ÖFFENTLICHE LADEINFRASTRUKTUR - FÜR STÄDTE, KOMMUNEN UND VERSORGER - Starterset ...
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Kompendium für den interoperablen und bedarfsgerechten
Aufbau von Infrastruktur für Elektrofahrzeuge
>> ÖFFENTLICHE LADEINFRASTRUKTUR
FÜR STÄDTE, KOMMUNEN UND VERSORGER
VORWORT
Elektromobilität und die Ziele der Bundesregie- für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)1. Im
rung Rahmen der „Modellregionen Elektromobilität“,
der „Schaufenster Elektromobilität“ und des Na-
Die Energiewende ist eine der wichtigsten Auf- tionalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und
gaben für die kommenden Jahrzehnte. Sie ist Brennstoffzellentechnologie (NIP) stellt das BMVI
eine Gemeinschaftsaufgabe, die nur zu schaffen Fördermittel von mehr als 850 Mio. Euro seit
ist, wenn alle Akteure auf Bundes-, Länder- und 2006 bis 2015 bereit. Die Marktvorbereitung von
kommunaler Ebene sowie der Wirtschaft, den Un- nachhaltigen Mobilitätslösungen muss ganzheit-
ternehmen und der Zivilgesellschaft gemeinsam lich und technologieoffen erfolgen. Das heißt,
an Lösungen arbeiten. Wesentliches Ziel ist die BMVI fördert sowohl Batterie-, Hybrid- als auch
Reduktion der Treibhausgasemissionen Sektor Brennstoffzellenfahrzeuge, auf Straße und Schie-
übergreifend bis 2020 um 40% und bis 2050 um ne, im Luftverkehr und in der Schifffahrt.
mindestens 80% gegenüber 1990. Eine nachhal-
tige Energie- und Verkehrspolitik kann nur funk- Die Modellregionen Elektromobilität — Wissen-
tionieren mit Elektromobilität. Die energie- und schaftliche Begleitforschung
klimaschutzpolitischen Ziele der Bunderegierung
erfordern die Marktdurchdringung der Elektro- Bereits seit 2009 fördert das BMVI den Aufbau von
mobilität in ihrer technologischen Breite über Elektromobilität in Modellregionen. In mehreren
alle Verkehrsträger. Nur aufgrund der deutlichen Städten und Regionen wurden seither Flotten und
Effizienzgewinne elektrischer Antriebe gegenüber Ladeinfrastrukturen aufgebaut, Geschäftsmodelle
konventionellen Technologien neben der angemes- entwickelt und wesentliche Akteure für die erfolg-
senen Verwendung von regenerativen Kraftstoffen reiche Entwicklung von Elektromobilität miteinan-
sind die langfristigen Reduktionsziele hinsichtlich der vernetzt. Alle Projektpartner kooperieren zu
Endenergieverbrauch und CO2-Emissionen erreichbar. den wesentlichen Fragestellungen und werten das
erhobene Datenmaterial aus: Wie funktioniert der
Elektromobilität ist außerdem ein wichtiger Pfeiler bedarfsgerechte Aufbau von Ladeinfrastruktur?
für die langfristige Sicherung von Beschäftigung
DANKSAGUNG und Wertschöpfung in Deutschland. Die Bundes-
Welche ordnungsrechtlichen Rahmenbedingungen
werden gebraucht? Wie verändert Elektromobi-
regierung bekräftigt darum ihr Ziel: Eine Million lität Stadt- und Verkehrsplanung? Begleitet von
Wir danken den Teilnehmern der Begleitforschung,
Fahrzeuge bis 2020. Deutschland soll Leitmarkt wissenschaftlichen Instituten geht es bei diesen
die wesentlich für Inhalt und Anregungen zum Ent-
und Leitanbieter für Elektromobilität werden. Themen darum, Handlungsempfehlungen und
stehen dieses Kompendiums verantwortlich sind.
Leitfäden aus den gesammelten Erfahrungen zu
Die Aktivitäten des BMVI im Bereich Elektromo- ziehen und weiteren Akteuren zur Verfügung zu
Wir danken ebenso den Verantwortlichen in den
bilität stellen, um so den Aufbau von Elektromobilität
Projekten der Modellregionen und in den Pro-
jektleitstellen für die Kooperation und fachliche in der Breite zum Erfolg zu führen.
Die Förderung der Elektromobilität — mit Batterie
Zusammenarbeit bei der Erstellung dieses Leit- und Brennstoffzelle — ist ein wichtiger Förder- 1 ehemals Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwick-
fadens. und Arbeitsschwerpunkt des Bundesministeriums lung (BMVBS)
6
>> INHALT
EINLEITUNG
>> EINLEITUNG 6
>> 1. ÜBERSICHT TECHNIK 7
1.1. EINFÜHRUNG UND BEGRIFFSDEFINITIONEN 7
1.2. LADETECHNIK 9 ÜBER DIESES KOMPENDIUM und „Ordnungsrechtlicher Rahmen“. In den Platt-
1.2.1 KABELGEBUNDENES LADEN 10 formen arbeiten kommunale Partner, Partner aus
1.2.2 INDUKTIVES LADEN 21 Dieser Leitfaden entstand im Rahmen des För- Universitäten, Stadtwerken, überregionalen Ener-
1.2.3 BATTERIEWECHSEL- UND ELEKTROLYTWECHSELKONZEPTE 22 derprogramms „Elektromobilität in Modellre- gieversorgungsunternehmen und Hersteller und
gionen“. Das Förderprogramm wurde 2009 als Betreiber von Ladeinfrastruktur eng zusammen.
>> 2. INTEROPERABILITÄT VON LADEINFRASTRUKTUR 23 Maßnahme im Rahmen des Konjunkturpakets II Der intensive Austausch der Projekterkenntnisse
2.1. INTEROPERABILITÄT — ÜBERSICHT 23 der Bundesregierung verabschiedet und hatte durch die Projektpartner schafft eine gute Grund-
2.1.1 EINLEITUNG — ZUGANG ZUR INFRASTRUKTUR NOCH NICHT EINHEITLICH 23 eine Laufzeit bis Ende 2011. Aufgrund des großen lage für den weiteren Aufbau sowie Ausbau der
2.1.2 WAS BEDEUTET INTEROPERABILITÄT? 23 Erfolges des Programms befindet es sich nun Infrastruktur und vermeidet Doppelarbeit.
2.1.3 INTEROPERABILITÄT VERSUS DISKRIMINIERUNGSFREIHEIT 25 in einer Fortführungsphase. Dieses Programm
2.1.4 ZUGANGSFORMEN 26 verbindet Forschung und Entwicklung mit all- INHALT
2.1.5 ABRECHNUNGSFORMEN 29 tags- und nutzerorientierter Demonstration. In
Das Kompendium enthält die drei Kapitel „Tech-
2.1.6 INTEROPERABILITÄT UNTER ROAMING-PLATTFORMEN 30 ursprünglich acht Modellregionen (wovon mitt-
nik“, „Interoperabilität“ und „Bedarfsgerechter
2.2. UNTERSUCHUNG DER PROJEKTE DER MODELLREGIONEN 33 lerweile die Regionen Berlin, Bayern/Sachsen
Aufbau“ von Ladeinfrastruktur. Im Kapitel Tech-
2.3. EMPFEHLUNGEN FÜR MINDESTANFORDERUNGEN AN LADEINFRASTRUKTUR 40 und die Region Stuttgart zu einem Schaufenster
nik soll sich der Leser kompakt einen Überblick
2.3.1 ERLÄUTERUNG DER MINDESTANFORDERUNGEN 42 für Elektromobilität geworden sind) wurde das
über den aktuellen Stand der Ladeinfrastruktur
2.3.2 OPTIONALE MERKMALE EINER LADEINFRASTRUKTUR 43 Thema Elektromobilität für die Integration der
verschaffen können. Das anschließende Kapitel
Batterietechnologie in die Mobilitäts-, Raum- und
„Interoperabilität“ behandelt die Fragestellung,
>> 3. BEDARFSGERECHTER AUFBAU VON LADEINFRASTRUKTUR 45 Stadtentwicklung mit regionalen Schwerpunkten
wie infrastrukturübergreifendes (z.B. zwischen
3.1. VORSTELLUNG VON BEISPIELEN GUTER PRAXIS ZUM BEDARFSGERECHTEN AUFBAU 47 entwickelt. Dies geschieht unter Einbeziehung
der Ladeinfrastruktur unterschiedlicher Betreiber)
3.1.1 LADEINFRASTRUKTUR IN DORTMUND IM PROJEKT METROPOL-E, ANSATZ LOKALE SIMONE 48 regionaler Akteure z. B. Hersteller, Entwickler,
