Ladestation

Eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, auch Ladestation für Elektrofahrzeuge, Ladestation für Elektrofahrzeuge, Ladestation, Ladestation, ECS (Electronic Charging Station) und EVSE (Elektrofahrzeugausstattung) ist ein Element in einer Infrastruktur, die elektrische Energie für das Aufladen liefert von Elektrofahrzeugen wie Plug-In-Elektrofahrzeugen, einschließlich Elektroautos, Elektrofahrzeugen in der Nachbarschaft und Plug-In-Hybriden. Zu Hause oder am Arbeitsplatz verfügen einige Elektrofahrzeuge über eingebaute Konverter, die an eine normale Steckdose oder eine Steckdose mit hoher Kapazität angeschlossen werden können. Andere erfordern oder können eine Ladestation verwenden, die elektrische Umwandlung, Überwachung oder Sicherheitsfunktionen bietet. Diese Stationen werden auch auf Reisen benötigt, und viele unterstützen ein schnelleres Laden bei höheren Spannungen und Strömen als bei privaten EVSEs. Bei öffentlichen Ladestationen handelt es sich in der Regel um Stromanlagen, die von Elektrizitätsversorgungsunternehmen oder von Einzelhandelsgeschäftszentren bereitgestellt und von vielen privaten Unternehmen betrieben werden.

Ladestationen bieten einen oder eine Reihe von Hochleistungssteckern oder speziellen Steckverbindern, die den verschiedenen konkurrierenden Standards entsprechen. Übliche Schnellladestandards umfassen das kombinierte Ladesystem, CHAdeMO und den Tesla-Supercharger.

Im August 2018 gab es in den Vereinigten Staaten 800.000 Elektrofahrzeuge und 18.000 Ladestationen.

Kontexte
Ladestationen fallen in vier grundlegende Zusammenhänge:

Ladestationen für Privathaushalte: Ein Besitzer eines Elektrofahrzeugs schließt an, wenn er oder sie nach Hause zurückkehrt, und das Auto wird über Nacht aufgeladen. Eine Ladestation für zu Hause hat normalerweise keine Benutzerauthentifizierung, keine Messung und es kann erforderlich sein, eine dedizierte Schaltung zu verdrahten. Einige tragbare Ladegeräte können auch als Ladestationen an der Wand montiert werden.
Gebühren während des Parkens (einschließlich öffentlicher Ladestationen) – ein kommerzielles Projekt gegen Gebühr oder kostenlos, das in Partnerschaft mit den Eigentümern des Parkplatzes angeboten wird. Diese Aufladung kann langsam oder mit hoher Geschwindigkeit erfolgen und ermutigt EV-Besitzer, ihre Autos aufzuladen, während sie die nahegelegenen Einrichtungen nutzen.Dazu gehören Parkstationen, Parkplätze in Einkaufszentren, kleinen Zentren und Bahnhöfen (oder für die eigenen Mitarbeiter eines Unternehmens).
Schnelles Laden an öffentlichen Ladestationen & gt; 40 kW, Reichweite von mehr als 100 km in 10 bis 30 Minuten. Diese Ladegeräte befinden sich möglicherweise in Raststätten, um längere Fahrten zu ermöglichen. Sie können auch regelmäßig von Pendlern in Großstadtgebieten und zum Aufladen verwendet werden, während sie für kürzere oder längere Zeiträume geparkt werden. Übliche Beispiele sind CHAdeMO (ein Unternehmen, das standardisierte Ladegeräte entwickelt und verkauft), das kombinierte Ladesystem SAE und Tesla Superchargers.
Der Akku kann innerhalb von 15 Minuten ausgetauscht oder geladen werden. Ein vorgegebenes Ziel für CARB-Gutschriften für ein Zero-Emission-Fahrzeug erhöht die Reichweite in weniger als 15 Minuten um 200 Meilen. Im Jahr 2014 war dies für das Laden von Elektrofahrzeugen nicht möglich, aber es ist möglich, Elektrobatterieswaps und Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzellen zu verwenden. Es beabsichtigt, die Tankerwartungen von normalen Fahrern zu erfüllen.

Die Batteriekapazität und die Fähigkeit, ein schnelleres Aufladen zu bewältigen, nehmen zu, und die Auflademethoden mussten geändert und verbessert werden. Es wurden auch neue Optionen eingeführt (in kleinem Umfang, einschließlich mobile Ladestationen und Laden über induktive Ladematten). Die unterschiedlichen Bedürfnisse und Lösungen verschiedener Hersteller haben die Entstehung von Standardlademethoden verlangsamt, und 2015 wird die Notwendigkeit der Standardisierung anerkannt.

Überblick

Internationaler Status
Bis Dezember 2012 waren in den USA, Europa, Japan und China rund 50.000 Ladestationen für Nichtwohngebäude im Einsatz. Im August 2014 wurden weltweit 3.869 CHAdeMO-Schnellladegeräte eingesetzt, in Japan 1.978, in Europa 1.181 und in den USA 686, in anderen Ländern 24. Seit Dezember 2013 ist Estland das erste und einzige Land, das den Aufbau eines landesweiten Stromnetzes für Elektrofahrzeuge abgeschlossen hat. 165 Schnellladegeräte sind auf Autobahnen in einer Entfernung von maximal 40 bis 60 km verfügbar. und eine höhere Dichte in städtischen Gebieten.

