwa eine halbe Stunde. Eine Zeitspanne, die sich an der Autobahnraststätte bequem überbrücken lässt. Der Volkswagen e-up! kann mit dem Combined Charging System (CCS) sicher und schnell geladen werden. Foto: Phoenix Contact GmbH & Co. KG Mit dem Combined Charging System gibt es einen alltagstauglichen Standard für das AC- und DC-Laden. Als Partner der Automobilindustrie und auch als Komponentenlieferant für Ladeinfrastruktur steht Phoenix Contact mitten im Markt für Elektromobilität. Hinweisschilder zum Auftanken von Elektrofahrzeugen sind vielerorts zu einem gewohnten Anblick geworden. Auch an Autobahnraststätten begegnen uns Stromtankstellen für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge. Dort lädt der Reisende während eines Aufenthalts von 20 bis 30 Minuten die Energiespeicher seines Fahrzeugs wieder auf keine unübliche Verweilzeit an einer Raststätte. Mit dem Combined Charging Systems (CCS) ist ein Fahrzeug bereits nach einer solchen kurzen Ladezeit wieder voll einsatzfähig. Der Mobilität von Elektromobilfahrern auf Langstrecken steht nichts mehr im Wege. Erfahrbar wird dies für Besitzer von Elektrofahrzeugen seit Mai 2014 an der Autobahn A9 auf der Strecke zwischen München und Leipzig. Hier können in beiden Fahrtrichtungen acht Schnellladesäulen, die mit dem Combined Charging System ausgestattet sind, angefahren werden. Um das von der Bundesregierung ausgegebene Ziel zu erreichen, eine Million elektrische Fahrzeuge bis 2020 auf der Straße zu haben, muss jedoch ein flächendeckendes Netz von solchen Stromtankstellen entlang aller Autobahnen und auch innerorts errichtet werden. Die Anzahl der erforderlichen, allgemein zugänglichen Elektroladestellen entspricht dabei in etwa der konventioneller Tankstellen. Diese Stromtankstellen werden sich dabei nicht nur auf öffentlichen Parkplätzen befinden, sondern auch überall dort, wo man im Alltag sein Fahrzeug für einen kurzen oder längeren Zeitraum abstellt. Dazu zählen Supermärkte, Einkaufszentren, Restaurants und auch Hotels. Besonders wichtige Anlaufstationen für Fahrer eines Elektrofahrzeugs sind aber vor allem die Stellplätze zuhause und am Arbeitsplatz. Die passende Ladetechnik für jede Anforderung Es gibt drei unterschiedliche Methoden, ein Elektroauto zu laden: schnelles Gleichstrom-, herkömmliches Wechselstrom- oder aber kontaktloses, induktives Laden. Das induktive Fahrzeugladen ist technisch betrachtet relativ aufwändig. Sowohl auf der KFZ-Seite als auch auf der Seite des Ladepunkts, der Ladeinfrastruktur, muss jeweils eine Spule mit der notwendigen Sende- und Empfangselektronik vorhanden sein. Das Verfahren ist jedoch für den Fahrzeughalter sehr bequem, da die im Auto installierte Empfängerspule lediglich in der unmittelbaren Nähe der Transmitterspule positioniert werden muss. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft die ersten Autos im oberen Preissegment mit dieser Technik ausgerüstet werden. Am weitesten verbreitet ist derzeit das Laden mit Wechselstrom, da es im privaten Bereich am einfachsten zu realisieren ist. Aufgrund der relativ geringen Ladeleistung ergeben sich typischerweise Ladezeiten von fünf bis acht Stunden. Realistisch betrachtet, ist diese Ladezeit praktikabel und unkritisch, wenn ein Auto über Nacht auf dem heimischen Stellplatz oder tagsüber, zum Beispiel auf dem Firmenparkplatz, während der Arbeitszeit geladen werden kann. Problematisch ist das Ladeverfahren jedoch bei der Fahrt von größeren Strecken, wenn zwischendurch nachgeladen werden muss. Dies ist für viele Leute nach wie vor der maßgebliche Grund, sich gegen ein Elektrofahrzeug zu entscheiden. Zu Unrecht, denn um dieses Problem zu lösen, ist das Laden mit Gleichspannung entwickelt worden. Die hier übertragenen Ladeleistungen sind wesentlich höher, sodass sich die Ladezeit entspre- Anspruchsvolle Ladetechnik unter der Haube Auch wenn der Ladevorgang für den Anwender von außen vergleichsweise unkompliziert scheint, darf man sich das Aufladen eines batteriebetriebenen Autos keinesfalls so vorstellen wie das Aufladen eines Smartphones. Es wird eine sehr viel höhere Leistung übertragen. Vor allem beim Laden mit Gleichstrom werden in Europa bis zu 200 Ampere erreicht. Hier geht es nicht nur um die optimale Ladung der Batterie, sondern auch um schonendes Aufladen, um die Lebensdauer der Batterien zu maximieren. Alles entscheidend ist aber die größtmögliche Sicherheit beim