Mainzer Netze: FAQ-Bereich zum Thema ElektromobilitätAlle Antworten auf Ihre Fragen. 

Elektrisch betriebene Fahrzeuge entziehen dem Netz beim Aufladen Energie und sind somit für das Stromnetz relevant. Alle Elektrofahrzeuge, die mit Hilfe eines Steckers (mobil oder fest installiert) zum Aufladen einer Bordbatterie an das Stromnetz angeschlossen werden, beeinflussen folglich das Stromnetz. Dazu gehören reine Elektrofahrzeuge (BEV = Battery Electric Vehicle) und Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV = Plug-In-Hybrid Electric Vehicle)

PEHV oder kleine BEV verfügenin der Regel mindestensüber eine einphasige Ladetechnik (Wechselstrom) mit einer Ladeleistung von 3,7 kW. Mit fortschreitender Entwicklung der Ladetechnik besitzen diemeisten BEV mittlerweilesogareine standardisierte dreiphasige Ladetechnik (Drehstrom) mit einer Ladeleistung von 11 kW. Immer mehr BEV können sogar dreiphasig mit 22 kW geladen werden.

 

Viele BEV verfügen außerdem über die Option der Gleichstromschnellladung (DC-Ladung). Die standardisierte Obergrenze in Deutschland beträgt für eine DC-Schnellladung 150 kW. Allerdings können nicht alle Fahrzeuge diese Obergrenze voll ausnutzen. Hier kommt es jeweils auf den Fahrzeugtyp an. Beachten Sie dafür die jeweiligen Herstellerangaben. Ergänzend oder alternativ dazu bieten einige Automobilhersteller noch eine markenspezifische individuelle Schnellladetechnik an, die auch oberhalb von einer Ladeleistung von 150 kW liegen kann.

In Europa haben sich als Ladestecker für Elektroautos die Standards  

 

• Typ 2 für das Wechsel- bzw. Drehstromladen (= AC-Normalladen)  
• sowie CCS (Combo2) für das Gleichstromladen (= DC-Schnellladen) durchgesetzt. 

Fahrzeuge aus Übersee sind teilweise auch mit anderen Standards ausgestattet. Um bei einem solchen Fall auch in Deutschland laden zu können, brauchen Sie einen entsprechenden Adapter. 

Die Ladedauer eines Elektroautos (BEV) hängt von mehreren Faktoren ab:

• der Ladeleistung des Elektrofahrzeugs,
• der Gesamtkapazität der Batterie,
• der Restkapazität zu Beginn des Ladevorgangs,
• dem Ladekapazitätsbedarf (Gesamtkapazität minus Restkapazität),
• und der bereitgestellten Leistung der Lademöglichkeit.

 

Allgemein lässt sich die Ladezeit vereinfacht mit folgender Formel abschätzen:

Ladezeit = (Ladekapazitätsbedarf / Ladeleistung des Fahrzeugs) x 1,2

 

Beispiel: Ein Ladekapazitätsbedarf von 40 kWh lässt sich mit einer Ladeleistung des Fahrzeugs von 11 kW in etwa 4,3 Stunden aufladen. Ladezeit = (40 kWh / 11kW) x 1,2 = ca. 4,3 h Um die Batterie vor einer vorzeitigen Alterung zu schützen, wird gegen Ende des Ladevorgangs der Ladestrom abgesenkt. Daraus resultiert ein Zeitfaktor von ca. 1,2. Voraussetzung ist, dass die Ladeleistung der Ladeeinrichtung ebenfalls mindestens 11 kW beträgt. Bei einer Ladeeinrichtung von 3,7 kW würde der Ladevorgang dementsprechend 16 h dauern.

Elektroautos laden über die fahrzeuginterne DC-Schnellladetechnik an einer DC-Schnellladestation mit einer bereitgestellten Ladeleistung von 150 kW. Zum Schutz der Batterie vor frühzeitiger Alterung geschieht dies allerdings in der Regel nur bis zu 80 % der Gesamtkapazität. Abhängig von der fahrzeugspezifischen Ladetechnik beträgt die Ladedauer bei einer Schnellladung dabei üblicherweise 30 bis 50 Minuten.

Das Laden von Elektrofahrzeugen über gebräuchliche Haushaltssteckdosen ist theoretisch möglich, aber nicht zu empfehlen. Denn: 

• In der Regel sind Steckdosenstromkreise nicht für eine Dauerbelastung über mehrere Stunden mit einer derart hohen Leistung ausgelegt.  
• Es kommt sehr schnell zu Überhitzungen oder sogar zu Bränden.  
• Haushaltssteckdosen verfügen auch meist nicht über ausreichende Schutzeinrichtungen gegen Fehlerströme. Das kann zu Schäden am Fahrzeug und dem Hausanschluss führen.  
• Außerdem dauert die Ladung des elektrischen Fahrzeugs an einer herkömmlichen Steckdose viel länger als an einer Ladestation.  

Sollten Sie eine herkömmliche 230-Volt-Steckdose für die Ladung Ihres Elektromobils nutzen wollen, raten wir Ihnen unbedingt im Vorfeld zu einer Überprüfung durch ein Elektroinstallationsunternehmen.  

Da gebrauchsübliche Haushaltssteckdosen nicht für die hohe Dauerbelastung einer Elektroautoladung ausgelegt sind, ist die Installation einer eigenen Ladeeinrichtung dringend zu empfehlen. Denn eine eigene Ladestation lädt die Batterie Ihres elektrischen Fahrzeugs weitaus schneller und liefert zudem deutlich mehr Sicherheit für Auto, Gebäude und Mensch.  

