Wie funktioniert das Laden eines Elektroautos?

Was passiert beim Laden eines e-Autos?

Beim Ladevorgang wandern positiv geladene Lithium-Ionen aus einer externen Stromquelle zur Anode, wo sie gespeichert werden. Während der Fahrt wird der Akku entladen. Dabei fließen die Lithium-Ionen aus der Anode zurück zur Elektrode, um einen externen Verbraucher zu versorgen.

Was die Ladegeschwindigkeit beeinflusst?

Zum einen wird die Ladegeschwindigkeit von der Leistung an der Ladesäule beeinflusst. Die maximale Leistung einer normalen Haushaltssteckdose liegt bei 3,7 Kilowatt (kW), bei Wallboxen und öffentlichen Ladesäulen fließt der Wechselstrom (AC) mit einer maximalen Leistung von 22 kW bzw. 43 kW. An Schnellladestationen schießt Gleichstrom (DC) mit Ladeleistungen von bis zu 360 kW in die Batterie.

Im Unterschied zum normalen Laden an einer Wallbox oder Haushaltssteckdose speisen Schnellladestationen Gleichstrom (DC) statt Wechselstrom (AC) ein – ein Ladesystem mit deutlich höheren Spannungen: Statt mit 230 Volt wird das Elektroauto mit bis zu 800 Volt geladen. Dazu wird der Wechselstrom aus dem Netz an der Ladestation mit Hilfe eines Transformators umgewandelt und über ein festinstalliertes Kabel direkt in die Batterie des Autos geleitet. Der Umweg über den Gleichrichter an Bord des Fahrzeugs entfällt.

Um die Batterie zu schonen, wird die Ladeleistung deutlich heruntergeregelt, sobald sie zu etwa 80 Prozent gefüllt ist. Wer es eilig hat, sollte dann den Ladevorgang beenden.

Welche Rolle spielt die Ladeleistung des Elektroautos für die Ladegeschwindigkeit?

Die Ladegeschwindigkeit hängt nicht nur von der Stromquelle, sondern auch vom Ladesystem des Fahrzeugs ab. Von der Batteriegröße, aber auch von der Bordelektronik – und den Bauteilen wie der Steckeranschluss, mit denen die Energie an Bord in die richtigen Bahnen gelenkt wird. Als Standard gelten im Elektroauto inzwischen Ladeleistungen von mindestens 11 kW Wechselstrom (AC) und 50 kW Gleichstrom (DC). Höherpreisige Fahrzeuge mit größeren Batterien kommen sogar auf maximale Ladeleistungen von bis zu 43 kW an der AC-Ladestation und 360 kW am DC-Schnelllader.

Schnellladesäulen: Gleichstrom mit hoher Spannung in kurzer Zeit

Auch Fernfahrten mit dem Elektroauto, ob in die Ferien oder auf Geschäftsreise, sind längst kein Problem mehr. Denn die Schnellladesäulen liefern unterwegs in kurzer Zeit sehr viel Energie. Zu finden sind diese inzwischen an vielen Raststätten und Autohöfen entlang der Autobahnen. Wenigstens 50 kW beträgt die Ladeleistung hier, an den neuesten Ladestationen sogar bis zu 360 kW. Im Idealfall kann in nur fünf Minuten Strom für 100 Kilometer Fahrstrecke aufgenommen werden. Vorausgesetzt, das Elektrofahrzeug ist für diese Technik ausgestattet. Denn nicht jedes Elektroauto verfügt serienmäßig über einen Schnellladeanschluss nach dem in Europa verbreiteten CCS-Standard.

Wie berechnet sich die Ladezeit eines Elektroautos?

Bei der Berechnung der Ladezeit hilft die Faustformel:

Batteriekapazität des Autos (kWh) geteilt durch die Ausgangsleistung des Ladepunktes (kW)

Beispiel: Ein komplett leerer Akku mit einer Kapazität von 60 Kilowattstunden wäre nach etwa sechs Stunden wieder gefüllt, wenn er mit einer handelsüblichen Wallbox in der heimischen Garage verbunden ist, die 11 Kilowatt abgibt. An einem 50-Kilowatt-Schnelllader würde die Ladepause nur etwas mehr als eine Stunde dauern, sofern die Batterie komplett entleert ist.

Wann kann es zu Abweichungen von der Faustformel kommen? Zum einen gibt die Ladestation den Strom aus dem Netz nicht mit konstanter Leistung ab, denn sie kommuniziert während des Ladevorgangs permanent mit dem Ladesystem des Autos. Die Bordelektronik teilt ihr dabei mit, wie viel Strom die Batterie gerade verträgt. Auch die Ladeverluste müssen berücksichtigt werden: Ein Teil der Energie geht auf dem Weg vom Stromnetz über die Ladesäule ins Fahrzeug verloren. Entsprechend dauert es eher etwas länger, die Batterie des Elektroautos komplett aufzuladen.

Ladetipp für unterwegs: Will man schnell ans Ziel kommen und einen Ladevorgang möglichst kurzhalten, fährt man besser zügig wieder los und lädt unterwegs einmal mehr. Denn eine leere Batterie nimmt deutlich schneller Energie auf als eine, die noch zu einem Viertel gefüllt ist. Spätestens bei einem Ladestand von 80 Prozent fällt die Ladekurve stark ab – wer es eilig hat, zieht hier schon den Stecker. Die restlichen 15 bis 20 Prozent bis zur vollständigen Füllung der Batterie brauchen selbst am Schnelllader mehr Zeit.