Im März 2013 gab es in den Vereinigten Staaten 5.678 öffentliche Ladestationen mit 16.256 öffentlichen Ladestationen, von denen sich 3.990 in Kalifornien, 1.417 in Texas und 1.141 in Washington befanden. Bis November 2012 waren in Europa rund 15.000 Ladestationen installiert.

Im März 2013 verfügte Norwegen, das den höchsten Strombesitz pro Kopf hat, über 4.029 Ladestationen und 127 Schnellladestationen. Im Rahmen ihres Engagements für ökologische Nachhaltigkeit hat die niederländische Regierung einen Plan zur Errichtung von über 200 Schnellladestationen (DC-Ladestationen) im ganzen Land bis 2015 initiiert. Der Rollout wird von dem in der Schweiz ansässigen Energie- und Automatisierungsunternehmen ABB und dem niederländischen Startup-Unternehmen Fastned durchgeführt. und wird sich bemühen, den 16 Millionen Einwohnern der Niederlande mindestens alle 50 Kilometer eine Station zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus installierte die E-Laad-Stiftung seit 2009 rund 3000 öffentliche (langsame) Ladepunkte.

Im Dezember 2012 verfügte Japan über 1.381 öffentliche Schnellladestationen, den größten Einsatz von Schnellladegeräten der Welt, aber nur rund 300 langsame Ladegeräte. Im Dezember 2012 verfügte China über 800 langsame Ladestationen und keine Schnellladestationen. Im Dezember 2012 war Japan mit einem Verhältnis von 0,030 das höchste Verhältnis zwischen Schnellladegeräten und Elektrofahrzeugen (EVSE / EV). Die Niederlande hatten das höchste Verhältnis von langsamen EVSE / EV mit mehr als 0,50 Die USA hatten ein langsames EVSE / EV-Verhältnis von 0,20.

In den Hauptstädten Perth und Melbourne gibt es seit September 2013 die größten öffentlichen Ladennetze in Australien. In beiden Städten wurden rund 30 Stationen (7 kW Wechselstrom) errichtet. In anderen Hauptstädten gibt es kleinere Netze.

Im April 2017 berichtete YPF, die staatliche Ölgesellschaft Argentiniens, dass sie 220 Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge in 110 ihrer Tankstellen auf nationalem Territorium installieren wird.

Sicherheit
Obwohl die wiederaufladbaren Elektrofahrzeuge und -ausrüstungen von einer Haushaltssteckdose aus aufgeladen werden können, ist eine Ladestation normalerweise für mehrere Elektrofahrzeuge zugänglich und verfügt über zusätzliche Strom- oder Anschlusserfassungsmechanismen, um die Stromversorgung zu trennen, wenn das Elektrofahrzeug nicht aufgeladen wird.

Es gibt zwei Haupttypen von Sicherheitssensoren:

Stromsensoren, die den Stromverbrauch überwachen und die Verbindung nur aufrechterhalten, wenn der Bedarf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Sensordrähte reagieren schneller, haben weniger Teile zum Versagen und sind möglicherweise weniger aufwendig in Konstruktion und Implementierung. Stromsensoren können jedoch Standardanschlüsse verwenden und bieten Lieferanten die Möglichkeit, den tatsächlich verbrauchten Strom zu überwachen oder aufzuladen.
Zusätzliche physikalische “Sensordrähte”, die ein Rückmeldesignal liefern, wie in den unten genannten SAE J1772- und IEC 62196-Schemata festgelegt, für die spezielle (mehrpolige) Netzstecker erforderlich sind.

Bis 2013 gab es ein Problem, bei dem Blink-Ladegeräte überhitzten und sowohl das Ladegerät als auch das Auto beschädigten. Die Lösung des Unternehmens bestand darin, den maximalen Strom zu reduzieren.

Standards
Die in den USA ansässige SAE definiert das Laden von Stufe 1 als eine Standard-Steckdose mit 120 Volt Wechselstrom, um ein Elektrofahrzeug aufzuladen. Es dauert lange, bis das Auto vollständig aufgeladen ist. Wenn es jedoch nur zum Pendeln oder Kurzstreckenfahren verwendet wird, ist keine vollständige Ladung erforderlich oder kann über Nacht durchgeführt werden.

Das Aufladen mit 240 Volt Wechselspannung ist als Aufladung der Stufe 2 bekannt. Das Aufladen der Stufe 2 ist vergleichbar mit Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern. Ladegeräte der Stufe 2 reichen von Ladegeräten, die in Garagen von Verbrauchern installiert sind, bis zu relativ langsamen öffentlichen Ladegeräten. Sie können eine Elektroautobatterie in 4–6 Stunden aufladen. Ladegeräte der Stufe 2 befinden sich häufig an Zielen, sodass der Fahrer sein Auto während der Arbeit oder beim Einkaufen laden kann. Heimladegeräte der Stufe 2 eignen sich am besten für Fahrer, die ihre Fahrzeuge häufiger benutzen oder mehr Flexibilität benötigen. In vielen Ländern außerhalb Nord- und Südamerikas ist dies die normale Haushaltsspannung.