Laden ermöglicht werden kann. Auf Basis dessen
3.1.2 AUFBAU VON LADEINFRASTRUKTUR IN BERLIN 53 Nutzer, Dienstleister, Energieversorger und Stadt-
ergeben sich Mindestanforderungen aus Sicht des
3.1.3 AUFBAU VON LADEINFRASTRUKTUR IM RAHMEN DES MASTERPLAN HAMBURG 56 werken bzw. Ladeinfrastrukturbetreiber. Parallel
Expertenkreises, die bei einem Aufbau von Lade
3.1.4 AUFBAU VON LADEINFRASTRUKTUR IN GÖPPINGEN IM PROJEKT EMIS 60 erfolgt die Integration von unterschiedlichen Ver-
infrastruktur auf jeden Fall gewährleistet werden
3.2. METHODIKEN ZUM BEDARFSGERECHTEN AUFBAU 63 kehrsträgern wie Zweirädern, Pkw, Nutzfahrzeuge,
sollten, um eine zukunftsfähige Infrastruktur aufzu-
3.3. WEITERE BEISPIELE UND VORLAGEN 68 Bussen und Schienenfahrzeugen.
bauen. Schließlich soll im Kapitel „Bedarfsgerechter
3.3.1 AUFBAU VON LADEINFRASTRUKTUR IM SAARLAND 68
Neben den Vorhaben in den Modellregionen stel- Aufbau“ der Frage nachgegangen werden, wie
3.3.2 VERGABE DER LADEINFRASTRUKTURERWEITERUNG UND DES -BETRIEBS IM LAND BERLIN 71
len sieben thematisch übergreifende Plattformen viel und wo Ladeinfrastruktur benötigt wird. Dazu
3.3.3 GENEHMIGUNGSBLAUPAUSE FÜR INFRASTRUKTUR DER STADT DORTMUND 72
ein wesentliches Element des Förderschwerpunk- werden verschiedene Ansätze und Methodiken für
tes dar. Innerhalb der Plattformen werden die einen Bedarfsgerechten Aufbau vorgestellt.
>> 4. ANHANG 75
Erfahrungen der Modellregionen zentral gebün-
4.1. WEITERE LITERATUR 75 Innerhalb der Kapitel 2 und 3 verweist der Pra-
delt und miteinander vernetzt. Eine der sieben
4.2. ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS — INFRASTRUKTURBEGRIFFE 76 xisleitfaden an vielen Stellen auf die Beispiele
thematischen Plattformen ist die Plattform „In-
guter Erfahrungen, hierbei handelt es sich um
frastruktur“, welche durch die Anzahl der gemein-
ANSPRECHPARTNER 81 konkrete Umsetzungsbeispiele, die die vielfältigen
samen Fragestellungen eng verwoben ist mit den
Erfahrungen aus den Modellregionen aufzeigen.
Plattformen „Raum-/Stadt- & Verkehrsplanung“
IMPRESSUM 82
7 Übersicht Technik 8
>> 1. ÜBERSICHT TECHNIK
Im ersten Abschnitt „Technik“ dieses Kom- Ebenfalls hilfreich und umfangreich ist der barer Energie. In direkter Korrelation zur Wichtig ist zunächst die Definition der
pendiums soll eine kurze allgemeine Über- „Praxisleitfaden Elektromobilität“3 mit Batteriekapazität stehen die mit dem Begriffe Ladesäule/Ladestation (LS), La-
sicht zu den unterschiedlichen Ladetechno- Hinweisen für Bauherren, Architekten und Fahrzeug zu erzielende Reichweite und depunkt (LP), Satellit und Ladestellplatz
logien erfolgen, wobei das kabelgebundene Ingenieure zum Ausbau elektromobiler die Dauer des Ladevorgangs (eine höhere (LSP), die wie folgt beschrieben werden
Laden als alltagstaugliche Technologie näher Infrastrukturen in der HafenCity Hamburg, Kapazität entspricht größerer Reichweite können4,5:
beschrieben wird. der ebenso frei zugänglich ist. und einer längeren Batterieladung).
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass be- Weitere sonstige, bei der Einarbeitung in Die Möglichkeiten der Ladung von E-
reits umfangreiche Publikationen zu diesem das Thema unterstützende und frei zu- Fahrzeugen sind vielfältig. Nahezu alle
Thema existieren. Die hier dargestellten In- gängliche Veröffentlichungen zur Infra- Untersuchungen gehen davon aus, dass
formationen haben keinen Anspruch auf struktur (unter anderem die bereits von ein überwiegender Anteil der Ladevor-
Vollständigkeit und so beinhalten andere der NOW publizierten Praxisleitfäden), sind gänge privat geschieht. Dies kann an einer
Veröffentlichungen neben Überschneidun- im Kapitel 4 aufgeführt. eigens dafür installierten Wallbox, oder
gen gegebenenfalls zu verschiedenen The- an der hauseigenen Elektroinstallation
menkomplexen detailliertere Informationen, >> 1.1. EINFÜHRUNG UND z.B. über eine speziell dafür ausgelegte
genauso wie in diesem Leitfaden manche BEGRIFFSDEFINITIONEN Schuko-Dose mit entsprechender Dimen-
Themenstellungen umfangreicher behandelt sionierung der Zuleitung und vorgelager-
werden. Elektrofahrzeuge benötigen als „Kraftstoff“ ter Schutztechnik, passieren. Im (halb-)
Strom, um ihre für den Vortrieb genutzte öffentlichen Raum können sowohl vorhan-
Einen guten Überblick über technische Energie in die Traktionsbatterie nachzula- dene Anschlüsse, wie bereits installierte
Anforderungen und Spezifikationen hin- den. Von der Funktion her entspricht der Steckdosen unterschiedlicher Steckerty-
sichtlich der Ladeinfrastruktur gibt der Ladevorgang bei einem E-Fahrzeug daher pen und auch im Zuge der Verbreitung der
frei zugängliche „Technische Leitfaden dem Tankvorgang eines Fahrzeuges mit Elektrofahrzeuge speziell dafür installierte
Ladeinfrastruktur“2, der von der Nationalen Verbrennungsmotor. Diese beiden Vorgän- Ladesäulen genutzt werden. Zur Klärung
Plattform Elektromobilität (NPE) in Zusam- ge unterscheiden sich jedoch deutlich zwi- der vorangestellten Begrifflichkeiten, die
menarbeit mit der Deutschen Kommission schen eingesetzter Technik, Tankzeiten und einem Akteur der sich (eventuell auch neu)
Elektrotechnik Elektronik Informationstech- vielen weiteren Anforderungen. mit der Thematik der Ladeinfrastruktur be-
nik (DKE) erarbeitet wurde. Hier finden sich schäftigt, immer wieder begegnen, sollen
auch zahlreiche Verweise auf Normen und Je nach Antriebskonzept (rein batterie- die auf den folgenden Seiten dargestellten
Vorschriften, die bei Aufbau oder Installation elektrisch, Plug-in-Hybrid in verschie- Abbildungen dienen.
beachtet werden sollten, auf dem derzeiti- denen Versionen) und je nach Modelltyp
und Preisklasse (die Batterie ist weiterhin Bildliche Darstellung zu den Begrifflichkeiten Ladesäule,
gen konsolidierten Wissensstand. Da es bei manchen Begrifflichkeiten durch-
Ladepunkt, Ladestellplatz u.a.
