11. May 2023
E-Auto mit AC-, DC- und Ultraschnell-DC-Laden: Das sind die Unterschiede
Inhalt
In den letzten Jahren hat die Elektromobilität immer mehr an Bedeutung gewonnen, und ein zentraler Aspekt für deren Erfolg ist die Verfügbarkeit und Effizienz von Ladeinfrastrukturen. Für Elektroauto-Besitzer und potenzielle Käufer ist es wichtig, die verschiedenen Ladetechnologien und ihre jeweiligen Vor- und Nachteile zu verstehen. In diesem Artikel werden wir uns mit den Unterschieden zwischen AC- (Wechselstrom), DC- (Gleichstrom) und Ultraschnell-DC-Laden (HPC, sprich High-Power-Charging) auseinandersetzen und herausfinden, welche Technologie am besten für unterschiedliche Nutzungsszenarien geeignet ist.
Grundlagen des Ladens von Elektroautos
Bevor wir uns mit den verschiedenen Ladetechnologien befassen, ist es wichtig, die Begriffe AC (Wechselstrom) und DC (Gleichstrom) zu verstehen. Wechselstrom ist die Art von Strom, die aus unseren Haushaltssteckdosen kommt und in der Regel für den Betrieb von Elektrogeräten verwendet wird. Gleichstrom hingegen fließt in einer konstanten Richtung und wird oft in Batterien und elektronischen Geräten eingesetzt.
Elektroautos werden durch wiederaufladbare Batterien angetrieben, die Gleichstrom benötigen, um Energie zu speichern. Während des Ladevorgangs muss der Wechselstrom, der aus dem Stromnetz kommt, in Gleichstrom umgewandelt werden, damit die Batterie des Fahrzeugs geladen werden kann. Diese Umwandlung findet entweder in der Ladestation oder im Fahrzeug selbst statt, abhängig von der verwendeten Ladetechnologie. In den folgenden Abschnitten werden wir die Unterschiede zwischen AC-, DC- und Ultraschnell-DC-Laden näher betrachten.
AC-Laden (Wechselstrom)
AC-Laden ist die am weitesten verbreitete Ladetechnologie für Elektroautos und wird sowohl für Heimladestationen als auch für öffentliche Ladestationen eingesetzt.
Einsatzbereiche von AC-Laden
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Heimladestationen (Wallboxen)
Viele Elektroauto-Besitzer entscheiden sich für eine Wallbox, die an ihrem Wohnort installiert wird, um ihr Fahrzeug bequem über Nacht oder während der Arbeitszeit zu laden.
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Öffentliche Ladestationen
AC-Ladestationen sind auch in öffentlichen Bereichen wie Parkhäusern, Supermärkten und entlang von Straßen verfügbar, um den Ladebedarf unterwegs abzudecken.
Vor- und Nachteile von AC-Laden
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Langsamere Ladezeiten im Vergleich zu DC-Laden
Da die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom bei AC-Laden im Fahrzeug stattfindet, sind die Ladezeiten in der Regel länger als bei DC-Laden. Je nach Fahrzeugtyp und Batteriekapazität kann ein vollständiger Ladevorgang mehrere Stunden dauern.
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Geringere Kosten und einfache Installation von Wallboxen
Im Vergleich zu DC-Ladestationen sind die Anschaffungs- und Installationskosten von AC-Wallboxen meist niedriger, was sie für Privatpersonen attraktiver macht.
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Breite Verfügbarkeit von AC-Ladestationen
Da AC-Laden die am weitesten verbreitete Technologie ist, gibt es bereits ein gut ausgebautes Netzwerk von öffentlichen AC-Ladestationen, was die Alltagstauglichkeit von Elektroautos erhöht.
Die meisten öffentlichen Ladestationen werden per Wechselstrom betrieben.
Typische Ladeleistungen und -zeiten von AC-Ladestationen
Die Ladeleistung von AC-Ladestationen variiert in der Regel zwischen 3,7 kW und 22 kW. Bei einer 22-kW-AC-Ladestation kann ein Elektroauto mit einer Batteriekapazität von 60 kWh beispielsweise in etwa 3 bis 4 Stunden vollständig geladen werden.
Zur Berechnung der Ladezeit beim Laden mit Wechselstrom geringer Leistung kann folgende Formel verwendet werden:
Ladezeit = Akkukapazität / Ladeleistung
Wenn Sie beispielsweise ein Elektroauto mit einem 40-kWh-Akkupack haben und es an ein Wechselstromladegerät mit geringer Leistung angeschlossen ist, das das Laden mit 3,7 kW unterstützt, wäre die Ladezeit:
Ladezeit = 40 kWh / 3,7 kW = 10,8 Stunden
So dauert es ungefähr 10,8 Stunden, um das Elektroauto von 0 % auf 100 % vollständig aufzuladen.