Das Aufladen der Stufe 3, auch als DC-Schnellladung bezeichnet, unterstützt das Laden von bis zu 500 Volt. Die Organisation CHAdeMO arbeitet daran, Schnellladegeräte zu standardisieren.Ladegeräte der Stufe 3 verwenden einen 480-V-Stecker mit einer Leistung von 62,5 kW (die Spitzenleistung kann bis zu 120 kW betragen und ist je nach Ladung unterschiedlich. Der Tesla-Supercharger ist der in den Vereinigten Staaten am häufigsten vorkommende Typ. [Wann?] Für ein Tesla-Modell S 75 Ein Kompressor kann eine Reichweite von etwa 275 km (170 Meilen) in etwa 30 Minuten oder eine volle Ladung in etwa 75 Minuten hinzufügen. Ab April 2018 gibt Tesla an, dass sie über 1.210 Ladestationen verfügt und das Netzwerk kontinuierlich erweitert.

Eine andere Normungsorganisation, die International Electrotechnical Commission, definiert das Laden in Modi (IEC 62196).

Modus 1 – langsamer Ladevorgang über eine Steckdose (ein- oder dreiphasig)
Modus 2 – langsamer Ladevorgang über eine normale Steckdose, jedoch mit einigen EV-spezifischen Schutzvorrichtungen (z. B. Park & ​​amp; Charge- oder PARVE-Systeme)
Modus 3 – langsames oder schnelles Laden über eine spezielle EV-Mehrfachsteckdose mit Steuerungs- und Schutzfunktionen (z. B. SAE J1772 und IEC 62196)
Modus 4 – Schnellladen mit speziellen Ladegeräten wie CHAdeMO

Es gibt drei Verbindungsfälle:

Fall A ist ein Ladegerät, das an das Stromnetz angeschlossen ist (das Netzkabel ist normalerweise am Ladegerät angeschlossen) und ist normalerweise mit den Modi 1 oder 2 verbunden.
Fall B ist ein Fahrzeugladegerät an Bord mit einem Netzkabel, das sowohl von der Stromversorgung als auch vom Fahrzeug getrennt werden kann – normalerweise Modus 3.
Fall C ist eine dedizierte Ladestation mit Gleichstromversorgung des Fahrzeugs. Das Netzkabel kann fest an der Ladestation angeschlossen sein, wie in Modus 4.

Es gibt vier Steckertypen:

Typ 1 – einphasige Fahrzeugkupplung – entspricht den SAE J1772 / 2009-Spezifikationen für Kfz-Stecker
Typ 2 – ein- und dreiphasige Fahrzeugkupplung – entspricht den VDE-AR-E 2623-2-2-Steckerspezifikationen
Typ 3 – ein- und dreiphasige Fahrzeugkupplung mit Sicherheitsjalousien – entspricht dem Vorschlag der EV Plug Alliance
Typ 4 – Schnellladekoppler – für spezielle Systeme wie CHAdeMO

Für das CCS-Laden (Combined Charging System), für das eine SPS (Powerline Communications) erforderlich ist, werden an der Unterseite der Fahrzeug-Einlässe vom Typ 1 oder Typ 2 und des Ladegeräts zwei zusätzliche Anschlüsse hinzugefügt, um Hochspannungs-Gleichstrom-Ladestationen an die Batterie des Fahrzeugs anzuschließen. Diese sind allgemein als Combo 1- oder Combo 2-Steckverbinder bekannt. Die Auswahl der Einlässe Combo 1 oder Combo 2 ist in der Regel von Land zu Land standardisiert, so dass öffentliche Ladeanbieter keine Kabel mit beiden Varianten einbauen müssen. Im Allgemeinen werden in Nordamerika Fahrzeug-Einlässe der Art Combo 1 verwendet, der größte Teil der Welt verwendet Fahrzeug-Einlässe der Art Combo 2 für CCS.

Wohngebühr

Modus 1: Haushaltssteckdose und Verlängerungskabel
Das Fahrzeug ist über Standardsteckdosen in Wohngebieten an das Stromnetz angeschlossen, die je nach Land üblicherweise mit etwa 10 A ausgelegt sind. Für die Verwendung von Modus 1 muss die elektrische Installation den Sicherheitsvorschriften entsprechen und über ein Erdungssystem verfügen einen Schutzschalter zum Schutz vor Überlastung und einen Schutz vor Erdschluss. Die Steckdosen sind mit Abdeckvorrichtungen versehen, um versehentliche Kontakte zu vermeiden.

Die erste Einschränkung ist die verfügbare Leistung, um die folgenden Risiken zu vermeiden:

Erwärmung der Steckdose und der Kabel nach intensiver Nutzung für mehrere Stunden bei oder nahe der maximalen Leistung (die je nach Land zwischen 8 und 20 A variiert).
Feuer oder elektrische Verletzungsgefahr, wenn die elektrische Installation veraltet ist oder wenn bestimmte Schutzeinrichtungen fehlen.