einer der größten Kostentreiber für ein aus verschiedene Definitionen bzw. Sicht-
2 Technische Leitfaden Ladeinfrastruktur, Nationalen Plattform Elek- Elektrofahrzeug) variiert die Batterieka- weisen auf das Thema gibt, stellen manche
tromobilität (NPE), Arbeitsgruppe 4 „Normung, Standardisierung und pazität, d.h. die Menge maximal aufnehm- Erläuterungen einen Kompromiss nach
Zertifizierung“, Deutschen Kommission Elektrotechnik Elektronik Infor-
mationstechnik (DKE), Gemeinsame Geschäftsstelle Elektromobilität 3 Praxisleitfaden Elektromobilität, Fraunhofer-Institut für Arbeitswirt-
bestem Gewissen dar, der keinen Anspruch 4 M. Landau, Fraunhofer IWES Kassel, 2011
der Bundesregierung (GGEMO)(Hrsg.), 2013 schaft und Organisation IAO, HafenCity Hamburg GmbH (Hrsg.), 2013 auf Vollständigkeit erhebt. 5 I. Diefenbach, Westnetz GmbH Qualität und Sicherheit, 2013
9 Übersicht Technik Übersicht Technik 10
Die Ladestation ist mindestens gekenn- punkten des Zugangs durch den Nutzer bzw.
zeichnet durch: des Eigentums an der Fläche die Merkmale
gliedern, befindet sich die LI im öffentlichen,
• eine Ortsangabe, die für die Verwendung
halböffentlichen oder privaten Raum. Diese
in Navigationsgeräten brauchbar ist
Betrachtungsweise ist zumindest dahinge-
• eine Anzahl von Stromparkplätzen hend diskussionswürdig, als dass beispiels-
• eine Anzahl von Ladepunkten weise die NPE öffentlichen Raum als diskri-
minierungsfrei zugänglich bezeichnet6 (d.h.
• Zugangsmöglichkeiten (Autorisierung) und
von jedermann nutzbar) und dies nur auf die
Abrechnungsmöglichkeiten
Kombination öffentliches Eigentum/offener
• Art der Anschlussmöglichkeiten bzw. begrenzter Zugang zutreffend ist. Wird
• Zur Verfügung stehende Ladeleistung eine Unterteilung lediglich in „öffentlicher“
oder „privater“ Raum vorgenommen7, so
Unter einem Ladepunkt ist ein elektrischer sind die halböffentlichen Bereiche eher dem
Anschluss zu verstehen, über welchen ein privaten Bereich zuzuordnen. Auch ist es
E-Fahrzeug mit dem Versorgungsnetz ver- mittlerweile gängig, öffentliche und halb
bunden wird. Dies geschieht z.B. um die Fahr- öffentliche LI unter „öffentlich zugänglicher“
zeugbatterie mit Energie zu laden. Zu einem LI zusammenzufassen und integriert zu
LP kann eine Messeinrichtung gehören, die betrachten.
in der Regel die abgegebene Energiemenge
erfasst. Die leitungsgebundene Ausführung >> 1.2. LADETECHNIK
kann mit mehreren Steckern ausgestattet
sein, wovon zeitgleich oftmals nur ein Typ Bei den heutigen Elektrofahrzeugen existie-
Eine Definition öffentlicher, halb-öffentlicher und privater Ladeinfrastruktur 8
(auch begrenzt durch die Anzahl der zur ren unterschiedliche Systemansätze zum
LS gehörenden Ladestellplätze) genutzt Aufladen der Energiespeicher. In diesem
werden kann. Kapitel werden die verschiedenen Systeme Während8 das kabelgebundene Laden die kurz erläutert, stehen aber weiterhin nicht
vorgestellt. Die Abbildung auf den folgenden aktuell weitverbreitetste Technologie ist, im Fokus dieser Veröffentlichung.
Der Ladestellplatz ist eine Stellfläche, auf Seiten zeigt dazu einen Strukturbaum mit sind die beiden anderen Technologien, in-
der das E-Fahrzeug zum Zweck der Ladung möglichen Ladetechnologien zum Laden von duktives Laden und Batterie- bzw. Elektro- >> 1.2.1 KABELGEBUNDENES LADEN
der Traktionsbatterie abgestellt wird. Dem vierrädrigen Elektrofahrzeugen (K = kabel- lytwechsel, im öffentlichen Raum bisher
Platz ist mindestens ein Ladepunkt zuge- gebunden; B = Batterie-/Elektrolytwechsel; nicht verbreitet und befinden sich noch Das kabelgebundene Laden, stellt aktuell
ordnet. I = induktiv). in der Erprobungsphase oder es wird in (Stand 2013) hinsichtlich der Verbreitung an
Laborumgebung die Verwendbarkeit ge- Ladeinfrastruktur und seiner Bedeutung mit
Um die Begriffe der öffentlichen, halböffent-
6 Nationale Plattform Elektromobilität - Zwischenbericht der Arbeits- prüft. Sie sind daher im Folgenden nur einigem Abstand die wichtigste Ladetech-
lichen und privaten Ladeinfrastruktur (LI) zu gruppe 3 - Ladeinfrastruktur und Netzintegration, 2010 nologie dar. In Deutschland existieren dabei
erklären, wird das folgende Schema genutzt. 7 Nationale Plattform Elektromobilität - Arbeitspapier der Arbeits- Stand Ende 2013 knapp 4.400 öffentlich
gruppe 3 - Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Ladeinfrastruktur 8 Nach J. Reinke, TU Berlin Fachgebiet Wirtschafts- und Infrastruk-
Je nachdem wie sich unter den Gesichts- bedarfsgerecht aufbauen, 2012 turpolitik (WIP), 2011
11 Übersicht Technik Übersicht Technik 12
AC-Ladung, Stecker Typ 1, einphasig, bis 70 A Strom (bis 17 kW Leistung) - in Deutschland
1
TAB-konforme Ladung nur bis 20 A (bis 4,6 kW)
2 AC-Ladung, Stecker Typ 2, einphasig, bis 20 A Strom (bis 4,6 kW Leistung)
3 AC-Ladung, Stecker Typ 2, dreiphasig, bis 63 A Strom (bis 44 kW Leistung)
4 DC-Ladung, CHAdeMO bzw. Combo2 (CCS)-Stecker, 20 kW, 50 kW und mehr
5 Induktives Laden, i.d.R niedrige Leistungsklassen (z.B. 3,7 kW)
Übersicht unterschiedlicher Ladetechnologieansätze II
Elektrizität entweder Gleich- oder Wechsel ten. Sie sind beschrieben in der Norm IEC
strom sein. Somit lässt sich das kabelge- 6185112. Dabei sind die Lademodi 1-3 für das
bundene Laden in Wechselstromladen und AC-Laden und Mode 4 für das DC-Laden
Gleichstromladen unterteilen. Beim Wechsel- vorgesehen.
stromladen wandelt ein Ladegerät im Auto
den Strom in einen batterieverträglichen WECHSELSTROMLADEN (AC-CHARGING)
Gleichstrom um. Beim Gleichstromladen be-
findet sich das Ladegerät in der Ladesäule An den meisten, heute in Deutschland, d.h.
und stellt dem Fahrzeug den für das Laden im halböffentlichen oder öffentlichen Raum,
erforderlichen Gleichstrom bereit. Neben aufgestellten Ladesäulen ist die Ladung mit
der Unterteilung in Wechsel- und Gleich- Wechselstrom vorgesehen. Auch im priva-
stromladen existiert eine weitere Untertei- ten Raum erfolgt heutzutage das Aufladen
lung in vier unterschiedliche Lademodi. Sie nahezu ausschließlich per Wechselstrom.
unterscheiden sich in Phasenzahl, Stecker- Wechselstromladen (auch: AC-Ladung) bietet
nutzung, Leistung und Sicherheitskonzep- im Verhältnis zum DC-Schnellladen einen
Übersicht unterschiedlicher Ladetechnologieansätze I Ladevorgang mit tendenziell weniger Lei-
stung und resultiert dementsprechend in
zugängliche Ladepunkte9. Im Vorjahr waren den genannten 2.200 im Jahr 2012 befand
einer längeren Batterieladedauer. Doch auch
es mit über 2.200 noch rund die Hälfte10. Die- sich etwa die Hälfte im rein öffentlichen
hier gibt es Ausnahmen, denn mit einer AC-
se können anhand der eingangs gewählten Raum11.
