1.1 Ladeeinrichtung
1.1.2 Welche Rolle spielt die Ladeleistung beim Ladevorgang?
1.1.2 Welche Rolle spielt die Ladeleistung beim Ladevorgang?
Die Ladeleistung markiert die maßgebliche Größe in Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der ein E-Lkw geladen werden kann. Sie hängt von der maximalen Leistung der vorhandenen elektrischen Infrastruktur (Ladeeinrichtung und Netzanschluss) auf dem Betriebshof und weiteren Faktoren (Ladezustand der E-Nutzfahrzeug-Batterie, maximale Ladeleistung des Fahrzeuges und Außentemperatur) ab. Die Ladeleistung bestimmt, wie viel elektrische Energie in einem bestimmten Zeitraum von der Ladeeinrichtung an das E-Nutzfahrzeug übertragen wird. Generell gilt: je höher die Ladeleistung, desto schneller die Aufladung.
Beispielhaft bedeutet es bei 200 kW Ladeleistung, dass in einer Stunde 200 kWh Energie bereitgestellt werden können. Die Kapazität von Batterien wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Mit steigender Ladeleistung erhöht sich die Energiemenge, die pro Zeiteinheit geladen werden kann, entsprechend.
Die Ladeleistung kann für die Unternehmen eine relevante Stellschraube sein, um die Einsatzfähigkeit der E-Nutzfahrzeuge hinsichtlich der benötigten Reichweite sicherzustellen. Daher sollte geprüft werden, welche Ladeleistung am Betriebshof notwendig ist, um den täglichen Reichweitenanforderungen der E-Nutzfahrzeuge gerecht zu werden. In der Praxis wird die Ladeleistung häufig in vier Kategorien, den sogenannten Ladeleistungsklassen, dargestellt. Diese lauten:
Normalladen
Normalladen erfolgt mit einer maximalen Ladeleistung von weniger als 22 Kilowatt (kW) und kann mit Hilfe einer AC- oder DC-Ladeeinrichtung realisiert werden. Die Verbindung zum E-Nutzfahrzeug geschieht über einen Typ-2-Stecker bei Verwendung der AC-Ausführung und über einen Combo-2-Stecker (auch CCS-Ladestecker5) bei der DC-Ausführung.
Schnellladen
Beim Schnellladen liegt die Ladeleistung mehr als 22 kW und unter 150 kW. Im Regelfall wird beim Schnellladen mit Gleichstrom über einen CCS-Stecker geladen.6
Hochleistungsladen (HPC – High-Power-Charging)
Das Laden mit einer Ladeleistung von 150 kW oder mehr wird auch als Hochleistungsladen bezeichnet. Diese Ladeprozesse finden aufgrund der hohen Leistung lediglich mit Gleichstrom und über ein Ladekabel mit CCS-Stecker statt, das unter Umständen gekühlt werden muss. In der Praxis werden aktuell Ladeleistungen um die 400 kW erreicht. In einzelnen Erprobungen finden Aufladungen mit bis zu 750 kW statt.
Megawatt-Ladesystem (MCS – Megawatt-Charging-System)
Das Megawatt-Laden, also das Laden mit Leistungen im Bereich ab einem Megawatt (1 MW entspricht 1.000 kW), befindet sich aktuell noch im Normierungsprozess. Technisch sind damit theoretisch Ladeleistungen von bis zu 3,75 MW (bei 1.250 V) bzw. 4,5 MW (bei 1.500 V) möglich, jeweils bei 3.000 A. Erste E-Lkw, die auf den MCS-Standard technisch vorbereitet sind, sollen laut Nutzfahrzeughersteller ab 2025 auf dem deutschen Markt in Serienreife verfügbar sein. Man geht aktuell davon aus, dass Megawatt-Laden aufgrund der hohen Kosten und der notwendigen hohen Netzanschlussleistung nicht auf Betriebsdepots stattfinden wird, sondern überwiegend beim öffentlichen Laden im Fernverkehr und an Verkehrsknotenpunkten Anwendung findet. Der Aufbau von Megawatt-Ladeinfrastruktur gilt als zentrale Voraussetzung für die Langstreckentauglichkeit von E-Nutzfahrzeugen (besonders bei Fahrzeugen der 40-Tonnen-Klasse). Da dieser Leitfaden den Fokus auf den Ladeinfrastruktur-Aufbau auf Depots setzt, wird diese Ladeleistungsklasse im Weiteren nicht näher betrachtet. Informationen zum Laden von E-Nutzfahrzeugen an öffentlichen Ladepunkten finden sich in den Publikationen „Einfach E-Lkw laden. Die User Journey an öffentlichen Ladestationen jetzt und 2030“7 sowie „Einfach laden an Rastanlagen. Auslegung des Netzanschlusses für E-Lkw-Lade-Hubs“8 der Nationalen Leitstelle Ladeinfrastruktur.
Gut zu wissen – Steckertypen
Die Stromübertragung zwischen Ladeeinrichtung und E-Nutzfahrzeug findet über ein Ladekabel mit entsprechendem Ladestecker statt. Abhängig von der Stromart (Wechsel- oder Gleichstrom) und der Ladeleistung gibt es drei verschiedene Steckertypen, die aktuell bzw. zukünftig zum Einsatz kommen.