Die zweite Einschränkung bezieht sich auf die Energieverwaltung der Installation.

Da die Ladebuchse eine Abzweigleitung von der Schalttafel mit anderen Steckdosen (kein dedizierter Stromkreis) teilt, wenn die Summe der Verbräuche die Schutzgrenze (im Allgemeinen 16 A) überschreitet, schaltet der Leistungsschalter aus und stoppt den Ladevorgang.
Modus 2: Haushaltssteckdose und Kabel mit einer Schutzvorrichtung

Das Fahrzeug ist über Steckdosen an das Stromnetz angeschlossen. Das Laden erfolgt über ein einphasiges oder dreiphasiges Netzwerk und die Installation eines Erdungskabels. Eine Schutzvorrichtung ist in das Kabel eingebaut. Diese Lösung ist aufgrund der Besonderheit des Kabels teurer als Modus 1.

Modus 3: Spezifische Buchse in einer dedizierten Schaltung
Das Fahrzeug ist über eine bestimmte Steckdose und einen Stecker sowie einen eigenen Stromkreis direkt mit dem elektrischen Netz verbunden. Eine Steuerungs- und Schutzfunktion ist ebenfalls fest in der Installation installiert. Dies ist der einzige Lademodus, der die geltenden Normen für elektrische Installationen erfüllt. Es ermöglicht auch einen Lastabwurf, so dass elektrische Haushaltsgeräte während des Fahrzeugladens betrieben werden können oder im Gegenteil die Ladezeit des Elektrofahrzeugs optimiert werden können.

Modus 4: Gleichstromverbindung (DC) zum schnellen Aufladen
Das Elektrofahrzeug ist über ein externes Ladegerät mit dem Hauptstromnetz verbunden. Steuer- und Schutzfunktionen sowie das Fahrzeug-Ladekabel sind fest in der Installation installiert.

Infrastruktur
Ladestationen für Elektrofahrzeuge benötigen in entwickelten Ländern möglicherweise nicht viel neue Infrastruktur, weniger als die Bereitstellung eines neuen alternativen Kraftstoffs über ein neues Netz. Die Stationen können das vorhandene ubiquitäre Stromnetz nutzen und das Aufladen von zu Hause ist eine Option. Zum Beispiel haben Umfragen gezeigt, dass mehr als die Hälfte der Hausbesitzer in den Vereinigten Staaten Zugang zu einem Stecker haben, um ihre Autos aufzuladen. Die meisten Fahrten erfolgen lokal über kurze Strecken, wodurch der Ladevorgang während der Fahrt reduziert wird. In den USA sind zum Beispiel 78% der Arbeitswege weniger als 64 km (64 Meilen) Hin- und Rückfahrt. Für längere Fahrten zwischen Städten und Gemeinden ist jedoch ein Netz öffentlicher Ladestationen oder eine andere Methode erforderlich, um die Reichweite der Elektrofahrzeuge über den normalen täglichen Pendelverkehr hinaus zu erweitern. Eine Herausforderung in einer solchen Infrastruktur ist die Nachfrage: Eine isolierte Station entlang einer stark befahrenen Straße kann Hunderte von Kunden pro Stunde erreichen, wenn jedes vorbeifahrende Elektrofahrzeug dort anhalten muss, um die Fahrt abzuschließen. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hatten Verbrennungsfahrzeuge ein ähnliches Infrastrukturproblem.

Ladezeit

BYD e6 Taxi in Shenzhen, China. In 15 Minuten auf 80 Prozent aufgeladen

Solaris Urbino 12 elektrisch, Batterieelektrobus, induktive Ladestation
Die Ladezeit hängt von der Akkukapazität und der Ladeleistung ab. In einfachen Worten, die Ladezeit hängt von der verwendeten Ladestufe ab, und die Ladestufe hängt von der Spannungshandhabung der Batterien und der Ladeelektronik im Auto ab. Die in den USA ansässige SAE definiert Level 1 (Haushalt 120 VAC) als das langsamste, Level 2 (verbesserter Haushalt 240 VAC) in der Mitte und Level 3 (Superladung, 480 VDC oder höher) als das Schnellste. Die Ladezeit der Stufe 3 kann bei einer Gebühr von 80% bis zu 30 Minuten betragen, obwohl es in der Branche einen ernsthaften Wettbewerb gegeben hat, dessen Standard weit verbreitet sein sollte. Die Ladezeit kann nach folgender Formel berechnet werden: Ladezeit = Batteriekapazität / Ladeleistung

Die Batteriekapazität eines voll aufgeladenen Elektrofahrzeugs von Elektrofahrzeugherstellern (wie Nissan) beträgt etwa 20 kWh und bietet damit eine elektrische Autonomie von etwa 100 Meilen.Tesla brachte zunächst das Modell S mit Batteriekapazitäten von 40 kWh, 60 kWh und 85 kWh auf den Markt, wobei letztere eine geschätzte Reichweite von ca. 480 km aufwies. ab Januar 2018 gibt es zwei Modelle, 75 kWh und 100 kWh. Plug-in-Hybridfahrzeuge haben eine Kapazität von etwa 3 bis 5 kWh für eine elektrische Autonomie von 20 bis 40 Kilometern. Der Benzinmotor gewährleistet jedoch die volle Autonomie eines herkömmlichen Fahrzeugs.