Schnellladung (20-44 kW) verkürzen sich
Definition in öffentliche und halböffentliche
Während die Batterie im Fahrzeug selbst die Ladezeiten gegenüber einer langsamen
Ladestationen unterschieden werden. Von
immer mit Gleichstrom geladen wird, kann 3,7 kW AC-Ladung stark. Demnach kann AC-
die am Ladepunkt zur Verfügung gestellte Ladung in verschiedenen Leistungsklassen
9 BDEW-Erhebung Elektromobilität, 2013
erfolgen (ein- oder dreiphasig; mit 16 bis
10 Nationale Plattform Elektromobilität – Fortschrittsbericht der NPE 11 Nationale Plattform Elektromobilität – Arbeitspapier der Arbeits-
(dritter Bericht), 2012; Abfrage des Bundesverbandes der Energieund gruppe 3 - Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Ladeinfrastruktur Aufteilung kabelgebundenes Laden nach Wechselstrom- (AC-) und
Wasserwirtschaft bedarfsgerecht aufbauen, 2012 Gleichstromladung (DC-) 12 IEC 61851 - Electric vehicle conductive charging system
13 Übersicht Technik Übersicht Technik 14
die maximale Ladeleistung und in den Kom- Lademodus Mode 1 Mode 2 Mode 3
Ladeleistung
munikationsmöglichkeiten.
Kommunikation keine PWM-Modul in Ladekabel PWM-Modul in Ladestation
P = U ∙ I für einphasiges Laden
Mode 1: Die Mode 1 Ladung findet durch die Im Fahrzeug und an Steck-
P = U ∙ I ∙ √3 für dreiphasiges Laden Verriegelung Im Fahrzeug Im Fahrzeug
europäischen Automobilhersteller keine Un- dose/LP
terstützung mehr und sollte zukünftig nur
in Ausnahmefällen genutzt werden. Für die einphasig Max. 16 A, 3,7 kW Max. 16 A, 3,7 kW Max. 16 A, 3,7 kW
Phase [Φ] 1 3 3 3 Leistung
Ladung nach Mode 1 erfolgt der Anschluss dreiphasig Max. 16 A, 11,0 kW Max. 32 A, 22 kW Max. 63 A, 43,6 kW
Spannung [V] 230 400 400 400
ans Energienetz über eine handelsübliche
Strom [A] 16 16 32 63 genormte Steckvorrichtung. Der Ladestrom Überblick der unterschiedlichen Lademodi
Leistung [kW] 3,7 11 22 43,6 darf maximal 16 A betragen, jedoch nicht
mehr als der Nennstrom der verwendeten Schutzeinrichtung und Steckdosen, deren Positionspapier die Mode 3 Ladung für öf-
Übersicht verschiedener Leistungsklassen beim AC-Laden Zuleitung aufgrund zu geringer Querschnitte fentlich zugängliche Ladestationen und für
Steckvorrichtung. Eine 16 A dreiphasige CEE-
zu 63 Ampere Stromstärke; mit 230 oder Steckdose ermöglicht eine Ladeleistung von bei dieser Dauerbelastung gefährlich über- die Ladung zu Hause die Mode 2 Ladung,
400 Volt Spannung) und deckt ein Spektrum maximal 11 kW. Die Ladezeit ist hier relativ hitzen15. Es ist daher vorab zu prüfen, wie falls keine Ladestation mit Mode 3 Lade-
zwischen 3,7 kW und etwa 44 kW ab. lang aufgrund der geringen Ladeleistung. weit ein bereits installierter Anschluss für möglichkeit vorhanden ist.
Fahrzeugseitig erfolgt der Anschluss über eine Mode 1 Ladung geeignet ist (nach Norm
Unterscheidung nach Ladezeit und Leistung eine Ladekupplung gemäß IEC 62196-214. VDE 0100-722). Beim Mode 2 Laden existiert zwischen La-
depunkt und Elektrofahrzeug eine IC-CPD
Bei der Wechselstromladung wird manchmal Heutzutage findet das Laden nach Mode 1 Mode 2: Der europäische Automobilher- (In-cable Control and Protection Device).
auch von (langsamer) AC-Ladung und AC- beispielsweise noch bei der Heimladung für stellerverband ACEA empfiehlt in seinem Diese kabelintegrierte Schutz- und Steu-
Schnellladung gesprochen. Eine offizielle Fahrzeuge der ersten Fahrzeuggeneration
Definition hierfür liegt nicht vor, jedoch wird statt, wenn am Ladeplatz, z.B. in der Ga-
zum Beispiel im ACEA-Papier 13 von einer AC- rage oder im Carport kein spezieller Lade
Schnellladung im Bereich über 3,7 kW bis 43 anschluss wie z.B. eine Wallbox vorgesehen
kW Ladeleistung gesprochen. Gedanklich ist ist und an der normalen Haushaltssteckdose
die AC-Schnellladung jedoch wohl eher mit (Schuko) geladen wird. Im Kabel sind dann im
einer Schnellladung ab 22 kW einschließlich Gegensatz zur Mode 2 Ladung keine Schutz
verbunden. einrichtungen vorhanden.
Unterscheidung nach Lademodi Die Ladeanschlüsse und deren Zuleitung
müssen für die genannten Dauerströme ge-
Die genormten Lademodi 1-4 unterscheiden eignet sein. Dies ist in der Praxis jedoch nicht
sich in Bezug auf die verwendete Steckdose, durchgängig sichergestellt. Es gibt immer
Ladeanschluss nach Mode 2 mit einem fahrzeugseitigen Typ 2-Stecker
noch Hausinstallationen ohne Fehlerstrom-
13 ACEA position and recommendations for the standardization of ereinrichtung ist aktuell in der Regel eine
the charging of electrically chargeable vehicles, ACEA Positionspa- 15 Ladesysteme technisch reif für den Aufbau der Elektromobilitäts-
pier, Mai 2012 14 Fa. Mennekes - Infrastruktur-Komponenten für Ladestationen, 2012 Infrastruktur, Pressemitteilung TÜV SÜD und E.ON, 2011
Komponente des Ladekabels.
15 Übersicht Technik Übersicht Technik 16
Beim Laden von Elektrofahrzeugen treten drei Steckertypen, Typ 1, 2 und 3, für das AC- italienisch-französische Typ 3-Stecker hat
aufgrund von relativ gleichartigen Lade- Laden spezifiziert. Der Typ 1-Stecker, nach heutzutage keine Anwenderrelevanz. Er
zeiten der Nutzer (so erfolgt zum Beispiel seinem japanischen Entwickler manchmal wird, was die Ladung eines E-Farzeuges
ein Großteil der Anschlussvorgänge bei der noch als „Yazaki“-Stecker bezeichnet, angeht, vermutlich vollständig vom Markt
privaten Ladung nach Feierabend) Schwan- ist in der nationalen nordamerikanischen verschwinden.
kungen im Energiebedarf auf. Diese Schwan-
kungen und das variierende Angebot von
regenerativer Energie im Netz führen zu
der perspektivischen Anforderung, dass in
Deutschland das geregelte Laden im Mode 3
kabelintegrierte Schutz- und Steuereinrichtung (Fa. Mennekes)
der Standard wird. So ist eine Netz effiziente,
Mode 3: Für die Mode 3 Ladung, den ge- nach Angebot geregelte, Ladung möglich.
wünschten Standard, ist für eine Ladestation
mit einer genormten Ladeeinrichtung gemäß Unterschiedliche Steckertypen
IEC 61851, das sogenannte „Electrical Vehicle
Supply Equipment” (EVSE) vorgeschrieben. Wie bereits beschrieben, kann das La-
Dazu gehört PWM-Kommunikation, Fehler- den eines Elektrofahrzeugs abhängig
und Überstromschutz, Abschaltung beim vom Lade-Mode mit unterschiedlichen
Netzausfall sowie eine spezifische Lade- Steckertypen vorgenommen werden. Für
steckdose16. Elektrofahrzeuge wurden spezielle, in der
Übersicht verschiedener Steckertypen
Normung fest im SAE J1772/2009-Standard Aktuell hat sich nach einhelliger Meinung
verankert und somit der dortige Standard der Typ 2-Stecker als europaweite Lösung
für ein kabelgebundenes System. Der Typ durchgesetzt, da dieser unmittelbar in einer
1-Stecker besitzt fünf Kontakte, zwei Kon- entsprechenden EU-Richtlinie empfohlen
takte für einphasigen Wechselstrom, zwei wird, ebenso wie durch wichtige Automo-
Kontakte für Signale und ein Erdungskon- bil- und Energiewirtschaftsgremien 17,18,19,20.