ÜBERSICHT ÜBER DIE VERSCHIEDENEN LADESTECKER
Typ-2-Stecker
EU-weit einheitlicher Standard-Steckertyp, der Laden mit Wechselstrom (AC) bis 22 kW Leistung ermöglicht.
CCS-Stecker
Der CCS-Stecker besteht aus dem Typ-2-Stecker (im oberen Teil), der durch zwei Kontakte zum Übertragen von Gleichstrom ergänzt wurde. Dieser Steckertyp ermöglicht eine Ladeleistung in der Praxis von 400 kW.
MCS-Stecker
Weltweit einheitlicher, in der Entwicklung befindlicher Standard-Steckertyp, der Ladeleistungen im Bereich von 1 MW ermöglicht. Die Standardisierung des Steckers wird vsl. im Laufe des Jahres 2025 abgeschlossen sein.
Die Tabelle 1 bietet eine Übersicht über die wichtigsten Rahmendaten zu den vier Ladeleistungsklassen. Um einen Eindruck der ungefähren Ladezeiten bei unterschiedlichen Ladeleistungen zu vermitteln, sind in den letzten beiden Spalten Zeitspannen für die Ladung von 100 kWh (dies entspricht in etwa einer Reichweite von 70 km bei einem 40-Tonnen-E-Lkw9 bzw. rund 125 km bei einem 12-Tonnen-E-Lkw10) und 400 kWh (dies entspricht in etwa einer Reichweite von ca. 250–300 km bei einem 40-Tonnen-E-Lkw bzw. ca. 450–500 km bei einem 12-Tonnen-E-Lkw) Energiemenge beschrieben.11
| Ladeleistungsklassen | Max. Ladeleistung (in Kw) | Steckertyp | Ladezeit von 100 kWh Energiemenge bei maximaler Ladeleistung | Ladezeit von 400 kWh Energiemenge bei maximaler Ladeleistung |
|---|---|---|---|---|
| Normalladen | ≤ 22 | Typ 2, CCS | 4,5-5h | Mehr als 18h |
| Schnelladen | > 22 bis < 150 | CSS | Rund 1h | 2-3h |
| Hochgeschwindigkeitsladen | ≥ 150 bis < 400 | CCS | Rund 30 min bei einer Ladeleistung von 350 kW | Rund 1,5 h bei einer Ladeleistung von 350 kW |
| Megawatt-Laden | ~ 1.000 | MCS | Abhängig von zukünftiger Ausgestaltung; wahrscheinlich weniger als 30 min | Abhängig von zukünftiger Ausgestaltung; wahrscheinlich weniger als 45 min |
12: Aktuell ist eine Ladeleistung von rund 400 kW eine gängige Größe beim Hochgeschwindigkeitsladen. Höhere Geschwindigkeiten sind zwar theoretisch möglich, aber noch selten im Einsatz.
1.1.2 Welche Rolle spielt die Ladeleistung beim Ladevorgang?
Gut zu wissen – Steckertypen
Die Stromübertragung zwischen Ladeeinrichtung und E-Nutzfahrzeug findet über ein Ladekabel mit entsprechendem Ladestecker statt. Abhängig von der Stromart (Wechsel- oder Gleichstrom) und der Ladeleistung gibt es drei verschiedene Steckertypen, die aktuell bzw. zukünftig zum Einsatz kommen.
ÜBERSICHT ÜBER DIE VERSCHIEDENEN LADESTECKER
Typ-2-Stecker
EU-weit einheitlicher Standard-Steckertyp, der Laden mit Wechselstrom (AC) bis 22 kW Leistung ermöglicht.
CCS-Stecker
Der CCS-Stecker besteht aus dem Typ-2-Stecker (im oberen Teil), der durch zwei Kontakte zum Übertragen von Gleichstrom ergänzt wurde. Dieser Steckertyp ermöglicht eine Ladeleistung in der Praxis von 400 kW.
MCS-Stecker
Weltweit einheitlicher, in der Entwicklung befindlicher Standard-Steckertyp, der Ladeleistungen im Bereich von 1 MW ermöglicht. Die Standardisierung des Steckers wird vsl. im Laufe des Jahres 2025 abgeschlossen sein.
Die Tabelle 1 bietet eine Übersicht über die wichtigsten Rahmendaten zu den vier Ladeleistungsklassen. Um einen Eindruck der ungefähren Ladezeiten bei unterschiedlichen Ladeleistungen zu vermitteln, sind in den letzten beiden Spalten Zeitspannen für die Ladung von 100 kWh (dies entspricht in etwa einer Reichweite von 70 km bei einem 40-Tonnen-E-Lkw9 bzw. rund 125 km bei einem 12-Tonnen-E-Lkw10) und 400 kWh (dies entspricht in etwa einer Reichweite von ca. 250–300 km bei einem 40-Tonnen-E-Lkw bzw. ca. 450–500 km bei einem 12-Tonnen-E-Lkw) Energiemenge beschrieben.11