Da die Autonomie nur für Elektrogeräte begrenzt ist, muss das Fahrzeug durchschnittlich alle zwei bis drei Tage aufgeladen werden. In der Praxis stecken die Fahrer ihre Fahrzeuge jede Nacht ein und beginnen jeden Tag mit voller Ladung.

Für die normale Ladung (bis zu 7,4 kW) haben Automobilhersteller ein Ladegerät in das Auto eingebaut. Ein Ladekabel wird verwendet, um es an das elektrische Netzwerk anzuschließen, um 230 Volt Wechselstrom zu liefern. Für ein schnelleres Laden (22 kW, sogar 43 kW und mehr) haben sich die Hersteller für zwei Lösungen entschieden:

Verwenden Sie das eingebaute Ladegerät des Fahrzeugs, das bei 230 V einphasig oder 400 V dreiphasig geladen werden kann.
Verwenden Sie ein externes Ladegerät, das Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und das Fahrzeug mit 50 kW (z. B. Nissan Leaf) oder mehr (z. B. 120-135 kW Tesla Model S) auflädt.

Ladezeit für 100 km BEV-Reichweite Netzteil Leistung Stromspannung Max. aktuell
6–8 Stunden Einzelphase 3,3 kW 230 V Wechselstrom 16 A
3–4 Stunden Einzelphase 7,4 kW 230 V Wechselstrom 32 A
2–3 Stunden Drei Phasen 11 kW 400 V Wechselstrom 16 A
1-2 Stunden Drei Phasen 22 kW 400 V Wechselstrom 32 A
20–30 Minuten Drei Phasen 43 kW 400 V Wechselstrom 63 A
20–30 Minuten Gleichstrom 50 kW 400–500 V Gleichstrom 100–125 A
10 Minuten Gleichstrom 120 kW 300–500 V Gleichstrom 300–350 A

Der Benutzer findet das Laden eines Elektrofahrzeugs so einfach wie das Anschließen eines normalen Elektrogeräts; Damit dieser Vorgang jedoch absolut sicher ist, muss das Ladesystem während des Anschlusses und des Ladevorgangs mehrere Sicherheitsfunktionen und einen Dialog mit dem Fahrzeug ausführen.

Kosten
Derzeit gewährt Tesla den Besitzern der Modelle S und X ein Aufladeguthaben, das 400 kWh kostenlos zur Verfügung stellt. Nach Verwendung dieses Guthabens müssen Fahrer, die Tesla Superchargers verwenden, pro kWh zahlen. Der Preis liegt in den USA zwischen 0,06 und 0,26 USD pro kWh. Der Vorteil von Tesla-Kompressoren ist, dass sie nur von Tesla-Fahrzeugen verwendet werden können. Andere Ladungsnetzwerke sind für Nicht-Tesla-Fahrzeuge verfügbar. Das Blink-Netzwerk von Ladegeräten verfügt sowohl über Level-2- als auch über DC-Schnellladegeräte und berechnet separate Tarife für Mitglieder und Nichtmitglieder. Ihre Preise bewegen sich zwischen 0,39 und 0,69 USD pro kWh für Mitglieder und zwischen 0,49 und 0,79 USD pro kWh für Nichtmitglieder, je nach Standort. Das ChargePoint-Netzwerk verfügt über kostenlose Ladegeräte und kostenpflichtige Ladegeräte, die die Fahrer mit einer kostenlosen Mitgliedskarte aktivieren. Die Preise der bezahlten Ladestationen basieren auf den lokalen Tarifen (ähnlich wie bei Blink). Andere Netze verwenden ähnliche Zahlungsmethoden wie typische Tankstellen, bei denen mit Bargeld oder Kreditkarte pro kWh Strom bezahlt wird.

Einsatz öffentlicher Ladestationen
Gegenwärtig werden Ladestationen von Behörden, kommerziellen Unternehmen und einigen wichtigen Arbeitgebern installiert, um den Markt für Fahrzeuge zu fördern, die alternative Kraftstoffe für Benzin und Dieselkraftstoffe verwenden. Aus diesem Grund werden die meisten Ladestationen derzeit kostenlos oder für Mitglieder bestimmter Gruppen ohne erheblichen Aufpreis zur Verfügung gestellt (z. B. durch eine kostenlose “Mitgliedskarte” oder einen digitalen “Tagescode” aktiviert).

Standorte
Ladestationen sind vorhanden und werden benötigt, wenn auf der Straße Parkplätze, an Taxiständen, auf Parkplätzen (an Arbeitsplätzen, Hotels, Flughäfen, Einkaufszentren, Lebensmittelgeschäften, Schnellrestaurants, Kaffeehäusern usw.) vorhanden sind auch an den Arbeitsplätzen, in Einfahrten und Garagen zu Hause. Bestehende Tankstellen können auch Ladestationen enthalten. Ab 2017 wurden Ladestationen für unzugänglich, schwer zu finden, außer Betrieb und langsam kritisiert. Dadurch wird die EV-Ausdehnung reduziert. Gleichzeitig fügen mehr Tankstellen EV-Ladestationen hinzu, um die steigende Nachfrage der EV-Fahrer zu befriedigen.