takt. Neben dieser japanischen/amerikani-
schen Lösung existieren zwei europäische 17 Pressemitteilung ‚Die Lösung für Europa: Typ 2 Ladesteckdose mit
oder ohne Shutter‘, Fa. Mennekes, 2012
Varianten. Der in Deutschland entwickelte
18 Facilitating e-mobility: EURELECTRIC views on charging infrastruc-
Ladeanschluss nach Mode 3 Typ 2-Stecker (nach seinem maßgeblichen
ture, EURELECTRIC, 2012
Entwickler auch „Mennekes-Stecker“) bildet 19 Position and recommendations for the standardization of the
16 Presseinformationen „Elektrofahrzeuge einfach und sicher laden
IEC-Norm 62196 beschriebene Steckertypen dabei heute den europäischen Standard, charging of electrically chargeable vehicles, ACEA, 2011
– auch im Mode 2“, Fa. Mennekes, 2012 entwickelt. Genauer in IEC-62196-2 werden er ist in der IEC 62196-2 beschrieben. Der 20 Richtlinie des Europäischen Parlamentes und Rates über den Auf-
17 Übersicht Technik Übersicht Technik 18
Parameter AC Induk. DC
Ladeleistung (kW) 3,7 11 22 44 3,7 11
19 Übersicht Technik Übersicht Technik 20
EURELECTRIC)25,26, ebenso wie eine Emp-
fehlung durch die EU-Kommission analog
zum AC-Laden für das Combo-2 System27
zur zukünftigen Verwendung, wurden in
der Vergangenheit ausgesprochen. Ein Vor-
teil des CCS- gegenüber dem CHAdeMO-
System ist, dass im Fahrzeug nur noch ein
kombiniertes Inlet benötigt wird, sobald der
CCS-Inlet (Combo 2) für oben AC- und unten DC-Ladung Nutzer sowohl DC-Schnellladung, als auch
langsamere AC-Ladung (bzw. auch DC-Low)
nach Typ2 mit den Schnellladepins für das nutzen möchte. Beim CHAdeMO-System
DC-Laden kombiniert. Für den amerikani- wäre neben dem dazugehörigen DC-Inlet
schen Raum ist das Inlet entsprechend zu noch ein zweites separates Inlet (z.B. für
IEC62196-Typ 1 kompatibel und heißt dann AC-Ladung mit Typ 2) nötig. Dieses kann
Combo 1. Dabei unterscheiden sich letzt- künftig mutmaßlich Kosten sparen und die
endlich nur die Steckerformen, sodass eine Handhabung vereinfachen28,29. Ein weiterer DC-Schnellladung mit Typ 2
große technische Übereinstimmung erzielt Vorteil ist, dass das CCS potenziell für hö-
werden kann. here Ladeleistungen (bis 170kW) mit dem
aktuellen Stecker geeignet ist, während der
Mit Hilfe des CCS sind zwei verschiedene CHAdeMo-Stecker bereits in seiner Ladelei-
Lademöglichkeiten möglich, nämlich die DC- stung ausgereizt ist.
Low-Ladung (z.B. 80 A, bis 38 kW) und die
DC-High-Ladung (z.B. 200 A, 170 kW). Die Die Anzahl der bereits aufgebauten CCS-
DC-Low (langsamere) Ladung erfolgt auf Ladestationen ist gegenüber den CHAde-
Basis des Typ 2-Steckers. Die DC-High, also Mo-Stationen in Europa weitaus geringer,
schnellere Gleichstromladung, erfolgt auf in Deutschland existieren im Moment eine
Basis des Typ 2-Combo. Handvoll CCS-Stationen in den laufenden
Forschungsvorhaben. Ein Grund ist mit
Darüber hinaus nutzt das Schnellladesystem
25 ACEA position and recommendations for the standardization of the
für die Kommunikation die gleichen Pins charging of electrically chargeable vehicles, ACEA, 2011
und die Signale werden prinzipiell analog 26 Facilitating e-mobility: EURELECTRIC views on charging infrastruc-
übertragen, die IEC 618151-23 legt dabei ture, EURELECTRIC, 2012
die Stecker und Verwendung der Pins fest 27 Richtlinie des Europäischen Parlamentes und Rates über den Auf-
bau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe, EU Commission, 2013
und die IEC 61851-24 gibt die Kommunika-
28 CENELEC Focus Group on European Electro Mobility, CEN/CENELEC,
tion auf Basis der IEC 15118 vor. Eine Emp- DC-Schnellladung mit CCS auf Basis Typ 2
2011
fehlung zur Verwendung dieses Systems 29 Emerging Electric Vehicle Market & Business Models and Interop-
ab 2017 von mehreren Verbänden (ACEA, erability Standards, CIGRE, 201221 Übersicht Technik Übersicht Technik 22
Komponenten der Ladesäule (z.B. Gehäuse, Standard ist absehbar, für höhere Leistungs- Kreislauf einfach austauschen („aufgela-
Gleichrichter) gemeinsam nutzen zu können klassen ist dieses noch nicht der Fall. dene“ Flüssigkeit würde gegen „genutzte“
und Elektroautos mit beiden Standards la- getauscht). Hierzu laufen bisher jedoch nur
den zu können (Kostenersparnis gegenüber Da der Anwendungsfall induktives Laden Projekte im Laborbetrieb.
separater Installation der 2 verschiedenen (vorerst) nur Einzellösungen und keine für
Typen). den flächendeckenden Praxiseinsatz geeig-
neten Ansätze hergibt, wird er im Folgenden
Das Bild zeigt ein Beispiel für eine CHAde- nicht weiter erläutert.
MO-, CCS- und eine Multistandard-Ladesäule
(CHAdeMO- und CCS-System vereint). >> 1.2.3 BATTERIEWECHSEL- UND
ELEKTROLYTWECHSELKONZEPTE
CHAdeMO-, CCS- und Multistandard-Säule von ABB (© ABB) >> 1.2.2 INDUKTIVES LADEN
Durch einen Batteriewechsel beim Elektro-
Sicherheit, dass dieses System erst nach Beim induktiven (kabellosen) Laden handelt fahrzeug können ähnlich schnelle Tankvor-
dem CHAdeMO-System entwickelt wurde. Die es sich um ein Konzept, bei dem die Ener- gänge erreicht werden wie beim Betanken
seit kurzem auf dem Markt befindlichen E- gie berührungslos in das Elektrofahrzeug eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor.
Automodelle deutscher (und anderer) OEMs übertragen wird. Prinzipiell vergleichbar ist Zu diesem Konzept existieren verschiedene
wie z.B. VW E-Up, E-Golf oder BMW i3 werden dieses mit dem Laden einer elektrischen theoretische Ansätze und das Unternehmen
eine entsprechende CCS-Schnittstelle vorse- Zahnbürste, jedoch mit wesentlich höherer „betterplace“ hat als erstes versucht, dieses
hen. Für die Zukunft ist also mit einer stark Leistung. Diese Technik befindet sich im Konzept im Sinne eines betriebswirtschaft-
steigenden Verbreitung des CCS-Systems Bereich der Elektrofahrzeuge momentan lich erfolgreichen Modells umzusetzen. Aus
gegenüber dem CHAdeMO-System, zumin- noch in der Forschung, während sie in verschiedenen Gründen konnte sich dieses
dest in Deutschland, zu rechnen. Jedoch nur anderen Industriebereichen (z.B. automa- Konzept jedoch bisher nicht durchsetzen
vorausgesetzt, eine DC-Schnellladetechnik tisierte, induktiv ladende Flurfahrzeuge) und genießt nach wie vor ein Nischendasein.