Laden mit großen Strömen. Dafür findet zwischen dem Lade-Controller, dem Kommunikations- und Steuerungsgerät im Auto und seinem Pendant in der Ladesäule eine aufwändige Kommunikation, Vehicle to Grid genannt, statt. Zusätzlich wird das Laden durch eine Verriegelung des Fahrzeugladesteckers im Fahrzeug-Inlet abgesichert, sodass ein Ziehen des Steckers unter Last unmöglich wird. Auch eine Freigabe des Steckers, zum Beispiel, wenn der Fahrzeughalter mit einer nur zu 70 Prozent aufgeladenen Batterie weiterfahren möchte, wird über diese Kommunikation gesteuert. CCS der Standard für Europa Um ein einheitliches Laden der Autos in Europa zu ermöglichen, ist ein Standard zum Ladestecksystem und Ladeprotokoll als Europaverordnung verbindlich festgeschrieben worden. Phoenix Contact hat an der Ladeschnittstelle Combined Charging System (CCS) zusammen mit der deutschen Automobilindustrie federführend mitgearbeitet. Dieses System ermöglicht das Laden des Autos an Gleich- und Wechselspannung. Dafür ist in dem Elektrofahrzeug ein CCS-Inlet eingebaut, in das sowohl der AC- als auch der DC-Fahrzeug- Ladestecker passt und das somit alltagstauglich beide Lademöglichkeiten vereint. Insgesamt gibt es weltweit drei Kernmärkte, für die jeweils Standards zum Ladestecksystem für Elektrofahrzeuge festgelegt wurden. Phoenix Contact entwickelt und produziert Ladestecker und Fahrzeug-Inlets für alle internationalen Märkte und bietet so ein umfassendes Produktportfolio mit gleichwertigen Qualitäts- und Sicherheitsstandards. Kontakt: 173

4 Kooperation von Ford und Schneider Electric bei der Bereitstellung von Ladetechnik für Elektrofahrzeuge WALTHER EVOLUTION die Zukunft hat begonnen Die von Schneider Electric entwickelte Ladestation EVLINK ist die perfekte Lösung für Kunden in allen europäischen Märkten, in denen Ford seine BEV- und PHEV-Modelle anbietet. Sie wurde umfangreich getestet und erfüllt die europäischen Richtlinien. Die optionale Ladestation wird auf Wunsch von qualifizierten Elektrikern installiert. Ford und Schneider Electric haben die Ladestationen für das Aufladen von Elektrofahrzeugen der Marke optimiert. Um das klimaschonende Potenzial des Elektroantriebs voll auszuschöpfen wird den Käufern eines Ford Focus Electric ein hochinteressantes Komplettpaket mit grünem Strom angeboten. Elektroautofahrer können den Ladestrom als zertifizierten Ökostrom aus erneuerbaren Quellen beziehen. Mit dieser Option können Kunden das lokal emissionsfreie Autofahren mit dem Ford Focus Electric zu echter CO 2 -freier Mobilität aufwerten. In Deutschland konnte Ford dazu den in Kö ln ansässigen Energieversorger Rhein-Energie als Partner gewinnen. Das Unternehmen hat ein 1,2-Megawattsolarsystem auf dem Dach einer Werkshalle von Ford in Köln installiert. Der da gewonnene Solarstrom soll zu großen Teilen zum Aufladen der deutschen Ford Focus Electric-Modelle verwendet werden. Das EVlink-Portfolio Die Ladelösungen reichen von kleinen einphasigen Stationen mit drei Kilowatt und einem Ladepunkt bis zu dreiphasigen Säulen mit 22 Kilowatt und mehreren Ladepunkten. Die einphasigen Stationen sind für die Nutzung in der heimischen Garage konzipiert, während * Angegebene Verbrauchswerte an elektrischer Energie sowie die im Elektrobetrieb erzielbare Reichweite wurden nach technischen Vorgaben und Spezifikationen der Europäischen Richtlinie EC 715/2007 in der aktuell gültigen Fassung ermittelt und entsprechen den Regeln gemäß UN- ECE 101. Die Messwerte können in anderen Regionen der Welt von den dort erzielten Verbräuchen und Reichweiten abweichen. sich die großen dreiphasigen Lösungen an gewerbliche Kunden richten. Maximale Verfügbarkeit für Hochleistungsladung im Alltag bieten die Schnellladestationen der EVlink-Reihe. Mit einer Ladezeit zwischen 15 und 30 Minuten sind sie eine zuverlässige Lösung, wenn die Reichweite des Elektrofahrzeugs kurzfristig erhöht werden muss. Bei den Ladesäulen werden neben dem festen Kabelanschluss auch Schukosteckdosen für E-Scooter, Stecker des Typs 2 sowie Stecker des Typs 3. Letztere verfügen über eine Sicherheitsabdeckung und entsprechen der IEC-Norm der International Electrotechnical Commission. Zudem sind sie V2G-kompatibel (Vehicles to Grid). Das bedeutet, alle EVlink-Ladestationen können den Strom, der im Akku des Elektroautos gespeichert ist, in das Verbrauchernetz zurückspeisen und so auf Notfälle reagieren oder Spitzenlasten