Fahrzeug- und Ladestationsprojekte und Joint Ventures
Hersteller von Elektrofahrzeugen, Ladeinfrastrukturanbieter und Regionalregierungen haben zahlreiche Vereinbarungen und Projekte zur Förderung und Bereitstellung von Elektrofahrzeugnetzwerken öffentlicher Ladestationen getroffen.

Die EV Plug Alliance ist eine Vereinigung von 21 europäischen Herstellern, die eine alternative Verbindungslösung vorschlägt. Das Projekt sieht die Einführung einer IEC-Norm vor und die Einführung einer europäischen Norm für die Anschlusslösung mit Steckdosen und Steckern für die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen. Mitglieder (Schneider Electric, Legrand, Scame, Nexans usw.) argumentieren, dass das System sicherer ist, weil sie Rollläden verwenden. Allgemeiner Konsens ist, dass die IEC 62196 und IEC 61851-1 bereits für die Sicherheit gesorgt haben, indem sie Teile berührungslos machen, wenn sie berührt werden.

Batteriewechsel
Eine Batteriewechselstation (oder -wechselstation) ist ein Ort, an dem eine entladene Batterie oder ein Batteriepack eines Fahrzeugs sofort gegen eine vollständig geladene Batterie ausgetauscht werden kann, wodurch die Wartezeit entfällt, die das Warten auf das Laden der Fahrzeugbatterie entfällt.

Das Austauschen von Batterien ist in Lagerhallen mit elektrischen Gabelstaplern üblich. Das Konzept eines austauschbaren Batteriedienstes wurde bereits 1896 vorgeschlagen, um die begrenzte Reichweite von Elektroautos und Lastwagen zu überwinden. Es wurde erstmals zwischen 1910 und 1924 von Hartford Electric Light Company durch den GeVeCo-Batterieservice in die Praxis umgesetzt und war ursprünglich für elektrische Lastwagen verfügbar. Der Fahrzeugbesitzer kaufte das Fahrzeug ohne Batterie von General Vehicle Company (GeVeCo), einem Teilbesitz von General Electric, und der Strom wurde von Hartford Electric über eine austauschbare Batterie bezogen.Sowohl Fahrzeuge als auch Batterien wurden modifiziert, um einen schnellen Batteriewechsel zu ermöglichen. Der Eigentümer entrichtete eine variable Gebühr pro Kilometer und eine monatliche Servicegebühr für die Wartung und Lagerung des Lastkraftwagens. Während der Dienstzeit legten die Fahrzeuge mehr als 6 Millionen Kilometer zurück.

Ab 1917 wurde in Chicago ein ähnlich erfolgreicher Service für Besitzer von Milburn Electric-Fahrzeugen durchgeführt, die das Fahrzeug auch ohne Batterien kaufen konnten. Bei den Olympischen Sommerspielen 2008 wurde ein System zum schnellen Batteriewechsel implementiert, um 50 elektrische Busse weiterhin betreiben zu können.

In den letzten Jahren haben Better Place, Tesla und Mitsubishi Heavy Industries die Batterieschalter-Technologie in ihre Elektrofahrzeuge integriert, um die Reichweite zu erhöhen. In einer Batteriewechselstation muss der Fahrer nicht aussteigen, während die Batterie gewechselt wird. Für den Batterieaustausch ist ein Elektroauto erforderlich, das für den “einfachen Austausch” von Batterien ausgelegt ist. Hersteller von Elektrofahrzeugen, die an Batterieschaltertechnologie arbeiten, haben jedoch nicht den Zugang zu Batterien, deren Anbringung, Abmessungen, Standort oder Typ standardisiert.

Im Jahr 2013 gab Tesla einen proprietären Ladestationsservice zur Unterstützung der Besitzer von Tesla-Fahrzeugen bekannt. Ein Netzwerk von Tesla Supercharger-Stationen sollte beide Akku-Swaps für das Model S sowie die weiter verbreitete Schnellladefunktion für das Model S und den Tesla Roadster unterstützen. Tesla hat jedoch seine Initiativen zum Batterieaustausch zugunsten der schnell wachsenden Schnellladestationen aufgegeben. Diese Entscheidung hat Tesla zum weltweit führenden Anbieter von Schnellladestationen mit weltweit 1.210 Stationen (Stand: April 2018) gemacht.

Die folgenden Vorteile werden für den Batteriewechsel beansprucht:

Schneller Batteriewechsel unter fünf Minuten.
Unbegrenzte Reichweite, wenn Batteriestationen verfügbar sind.
Der Fahrer muss nicht aussteigen, während die Batterie gewechselt wird.
Der Fahrer besitzt die Batterie nicht im Auto und überträgt die Kosten für Batterie, Batterielebensdauer, Wartung, Kapitalkosten, Qualität, Technologie und Garantie an die Batteriewechselstation.
Ein Vertrag mit einer Batteriewechselfirma könnte das Elektrofahrzeug zu einem niedrigeren Preis als vergleichbare Benzinfahrzeuge subventionieren.
Die Ersatzakkus an Wechselstationen könnten an der Fahrzeug-zu-Netz-Speicherung teilnehmen.