DC-Laden (Gleichstrom)
DC-Laden ist eine schnellere Ladetechnologie im Vergleich zum AC-Laden und wird hauptsächlich für Schnellladestationen eingesetzt, die entlang von Autobahnen oder in gewerblichen Anwendungen zu finden sind.
Einsatzbereiche von DC-Laden
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Schnellladestationen
DC-Schnellladestationen sind ideal für Langstreckenfahrten, bei denen Fahrer in kürzester Zeit so viel Energie wie möglich nachladen möchten, um ihre Reise fortzusetzen.
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Spezielle Anwendungen
Gewerbliche Fahrzeugflotten, wie beispielsweise Lieferwagen oder Busse, können von DC-Laden profitieren, da sie oft in kurzer Zeit große Mengen an Energie benötigen.
Vor- und Nachteile von DC-Laden
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Schnellere Ladezeiten im Vergleich zu AC-Laden
Da die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom bei DC-Laden in der Ladestation stattfindet, sind die Ladezeiten erheblich kürzer als bei AC-Laden. Dies ermöglicht es, Elektroautos in weniger als einer Stunde aufzuladen, abhängig von der Batteriekapazität und dem Fahrzeugtyp.
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Höhere Kosten und technische Anforderungen für den Aufbau
Die Errichtung von DC-Ladestationen ist in der Regel teurer und technisch anspruchsvoller als die Installation von AC-Ladestationen. Dies schränkt die Verfügbarkeit von DC-Ladestationen ein und macht sie vor allem für gewerbliche Anbieter interessant.
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Begrenzte Verfügbarkeit von DC-Ladestationen
Aufgrund der höheren Kosten und technischen Anforderungen ist das Netzwerk von DC-Ladestationen weniger dicht als das von AC-Ladestationen. Dennoch wächst die Anzahl der DC-Ladestationen kontinuierlich.
Typische Ladeleistungen und -zeiten von DC-Ladestationen
Die Ladeleistung von DC-Ladestationen liegt in der Regel zwischen 50 kW und 150 kW. Bei einer 150-kW-DC-Ladestation kann ein Elektroauto mit einer Batteriekapazität von 60 kWh beispielsweise in etwa 30 Minuten zu 80 % geladen werden.
Zur Berechnung der Ladezeit beim DC-Schnellladen kann folgende Formel verwendet werden:
Ladezeit = Akkukapazität × (Zielladezustand – Startladezustand) / Ladeleistung
Wenn Sie zum Beispiel ein Elektrofahrzeug mit einer 60 kWh-Batterie haben und es von 20 % auf 80 % mit einem DC-Schnellladegerät mit 100 kW Ladeleistung aufladen möchten, beträgt die Ladezeit:
Ladezeit = (60 kWh × (80 % - 20 %)) / 100 kW = 24 Minuten
Also würde es ungefähr 24 Minuten dauern, um das Elektroauto von 20 % auf 80 % aufzuladen.
HPC (Ultraschnell-DC-Laden)
Ultraschnell-DC-Laden ist eine fortschrittliche Ladetechnologie, die noch kürzere Ladezeiten als herkömmliche DC-Ladestationen ermöglicht und sich insbesondere für Langstreckenfahrten oder Elektroautos mit größerer Reichweite eignet.
Einsatzbereiche von Ultraschnell-DC-Laden
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Hochleistungs-Schnellladestationen
Ultraschnell-DC-Ladestationen sind besonders nützlich für Langstreckenreisen, bei denen Fahrer in kürzester Zeit so viel Energie wie möglich nachladen möchten, um ihre Fahrt mit minimaler Verzögerung fortzusetzen.
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Zukunftsweisende Technologie
Ultraschnell-DC-Laden ist eine innovative Technologie, die sich ideal für E-Autos mit größerer Reichweite eignet, da sie eine schnellere Wiederaufladung der größeren Batterien ermöglicht.
Vor- und Nachteile von Ultraschnell-DC-Laden
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Sehr schnelle Ladezeiten
Ultraschnell-DC-Laden bietet noch kürzere Ladezeiten als herkömmliches DC-Laden, was es ermöglicht, Elektroautos in nur wenigen Minuten erheblich aufzuladen.
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Noch höhere Kosten und technische Anforderungen für den Aufbau
Die Installation von Ultraschnell-DC-Ladestationen erfordert eine noch größere Investition und technisches Know-how als herkömmliche DC-Ladestationen, was die Verbreitung dieser Technologie derzeit noch einschränkt.