wird fahrzeugseitig auch standardmäßig an- bereits jahrelang erprobt ist. Untersucht Ebenso wie das induktive Laden steht der
geboten. Denn die bisher verkauften Modelle wird das Konzept z.B. im Verbund von Batteriewechsel somit nicht im Fokus der
sind bisher nur als Option bzw. gegen Auf- Siemens und BMW31 oder von VW im Pro- folgenden Überlegungen. Ebenso verhält es
preis CCS-ladefähig. jekt W-Charge bzw. im Forschungsprojekt sich mit einem Elektrolytwechsel. Die „Batte-
InterOp (Interoperables Induktives Laden), rie“ eines Elektrofahrzeuges könnte hierbei
Vermehrt werden auch kombinierte Lösun- bei dem deutsche Mittelständler aktiv sind. durch Tanks mit Elektrolytflüssigkeit (flüssi-
gen mit CCS- und CHAdeMO-Steckern an ei- Im Bereich der Normung herrscht lediglich ges Material mit beweglichen Ionen) ersetzt
ner DC-Schnellladesäule angeboten. Eine sol- im Leistungsbereich bis 3,7 kW Konsens in werden. In einer Reaktionseinheit kann che-
che Lösung ist z.B. für ein Fernverkehrsnetz den Abstimmungsgremien und ein dortiger misch Energie erzeugt werden und diese
der Niederlande mit einer flächendeckenden z.B. zum Antrieb des Fahrzeuges genutzt
ca. 200 Ladestationen mit CCS/ CHAdeMO/AC-Unterstützung, Pro- werden. Prinzipiell ähnelt diese Technologie
Infrastruktur geplant30. Vorteil ist, hier einige jekt Fastned
der Brennstoffzelle. Die Elektrolytflüssigkeit
31 Abschlussbericht Kontaktloses Laden von batterieelektrischen
30 Landesweites Schnellladenetz für EV entlang der Autobahnen, Fahrzeugen, BMW/Siemens 2011 ließe sich ähnlich wie beim Tanken in einem23 Interoperabilität von Ladeinfrastruktur 24
>> 2. INTEROPERABILITÄT VON
LADEINFRASTRUKTUR
>> 2.1. INTEROPERABILITÄT — ÜBERSICHT ein Grund warum die ausgebaute Infrastruk- laden kann. Doch was bedeutet dieser Begriff frastruktur und für zukünftig aufgebaute
tur heterogen ist, sind die unterschiedlichen der Interoperabilität genau? Zur Erläute- Infrastruktur besteht hinsichtlich dieser
>> 2.1.1 EINLEITUNG — ZUGANG ZUR Infrastrukturanbieter mit unterschiedlichen rungen des Begriffes sind in der Info-Box Definitionen die Forderung, dass diese un-
INFRASTRUKTUR NOCH NICHT EINHEITLICH angebotenen Lösungen. Die Aktivitäten in dazu zwei Definitionen angeführt. Die erste tereinander vernetzt ist und die technischen
den entsprechenden Normungsgremien zur entspricht der klassischen Ursprungsdefini- Voraussetzungen so erfüllt, dass sie einheit-
Schaffung einheitlicher Standards sind erst tion und beschreibt Interoperabilität als das lich genutzt werden kann. Dabei richtet sich
Interoperabilität – Die Vision in jüngster Zeit aufgenommen worden, teil- Zusammenspiel von technischen Systemen, der Fokus vor allem auf die Themen Zugang
weise sind Normen verabschiedet, teilweise die die Möglichkeit haben, Informationen zur Infrastruktur, Informationsverwaltung/-
aber auch noch nicht final beschieden. Somit auszutauschen und auf Basis derer auch austausch und Abrechnung der geladenen
Ein Elektroauto-Nutzer kann mit seinem herrschen in den Ausprägungsmerkmalen miteinander zu agieren. Die zweite ist etwas Strommenge oder der Ladezeit beziehungs-
Fahrzeug an einem freien Ladepunkt im- der Infrastruktur noch viele Freiheitsgrade. umfangreicher und beschreibt, dass dieses weise allgemein die Nutzung der Ladein-
mer und überall laden. Und schlussendlich konnte ein allgemein Thema einen nicht zu unterschätzenden frastruktur durch einer Nutzer. Die Vernet-
gültiges Geschäftsmodell für Ladeinfrastruk- Aspekt aus Nutzersicht darstellt — ebenso zung von Ladeinfrastruktur zum Zwecke
tur aus Betreibersicht noch nicht gefunden wie wir die Interoperabilität der Ladeinfra- der interoperablen Nutzbarkeit kann über
Der Aufbau öffentlicher Infrastruktur für werden, was eine Vereinheitlichung zusätz- struktur als aus Nutzersicht zwingende Vor- Roamingplattformen realisiert werden (s.
das Laden von Elektrofahrzeugen schreitet lich erschwert. aussetzung auf dem Weg zu einem Markt für Kap 2.1.6). Alternativ können umfangreiche
stetig voran, deutschlandweit sind bereits Elektrofahrzeuge ansehen. Vorgaben und Standards (z. B. Datenfor-
über 2000 öffentliche Ladesäulen instal- Dazu ist zu erwähnen, dass während des mate, Schnittstellen, Kommunikationspro-
Für die eingangs erwähnte, im Moment
liert. Auch künftig ist davon auszugehen, Ladevorgangs eine direkte Verbindung tokolle) die Voraussetzungen schaffen, die
noch recht heterogen aufgebaute Ladein-
dass bei einer weiteren Verbreitung von E- zwischen Elektrofahrzeug und Ladeinfra-
Fahrzeugen die Zahl an installierten öffent- struktur besteht. Somit sind die beidersei-
lichen oder halböffentlichen Ladepunkten tigen Anforderungen zu berücksichtigen.
Was bedeutet Interoperabilität?
steigen wird. Daher ist es schon heute, vor Da die Entwicklung des Elektroautos selbst
allem aber auch in der Zukunft von großer im Moment eine sehr dynamische ist und
Definition I: The ability of two or more systems or components to exchange information and
Bedeutung, dass die Infrastruktur unter- sich ebenfalls noch viele Bereiche in der
to use the information that has been exchanged.
einander kompatibel ist. In der derzeitigen Standardisierung befinden, genauso wie
IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology; IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), 1990
Situation ist dies jedoch noch nicht der Fall. einzelne Themen noch offen sind, ist dies
Das ergibt sich aus dem Umstand, dass viele mit ein Grund, warum noch nicht von ei-
umgesetzte Förderprojekte in der Elektro- ner einheitlichen Infrastruktur gesprochen Definition II: Als technische Interoperabilität bezeichnet man die Fähigkeit zur direkten Zusam-
mobilität die verschiedenen Lösungen noch werden kann. menarbeit von verschiedenen Entitäten und Austauschbarkeit mit verschiedenen Entitäten,
testen und evaluieren, da sich hinsichtlich was mittels gemeinsamer, in der Regel offener Standards und/oder Normen ermöglicht werden
der Ladeinfrastruktur zum größten Teil auf >> 2.1.2 WAS BEDEUTET INTEROPERABILITÄT? soll. Interoperabilität ist die Basis für konsumentenfreundliche Massenmärkte. Offene Stand-
Neuland bewegt wird. Es existieren unter- ards bilden dazu eine Voraussetzung. Interoperabilität erfordert wachsende Bereitschaft zur
schiedliche Infrastrukturbetreiber mit ganz Wie im Leitsatz eingangs erwähnt, ist die Abstimmung.
unterschiedlicher Herkunft (vom Energiever- Vision bei einer interoperablen Nutzung Prof. Dr. K. Illgner-Fehns, Netze, Dienste, Endgeräte - Interoperabilität und Standardisierung als Basis künftiger Entwicklungen,
sorger über eine Kommune bis hin zu rein von Ladeinfrastruktur, dass ein Elektroauto- Bundesnetzagentur/Institut für Rundfunktechnik
privatwirtschaftlichen Unternehmen). Auch Nutzer jederzeit an einer freien Ladesäule25 Interoperabilität von Ladeinfrastruktur Interoperabilität von Ladeinfrastruktur 26
Ladeinfrastruktur auch ohne übergeordnete dedauer) zahlt. Dieses System ermöglicht >> 2.1.4 ZUGANGSFORMEN
Plattform zu vernetzen. dem Nutzer einen diskriminierungsfreien Szenario Interoperables Laden
Zugang zur Ladeinfrastruktur, ist laut den Als Ladepunkt kann ebenso eine einfache
>> 2.1.3 INTEROPERABILITÄT VERSUS eingangs aufgeführten Definitionen aber Steckdose dienen, wie auch ein Ladepunkt
Der E-Autofahrer besitzt ein Authentifi-
DISKRIMINIERUNGSFREIHEIT nicht interoperabel. Im Rahmen dieses Leit- einer extra für die Ladung von E-Fahrzeu-
zierungsmedium eines Anbieters, hat mit
fadens liegt der Fokus auf der Interoperabi- gen vorgesehenen Ladesäule oder Wallbox.