Besserer Ort
Das Better Place-Netzwerk war der erste moderne kommerzielle Einsatz des Batteriewechselmodells. Der Renault Fluence ZE war das erste Elektroauto mit umschaltbarer Batterietechnologie, das für das Better Place-Netz in Israel und Dänemark in Betrieb war. Better Place verwendete die gleiche Technologie, um die Batterien auszutauschen, die das F-16-Kampfflugzeug zum Laden ihrer Bomben verwendet. Better Place hat im März 2011 in Kiryat Ekron in der Nähe von Rehovot seine erste Batteriewechselstation in Israel eingeführt. Der Batteriewechsel dauerte fünf Minuten. Bis Dezember 2012 wurden im Land rund 600 Fluence ZE verkauft. Die Verkäufe im ersten Quartal 2013 verbesserten sich mit 297 verkauften Fahrzeugen, was die Gesamtflotte in Israel auf fast 900 erhöht. Im Dezember 2012 waren in Dänemark 17 Batteriewechselstationen voll betriebsbereit, so dass die Kunden überall in dem Land in ganz Europa fahren konnten Elektroauto. Der Umsatz von Fluence ZE belief sich im Dezember 2012 auf 198 Einheiten.

Better Place hat im Mai 2013 Insolvenz in Israel beantragt. Die finanziellen Schwierigkeiten des Unternehmens waren auf die hohen Investitionen zur Entwicklung der Lade- und Austauschinfrastruktur, auf rund 850 Millionen US-Dollar an privatem Kapital und eine deutlich geringere Marktdurchdringung als ursprünglich von Shai Agassi prognostiziert, zurückzuführen .Weniger als 1.000 Fluence ZE-Fahrzeuge waren in Israel im Einsatz und nur etwa 400 in Dänemark.Unter dem Geschäftsmodell von Better Place besaß das Unternehmen die Batterien. Daher musste der Insolvenzverwalter entscheiden, was er mit Kunden tun sollte, die nicht im Besitz der Batterie waren und riskierten, mit einem nutzlosen Auto zurückgelassen zu werden.

Tesla
Tesla hat sein Modell S so konzipiert, dass ein schneller Batteriewechsel möglich ist. Im Juni 2013 gab Tesla das Ziel bekannt, in jeder seiner Ladestationen eine Batteriewechselstation einzusetzen.Bei einer Demonstrationsveranstaltung zeigte Tesla, dass ein Batteriewechsel mit dem Modell S etwas mehr als 90 Sekunden dauerte. Dies ist etwa die Hälfte der Zeit, die zum Auffüllen eines Benzinfahrzeugs benötigt wird, das zu Vergleichszwecken während der Veranstaltung verwendet wurde.

Die ersten Stationen sollten entlang der Interstate 5 in Kalifornien stationiert werden, da laut Tesla eine große Anzahl von Model-S-Limousinen regelmäßig nach San Francisco-Los Angeles fährt.Diesen Stationen folgten Stationen auf dem Korridor von Washington, DC nach Boston. Elon Musk sagte, der Service würde zu einem Preis von etwa 15 US-Gallonen (57 l) Benzin zum aktuellen Ortstarif angeboten werden, etwa 60 bis 80 US-Dollar zu Preisen vom Juni 2013. Die Besitzer konnten ihren auf der Rückfahrt voll aufgeladenen Akku abholen, der in der Swap-Gebühr enthalten war. Tesla bietet auch die Option an, die Packung für den Swap zu behalten und die Preisdifferenz zu zahlen, falls die Batterie neuer war, oder die Originalpackung von Tesla gegen eine Transportgebühr zu erhalten. Der Preis war nicht bestimmt worden.

Im Juni 2015 gab Musk an, dass Tesla wahrscheinlich seine Pläne zum Bau eines Netzes von Swap-Stationen aufgeben werde. Er sagte den Aktionären seines Unternehmens, dass nur vier oder fünf Personen dies getan hätten, obwohl alle Model S-Besitzer aus dem kalifornischen Raum eingeladen worden waren, die bereits bestehende Einrichtung auf der Harris Ranch auszuprobieren. Es war daher unwahrscheinlich, dass das Konzept eine Erweiterung wert war.

Gogoro Energy Network
Gogoro hat seine Absicht angekündigt, das Gogoro Energy Network im Jahr 2015 zu starten. Das Netzwerk basiert auf der Idee verteilter GoStations, die als Batteriewechselstationen für Gogoros Smartscooter dienen werden.

BattSwap
BattSwap ist ein neues europäisches Startup mit Battery-Swap-Lösung. Es gibt einen funktionierenden Prototyp, der durch die von europäischen Angels erhaltenen Samenfinanzierung abgedeckt wird. Die Austauschstation benötigt nur 30 Sekunden, um einen vollständigen Austausch durchzuführen, und ist 10x günstiger als der Tesla-Kompressor.