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Aktuell begrenzte Verfügbarkeit
Aufgrund der hohen Kosten und technischen Anforderungen ist das Netzwerk von Ultraschnell-DC-Ladestationen noch begrenzt. Es ist jedoch zu erwarten, dass ihre Anzahl in den kommenden Jahren zunehmen wird, da die Nachfrage nach schnelleren Ladeoptionen steigt.
Typische Ladeleistungen und -zeiten von Ultraschnell-DC-Ladestationen
Die Ladeleistung von Ultraschnell-DC-Ladestationen kann 350 kW oder mehr erreichen. Bei einer 350-kW-Ultraschnell-DC-Ladestation kann ein Elektroauto mit einer Batteriekapazität von 60 kWh beispielsweise in etwa 10 Minuten zu 80 % geladen werden.
Zum veranschaulichen:
Ladezeit = (Akkukapazität × (Zielladezustand – Startladezustand)) / Ladeleistung
Da die Ladeleistung beim ultraschnellen DC-Laden jedoch viel höher ist, wird die Ladezeit viel kürzer sein. Wenn Sie beispielsweise ein Elektroauto mit einem 80-kWh-Akkupaket haben und es mit einem ultraschnellen DC-Ladegerät, das 350-kW-Ladevorgänge unterstützt, von 5 % auf 80 % aufladen möchten, beträgt die Ladezeit:
Ladezeit = (80 kWh × (80 % - 5 %)) / 350 kW = 15 Minuten
Das bedeutet, dass es ungefähr 15 Minuten dauern würde, um das Elektroauto von 5 % auf 80 % aufzuladen.
Es entstehen immer mehr HPC-Stationen/Schnellladeparks.
Auswahl der passenden Ladetechnik
Bei der Entscheidung für AC-, DC- oder Ultraschnell-DC-Laden spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Hier sind einige Aspekte, die bei der Wahl der geeigneten Ladetechnologie zu berücksichtigen sind:
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Fahrzeugtyp und Batteriekapazität
Die Art des Elektroautos und die Größe der Batterie beeinflussen die Ladezeiten und können bestimmen, welche Ladetechnologie am besten geeignet ist.
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Nutzungsverhalten und Fahrstrecken
Je nachdem, wie oft und wie weit das Elektroauto gefahren wird, kann eine bestimmte Ladetechnologie besser zum individuellen Nutzungsverhalten passen.
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Zugang zu Ladestationen (zu Hause, am Arbeitsplatz, unterwegs)
Die Verfügbarkeit von Ladestationen in der Nähe des Wohnorts, des Arbeitsplatzes oder entlang der üblichen Fahrstrecken kann die Entscheidung für eine bestimmte Ladetechnologie beeinflussen.
Empfehlungen für verschiedene Nutzerprofile
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Pendler
Für Menschen, die ihr Elektroauto hauptsächlich für den täglichen Arbeitsweg nutzen, ist AC-Laden zu Hause oder am Arbeitsplatz oft ausreichend, da sie ihr Fahrzeug über Nacht oder während der Arbeitszeit aufladen können.
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Langstreckenfahrer
Für Fahrer, die regelmäßig längere Strecken zurücklegen, kann der Zugang zu DC- oder Ultraschnell-DC-Ladestationen wichtig sein, um schnellere Ladezeiten unterwegs zu gewährleisten.
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Gelegenheitsnutzer
Für Personen, die ihr Elektroauto nur gelegentlich nutzen, kann AC-Laden an öffentlichen Ladestationen oder zu Hause ausreichend sein, da sie möglicherweise keine schnellen Ladezeiten benötigen.
Fazit
In diesem Artikel haben wir die wichtigsten Unterschiede zwischen AC-, DC- und Ultraschnell-DC-Laden für Elektroautos erörtert. Während AC-Laden eine kostengünstige und weit verbreitete Ladetechnologie ist, die sich gut für den täglichen Gebrauch eignet, bieten DC- und Ultraschnell-DC-Laden deutlich schnellere Ladezeiten, die insbesondere für Langstreckenfahrer oder gewerbliche Anwendungen von Vorteil sein können.
Die Wahl der passenden Ladetechnologie hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Fahrzeugtyp, dem Nutzungsverhalten und der Verfügbarkeit von Ladestationen. Zukünftige Entwicklungen im Bereich der Ladeinfrastruktur und -technologien werden voraussichtlich dazu beitragen, die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit von DC- und Ultraschnell-DC-Ladestationen weiter zu erhöhen, um den wachsenden Bedürfnissen von Elektroauto-Besitzern gerecht zu werden.
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