diesem aber auch Zugang zur LIS anderer
In den Diskussionen über eine für jeden nutz- lität, da von der These ausgegangen wird, Während an einem einfachen Ladepunkt
Anbieter, da diese beispielsweise Bestand-
bare Ladeinfrastruktur wurde häufig nicht dass eine zukunftsfähige Ladeinfrastruktur im Sinne einer reinen Steckdose (oftmals
teil eines übergeordneten Roaming-Netz-
trennscharf zwischen den Begriffen inter- vernetzt sein sollte. im privaten Raum anzutreffen) meist keine
werkes ist.
operabler Zugang und diskriminierungsfrei- Authentifizierung zu erfolgen hat, ist dies bei
er Zugang zur Infrastruktur unterschieden, Ladesäulen oder Wallboxen im öffentlichen
bzw. die Begrifflichkeiten hinsichtlich ihrer Szenario Diskriminierungsfreies ist grafisch noch einmal auf dem folgenden bzw. halböffentlichen Raum in der Regel der
Bedeutung vermischt, weshalb ein Arbeits- Laden Bild (S. 29) dargestellt. Ersichtlich ist, dass Fall. Im Sinne der hier behandelten Themen
ergebnis der entsprechenden AG der Be- es zwischen den Merkmalen interoperabel/ einer intelligent vernetzten Infrastruktur
gleitforschung war, diese Begriffe und deren Ein E-Autofahrer aus Stadt A auf der Durchrei- nicht interoperabel und diskriminierungsfrei/ ist eine Authentifizierung des Nutzers am
Bedeutung für sich eindeutig zu definieren. se kann sein Auto unkompliziert an Ladesäu- nicht diskriminierungsfrei unterschiedliche genutzten Ladepunkt erforderlich, der ihn
len in Stadt B laden, obwohl dieser keine Abstufungen geben kann. zur Ladung berechtigt. Eine klare Zuordnung
Es ist nämlich grundsätzlich auf unterschied- vertragliche Bindung mit dem LIS-Betreib- eines Nutzers zum Ladevorgang ist schon
liche Art und Weise denkbar, es einem Nutzer er hat. Bestenfalls kann der Autofahrer dies
Die Merkmale Interoperabilität und Diskri- allein aus der Sicht eines Betreibermodells
zu ermöglichen, an jeder Ladesäule laden im EU-Raum sogar grenzüberschreitend
minierungsfreiheit können grundsätzlich erforderlich, damit künftig eine Abrechnung
zu können, ohne vorher einen Aufwand (z.B. per EC-Kartenzahlung).
unterschiedlich ausgeprägt sein und sind der einzelnen Nutzer möglich ist.
geleistet zu haben (z.B. eine frühzeitige oftmals in ihrem Grad gegensätzlich. Als
Anmeldung bei der Ladesäule, bevor diese Beispiel kann das erwähnte Frankfurter Ein Ladevorgang an Ladesäulen mit Au-
erreicht wird, oder der Abschluss eines Ver- Sonderlösungen wie das genannte Projekt, Modell dienen, das als Insellösung absolut thentifizierungspflicht kann erst nach der
trags beim Ladesäulenbetreiber um diese können hierzu gegebenenfalls eine sinnvolle diskriminierungsfrei agiert. Es ist jedoch erfolgten Identifikation des Nutzers star-
nutzen zu können). Dies kann beispielswei- Ergänzung darstellen, bilden jedoch nicht nicht interoperabel. Gleichzeitig weisen in ten. Meist ist die Authentifizierung dabei
se über autarke Ladeinfrastruktursysteme die Basis für eine zu erwartende künftige der Regel Projekte mit einer hohen Inter der allererste Schritt vor dem Stecken
erreicht werden, die den Zugang über eine Ladeinfrastruktur. Diskriminierungsfrei zu operabilität meist eine verhältnismäßig ge- des Ladesteckers (z.B. zur Entriegelung
Direktbezahlmöglichkeit bieten (z.B. Bezah- nutzende LIS war vor allem zu Beginn — ringe Diskriminierungsfreiheit auf. Dies wäre der Steckvorrichtung am Ladepunkt). Zur
lung ähnlich eines Parkautomaten), jedoch beispielsweise bei einigen Projekten in der zum Beispiel bei LIS-Betreibern der Fall, die Identifizierung des Nutzers an der Lade-
in der Regel nicht über Informationssysteme ersten Phase der Modellregionen — im Fo- zwar an eine Roaming-Plattform angebun- säule gibt es dabei die in der Tabelle (S.
mit anderen Ladeinfrastrukturen vernetzt kus, während viele neue Projekte auf eine den sind, bei denen man sich jedoch vor 30) dargestellten unterschiedlichen Mög-
sind. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist das interoperabel vernetzte Ladeinfrastruktur einer vorherigen Nutzung der Infrastruktur lichkeiten.
sogenannte „Frankfurter Modell“, in dem abzielen. anmelden (oftmals vertraglich) müsste und
die Ladesäule mit einem Parkautomaten nach z.B. dem Aushändigen einer RFID-Karte Grundsätzlich erklärungsbedürftig könn-
kombiniert ist, an dem man direkt für den Die Abgrenzung zwischen diskriminierungs- zur Nutzung der LIS berechtigt wäre. ten an dieser Stelle die beiden Begriffe
getankten Strom (bzw. viel mehr für die La- freier und interoperabler Ladeinfrastruktur RFID und PLC sein.27 Interoperabilität von Ladeinfrastruktur Interoperabilität von Ladeinfrastruktur 28
Per RFID-Karte oder anderer NFC (Near Field Com- man von PLC in Zusammenhang mit Ladein-
munication)-Technik frastruktur, so ist in der Regel die Kommuni-
kation des Fahrzeugs mit der Ladesäule nach
Per Bargeld
der Norm ISO 15118 gemeint. In dieser Norm,
Per EC-Karte von der Teile bereits veröffentlicht sind und
Per Handy/Telefon: über eine SMS, über eine weitere künftig veröffentlicht werden, ist
Handy-App, über eine Hotline ein intelligentes Laden beschrieben, was
vor allem perspektivisch dem Gedanken des
Per Internetseite
„Smart Grids“ Rechnung tragen soll.