Voltia
Voltia (ehemals Greenway Operator) entwickelte und betreibt in der Slowakei proprietäre Batteriewechselstationen (BSS) zum Wechseln der Batterien in leichten Nutzfahrzeugen. Die Stationen sind seit 2012 erfolgreich kommerziell in Betrieb.

Voltias BSS sind Auffahrt / Einfahrtstation mit einem Haus, in dem mehrere Batterien gleichzeitig aufgeladen werden können. Die Struktur ermöglicht es den Fahrern, die verbrauchte Batterie mit einem neuen, vollständig aufgeladenen Akku in weniger als 7 Minuten hochzuziehen und mit einem hydraulischen Lift zu wechseln. Ein Computersystem teilt den Fahrern mit, wo sie ihren alten Akku andocken und welchen neuen Akku er mitnehmen soll. Es ist ideal für Unternehmen, für die Zeit von entscheidender Bedeutung ist und Zeit, die für das Aufladen von Zeit und Geld aufgewendet wird.

Die Batterien sind in verschiedenen Größen erhältlich (40 bis 90 kWh), die unterschiedliche Nutzbereiche (160 bis 270 km) bieten.

Kritik
Diese Batteriewechsellösung wurde als proprietär kritisiert. Durch die Schaffung eines Monopols in Bezug auf den Besitz der Batterien und die patentgeschützten Technologien teilen die Unternehmen den Markt auf und verringern die Chancen einer umfassenderen Nutzung des Batteriewechsels.

Verwandte Technologien

Intelligente Netzkommunikation
Das Aufladen eines großen Akkus stellt eine hohe Belastung des Stromnetzes dar. Dies kann jedoch für Zeiten verringerter Last oder reduzierter Stromkosten geplant werden. Um die Aufladung zu planen, kann entweder die Ladestation oder das Fahrzeug mit dem Smart Grid kommunizieren. Bei einigen Plug-In-Fahrzeugen kann der Fahrer das Aufladen über eine Webschnittstelle oder eine Smartphone-App steuern. Darüber hinaus kann die Fahrzeugbatterie in einem Fahrzeug-zu-Netz-Szenario zu Spitzenlastzeiten Energie in das Netz einspeisen. Dies erfordert eine zusätzliche Kommunikation zwischen Netz, Ladestation und Fahrzeugelektronik. SAE International entwickelt eine Reihe von Standards für die Energieübertragung in und aus dem Netz, darunter SAE J2847 / 1 “Kommunikation zwischen Plug-in-Fahrzeugen und dem öffentlichen Stromnetz”. ISO und IEC entwickeln ebenfalls eine ähnliche Reihe von Standards, die als ISO / IEC 15118 bekannt sind: “Straßenfahrzeuge – Schnittstelle Fahrzeug-zu-Netz”.

Erneuerbare Elektrizität und RE-Ladestationen
Ladestationen sind in der Regel an das Stromnetz angeschlossen, was oft bedeutet, dass der Strom aus fossilen Kraftwerken oder Kernkraftwerken stammt. Solarstrom ist auch für Elektrofahrzeuge geeignet. Nidec Industrial Solutions hat ein System entwickelt, das entweder aus dem Netz oder aus erneuerbaren Energiequellen wie PV (50-320 kW) betrieben werden kann. SolarCity vermarktet seine Solarenergiesysteme zusammen mit Ladestationen für Elektroautos. Das Unternehmen hat eine Partnerschaft mit Rabobank angekündigt, mit der Besitzer von Tesla-Fahrzeugen, die auf dem Highway 101 zwischen San Francisco und Los Angeles unterwegs sind, kostenlos Elektrofahrzeuge aufladen können. Andere Fahrzeuge, die die gleiche Ladetechnologie nutzen können, sind willkommen. ”

SPARC-Station
Die SPARC (Solar Powered Automotive ReCharging Station) verwendet ein einzelnes Monokristallines Solarmodul, das eine Spitzenleistung von 2,7 kW erzeugt, um reine Elektro- oder Plug-in-Hybrid-Batterien auf 80% Kapazität zu laden, ohne Strom aus dem lokalen Netz zu beziehen.Für die SPARC sind ein nicht netzgebundenes System sowie Redundanzen für die Netzanbindung durch einen Plan für erneuerbare Energien geplant. Dies unterstützt ihren Anspruch auf das Null-Null-Fahren von Elektrofahrzeugen.

E-Move Ladestation
Die E-Move-Ladestation ist mit acht monokristallinen Solarmodulen ausgestattet, die 1,76 kWp Solarstrom liefern können. Mit weiteren Verfeinerungen wollen die Planer im Laufe des Jahres rund 2000 kWh Strom aus den Panels erzeugen.

Windkraft-Ladestation
Im Jahr 2012 stellte Urban Green Energy die weltweit erste Ladestation für Windkraft-Elektrofahrzeuge vor, die Sanya SkyPump. Das Design umfasst eine 4-kW-Vertikalachsen-Windturbine gepaart mit einer GE WattStation.