abdecken. Energiemanagement und Smart Grids Alle Ladesäulen verfügen über ein integriertes Überwachungssystem für das Energiemanagement. So werden Strommengen und Ladeprioritäten zwischen mehreren Ladesäulen gesteuert und visualisiert. Das System garantiert, dass Betreiber jederzeit alle Informationen zu Energieverwaltung, Verbrauch und aktueller Ladeleistung abrufen können. Zudem lassen sich im Hausnetz von Smart Homes unkritische Verbraucher in Spitzenlastzeiten abschalten. Das Energiemanagementsystem zeigt, wann im Netz Strom aus erneuerbaren Energien verfügbar ist. Steht diese Informationen zur Verfügung gestellt, können Anwender ihre Fahrzeuge im Smart Grid umweltfreundlich aufladen. Weltweite Praxistests Die Ladelösungen haben im weltweiten Praxiseinsatz gezeigt, dass Elektromobilität bereits umsetzbar ist. Mit Feldversuchen in Japan, Belgien, Frankreich und Deutschland ist Schneider Electric in verschiedene Großprojekte involviert. Das Unternehmen hat mit Partnern wie Renault und Nissan im Rahmen des Projekts SAVE (Seine Aval Véhicules Électriques) eine Infrastruktur mit 100 Elektroautos und 150 Ladestationen aufgebaut. So können Testkunden erste Erfahrungen im Umgang mit Elektromobilität sammeln. Schneider Electric hat mit Toyota und dem Stromversorger EDF in Straßburg 135 Ladestationen für öffentliche Parkplätze und private Eigenheime zur Verfügung gestellt. Kontakt: schneider-electric.com Mit den Wallboxen der neuen Produktreihe EVOLUTION bietet Walther intelligente Ladetechnik auf höchstem Niveau. Die Wallboxen vereinen alles, was Elektromobilität attraktiv und zukunftsfähig macht: breite Funktionalitäten, zuverlässige Technik und klares Design. Funktion immer die richtige Lösung So unterschiedlich wie die Nutzer- und Betreibergruppen sind auch die Ansprüche an Ladeeinrichtungen. Ob Privatpersonen, Flottenbetreiber, Parkraumbewirtschafter, Tourismusverbände, Stadtwerke oder Energieversorger: die EVOLUTION-Serie bietet mit drei Ausstattungsvarianten die immer die richtige Lösung für jeden Bedarf, für die Aufstellung im Innen- und Außenraum. EVOLUTION KEY keep it simple: Der Ladevorgang wird ganz einfach mit Schlüssel- bzw. Knebelschalter gestartet, Status-LEDs dienen der Nutzerführung. Jede Wallbox verfügt dabei über grundlegende Monitoringfunktionen, wie beispielsweise Statusinformationen und Schaltfunktionen. Diese können zum Beispiel per LAN Verbindung und Webbrowser genutzt werden. EVOLUTION RFID Identifikation und Freischaltung der Ladepunkte erfolgt mittels RFID-Medium. Sowohl bestehende Mitarbeiterkarten (z. B. Zeiterfassung oder Kantinenkarten), als auch neue RFID- Karten können für die Freischaltung in der Nutzerverwaltung hinterlegt werden. EVOLUTION PRO die high-end Lösung für den professionellen Einsatz. Identifikation und Freischaltung erfolgen via RFID. Die Funktionserweiterung bietet das Premiummonitoring des Ladecontrollers. Durch Erfassung von Ladedaten wie kwh, Ladezeit, zeitlicher Ladeverlauf, etc. bietet die PRO Version die Grundlagen für Verbrauchserfassung. Kombiniert mit WALTHER Ladesäulen können so unterschiedlichste Bezahlmethoden wie Ladenetz, Stromticket oder sonstige Verfahren zukunftsfähig betrieben werden. Technik höchste Standards für zuverlässigen Betrieb Die Wallboxen der Serie EVOLUTION wurden umfangreichen Testprogrammen unterzogen und haben sich durch höchste Robustheit ausgezeichnet. Die bewährt zuverlässige WALTHER-Lade- 174

5 Wallbox EVOLUTION 2 Ladesäulen EVOLUTION 350 technik arbeitet überaus stabil, selbst unter extremsten Bedingungen. Dabei versichern wir unseren Kunden durch unsere Vorreiterrolle in allen relevanten Normungsgremien immer den aktuellsten Stand der Technik. Die Kombination aus Bauform und Gehäusematerial sorgt für optimales thermisches Verhalten ein wichtiger Aspekt im Dauerbetrieb. Design Markante Linien Gemeinsam mit einem der deutschlandweit führenden Designern wurden technische und ergonomische Anforderungen mit zukunftsweisendem Design kombiniert. Ergebnis ist ein extrem schlankes Gehäuse, welches selbst auf kleinstem Raum, etwa in Parkgaragen, immer seinen Platz findet. Das konsequente Designkonzept der EVOLUTION Serie für Ladesäulen und Wallboxen lassen sich auch komplexe Systeme im einheitlichen Erscheinungsbild realisieren. Auf Wunsch werden die Gerätepanels in kundenspezifischer Farbgebung und mit individueller Folierung geliefert. Kontakt: 175