Per Powerline-Communication (PLC)
Übersicht verschiedener Identifikationsvarianten für den Ladepunkt
Darunter kann ein Energienetzwerk verstan-
den werden, welches das Verbrauchs- und
RFID steht für Radiofrequenz - Identifikation, Einspeiseverhalten aller Marktteilnehmer
was vereinfacht Identifizierung per Funk, die mit ihm verbunden sind, integriert. Es
also mit Hilfe von elektromagnetischen Wel- sichert ein ökonomisch effizientes, nach-
len, heißt. Es ermöglicht das kontaktlose haltiges Versorgungssystem mit niedrigen
Speichern und Auslesen von Daten. Alle Verlusten und hoher Verfügbarkeit33. Elek-
RFID-Systeme bestehen aus einem Trans- tromobilität kann hier durch gesteuerte
ponder und einem Erfassungs- bzw. Lesege- Lade- und Rückspeisevorgänge von Strom
rät. Der Transponder ist ein elektronischer in die Traktionsbatterie theoretisch einen
Datenspeicher. Wenn der Transponder in den Beitrag zur Netzstabilität und Glättung von
Empfangsbereich des Lesegerätes kommt, Lastspitzen im Energienetz leisten, was in
wird eine wechselseitige Kommunikation der Wissenschaft und in den Forschungsab-
ausgelöst. Dazu verfügen beide Geräte über teilungen der Energiekonzerne ein vieldisku-
Kopplungselemente in Form von Antennen. tiertes Thema ist. Zum gesteuerten Laden
Der Energie- bzw. Datenaustausch erfolgt von Elektrofahrzeugen und der Auswirkung
durch magnetische oder elektromagnetische auf das Stromnetz laufen aktuell bereits For-
Wellen32. schungsprojekte. Es ist heute noch schwer
absehbar, wann Elektrofahrzeuge als Teil
Powerline-Communication ist zunächst ein- eines solch intelligenten und vernetzten
mal der Oberbegriff für die Übertragung Energiesystems fungieren werden.
von Daten über stromführende Kabel, die
also parallel zur Energieversorgung auch zur Bestandteil der Norm 15118 ist, dass sich das
Datenübertragung genutzt werden. Spricht Fahrzeug selber über PLC an der Ladesäule
32 RFID Radiofrequenz-Identifikation - Was ist das? - Informations-
Unterscheidung von Merkmalen interoperabler und nicht interoperabler Infrastruktur und Einteilung unterschiedlicher Zugangsformen broschüre, Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz, 33 Smart Grids in Deutschland - Handlungsfelder für Verteilnetzbetrei-
hinsichtlich diskriminierungsfreiem Zugang Rheinland-Pfalz, 2010 ber auf dem Weg zu intelligenten Netzen, BDEW (Hrsg.), ZVEI, 201229 Interoperabilität von Ladeinfrastruktur Interoperabilität von Ladeinfrastruktur 30
identifizieren kann, beispielsweise indem eine zeitbasierte Ladeinfrastrukturbenut- einfachste Form der Nutzung; hohe Auslastung der Infrastruktur; bei höherer Verbrei-
zwischen Auto und Ladesäule elektronische zungsgebühr, eventuell mit progressiver Flatrate
tung von E-Fzg ungeeignet
Zertifikate ausgetauscht werden, die jeweils Steigerung oder mit nächtlichem gebüh-
eindeutig zugeordnet werden können. Es renfreien Zeitfenster, erweisen. Pauschale für Einheitlicher Betrag (Servicegebühr) für Ladevorgang; unabhängig der Energie-
entfällt so eine der anderen Authentifi- Nutzung menge; geringere Nutzung als Flatrate
zierungsformen, wie beispielsweise RFID. Die Kommunikation zwischen Ladestation, Abrechnung der Besonders aufwändig wegen Anforderungen aus dem EnWG, Eichrecht, Datenschutz/
Das Auto ist nach der Behandlung interner Netz und Abrechnungsstelle kann ebenfalls Energiemenge IT-Systeme
Prozessschritte nach dem Stecken an der über verschiedene Kanäle laufen. Dazu ge-
Ladesäule quasi sofort ladebereit („plug hören gängige Mobilfunkstandards (GSM, Abrechnung von Zeit „Park&Charge“, Laden als Zusatzleistung rechtfertigt höhere Parkgebühren
and charge“). UMTS) sowie eigene oder bestehende Funk-
und Datennetzwerke bzw. Internetverbindun- Unterschiedliche Abrechnungsmöglichkeiten
>> 2.1.5 ABRECHNUNGSFORMEN gen. Eine PLC-Anbindung wäre prinzipiell
ebenfalls möglich. Neben den technischen Stromvertrag gekoppelt, den der Nutzer mit für einen Infrastruktur-Nutzer die Möglich-
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, wie Aspekten gilt es bei personenbezogenen dem Betreiber schließt, so wird oftmals eine keit in einem Netzwerk aus kooperieren-
die Ladepunktnutzung abgerechnet werden Abrechnungssystemen umfangreiche da- RFID-Karte zum jeweiligen Vertrag ausgege- den Partnern zu laden, sobald er bei einem
kann. Ohne näher auf mögliche Geschäfts- tenschutzrechtliche Bestimmungen zu be- ben, die der Nutzer zur Identifizierung an Partner dieses Netzwerkes laden kann. Das
modelle in diesem Zusammenhang einzu- achten, wie sie z. B. im deutschen Eichrecht der Infrastruktur einsetzen kann. Die Ab- Roamingverfahren bietet mit Hilfe eines Au-
gehen, bestehen grundsätzlich die in der festgelegt wurden. Hier ist auch vorgeschrie- rechnung erfolgt dann in der Regel direkt thentifikationsmediums (z.B. RFID-Karte)
Tabelle „Unterschiedliche Abrechnungsmög- ben, dass die bezogene und zu bezahlende über den (Strom-)Vertrag, z.B. quartalsweise. Zugang zu den Ladepunkten verschiedener
lichkeiten“ genannten Optionen34,35. elektrische Energie an einer öffentlichen Ladeinfrastrukturbetreiber. Die Roaming-
Ladestation durch den Nutzer nachprüf- >> 2.1.6 INTEROPERABILITÄT UNTER ROAMING- partner unterzeichnen einen Vertrag, in
Welches Modell letztendlich von einem bar sein muss. In den Ladestationen sind PLATTFORMEN dem der Roamingfall geregelt ist. Zu die-
Betreiber der Infrastruktur gewählt wird, somit geeichte Stromzähler notwendig, in sem gehören neben anderen Aspekten die
sollte stark von Standort und Auslastung Verbindung mit einer beweissicheren Da- Grundsätzlich lässt sich öffentliche Infra- Regelungen zu Geld-und Datenströmen, zu
abhängen. Allgemein bestehen hinsichtlich tenübertragung37. struktur (bis auf kostenlose Ladung) bei technischen Anforderungen sowie zum Da-
des Stromtankens im öffentlichen Raum Zugang und Abrechnung in Direktbezahl- tenschutz.
verschiedene ordnungsrechtliche Fragestel- Wie im Einzelfall die Abrechnung gestaltet systeme oder Ladeinfrastruktur mit einer
lungen, die in anderen Publikationen auf- ist, hängt auch immer stark mit der Frage Anbindung an übergeordnete Systeme, z.B. Eine kostenseitige Betrachtung der unter-
gegriffen werden36. Als ein vorübergehend zusammen wie der Zugang geregelt ist Roamingplattformen, einteilen. Eine Kombi- schiedlichen Systeme (Direktbezahlung, Roa
sinnvoller Ansatz könnte sich zum Beispiel (siehe auch die folgenden Praxisbeispiele nation ist ebenfalls möglich, wenn Infrastruk- mingverfahren) wird nicht vorgenommen,
in Kapitel 2.2). Ist zum Beispiel die Nutzung tur an solch eine Plattform angebunden ist, da aus den Arbeitsgruppen heraus keine
34 Sim eMobile-City. Die optimale Ladeinfrastruktur in einer Stadt; einer Ladesäule eines Anbieters mit einem als Alternative für Zugang und Abrechnung einheitliche Meinung vorherrscht, welches
M. Günther, SWM-Versorgungs GmbH, 2011 aber ebenso die direkte Zahlung ermöglicht. System zu bevorzugen ist. Im Zuge der im
35 Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum - Herausforderungen & 37 Systemanalyse BWe mobil - IKT- und Energieinfrastruktur für Moment noch (auch in Abhängigkeit unter-
Lösungen. H. Molthan; In: Hornig C; Kasserra, S (Hrsg.): 4. „e-Monday“. innovative Mobilitätslösungen in Baden-Württemberg, Wirtschafts- Der Begriff Roaming kommt ursprünglich schiedlicher Geschäftsmodelle) in der Ent-
Juni 2010, München ministerium Baden-Württemberg (Hrsg.), e-mobil BW GmbH - Lan- aus dem Mobilfunk (siehe auch Box „Analo- wicklung befindlichen Systeme hinsichtlich
36 auch im Rahmen des Begleitforschung-Themenfeldes „Ordnungs- desagentur für Elektromobilität und Brennstoffzellentechnologie,
recht“ sollen diese Themen zukünftig behandelt werden Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO), 2010
gie Roaming im Mobilfunk“). Es beschreibt Zugang und Abrechnung, soll das ThemaSie können auch lesen