Bei einer eigenen Ladeeinrichtung handelt es sich üblicherweise um eine sogenannte „Wallbox“. Das ist eine Ladestation, die in der Regel entweder auf einer Stele oder an einer Wand installiert wird und sowohl im Freien als auch in Innenräumen, wie z. B. einer Garage errichtet werden kann. 

Die Ladestation wird mit einem geeignet dimensionierten Drehstromkabel und Leitungsschutzschaltern in der Hauptverteilung von einer Elektrofachkraft so angeschlossen, dass das Elektroauto mit einer hohen Leistung effizient und sicher geladen werden kann. 

Da das Elektrofahrzeug zu Hause über längere Zeit steht, reicht eine Ladeleistung von 11 kW meist aus. Wichtig hierbei: Die Ladestation sollte einen Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) integriert haben, um Personen vor Fehlerströmen, also vor einem Stromschlag, zu schützen. Das kann zum Beispiel dann passieren, wenn eine Stromleitung defekt ist oder Kontakte im Freien Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Alternativ kann der RCD in der Hauptverteilung installiert werden.   

Da Elektroautos mit Strom betrieben werden, ist der Energieverbrauch in kWh pro km das Pendant zum Literverbrauch pro km bei Verbrennern. Der Verbrauch des elektrischen Fahrzeugs hängt dabei sehr stark von Modell, Umgebungsbedingungen und Fahrstil ab. Im Mittel ergibt sich ein spezifischer Energieverbrauch von etwa 15 - 25 kWh/100 km. Die Tages- und Jahresfahrleistungen variieren dabei in Abhängigkeit der Bedürfnisse des Fahrzeughalters. 

Der jährliche Energiebedarf kann wie folgt geschätzt werden: 

Jahresenergiebedarf = Jahresfahrleistung in km x spezifischem Energieverbrauch in kWh/km  

Beispiel:  
Die Jahresfahrleistung des Elektroautos beträgt 20.000 km bei einem spezifischen Energieverbrauch von 0,20 kWh pro Kilometer. 

Jahresenergiebedarf = 20.000 km x 0,20 kWh/km = 4.000 kWh 

Dieser Strom wird in der Regel nicht nur zuhause geladen. Auch viele Arbeitgeber bieten unternehmenseigene Lademöglichkeiten an. Ebenso wird unterwegs an öffentlichen Ladesäulen und bei längeren Reisen an Schnellladeeinrichtungen geladen.

Die Ladeleistung, angegeben in Kilowatt (kW), entspricht der Ladeenergie (kWh) pro Zeit und ist daher von Bedeutung für die Dauer des Ladevorgangs. Je größer die Ladeleistung des elektrischen Fahrzeugs und der Ladestation, desto schneller kann das Fahrzeug geladen werden.  

Ladeleistung = Ladeenergie in kWh / Zeit in h  

Geht man von einer Ladeenergie von 11 kWh aus, kann das Elektroauto bei einer Ladeleistung von 11 kW in 1 Stunde geladen werden.  

Bei einer Ladeleistung von 1 kW würde der Ladevorgang dementsprechend 11 h dauern. 

In der Praxis spielen noch weitere Faktoren für die Ladezeit eine Rolle. Zum Beispiel wird für den Erhalt der Lebensdauer der Batterie die Ladeleistung gegen Ende des Ladevorgangs abgesenkt. Das verlängert die eigentliche Ladedauer.  

Um eine Aussage darüber treffen zu können, muss die tägliche Fahrleistung und der daraus resultierende Stromverbrauch pro E-Auto betrachtet werden.  
Die durchschnittliche Tagesfahrleistung in Deutschland liegt bei ca. 40 km.  

Bei einer Tagesfahrleistung von 40 km und einem Durchschnittsverbrauch von 20 kWh/100 km benötigt ein Elektroauto damit im Schnitt eine Ladeenergie von 8 kWh am Tag.  
Geht man davon aus, dass ein Fahrzeug über Nacht mindestens 8 Stunden lädt, ergibt sich ein Ladeenergiebedarf von maximal 1 kWh pro Stunde. Das entspricht einer durchschnittlichen Ladeleistung von 1 kW pro Fahrzeug. Da viele Fahrzeuge auch beim Arbeitgeber oder unterwegs aufgeladen werden, sind die tatsächlichen Werte tendenziell noch geringer. 

Pro Netzanschluss kann in der Regel mindestes eine Ladeeinrichtung mit bis zu 11 kW angeschlossen werden. Daher ist es in Straßen mit Einfamilienhäusern unbedenklich, pro Haus eine 11-kW-Ladestation zu installieren.  

Sollte der Bedarf diese Zahl überschreiten und das Niederspannungsnetz an seine Kapazitätsgrenze kommen, sorgen wir durch Verstärkungsmaßnahmen oder intelligente Technologien, wie Smart Grid oder Lademanagement, für eine geeignete Lösung.  

Da Privatfahrzeuge in der Regel 10 – 12 Jahre genutzt werden, ist es in nächster Zeit nicht zu erwarten, dass alle Haushalte gleichzeitig auf Elektromobilität umsteigen. Als Ihr Netzversorger beobachten die Mainzer Netze die Hochlaufphase des Mobilitätswandels intensiv, um frühzeitig geeignete Maßnahmen einleiten zu können. 

Nach unserer Schätzung muss eine durchschnittliche Ladeenergie von 8 kWh pro Nacht je Elektromobil zur Verfügung stehen. Unter dieser Annahme reicht eine durchschnittliche Ladeleistung von 1 kW pro Fahrzeug aus. Wenn viele Fahrzeuge gleichzeitig bei hoher Leistung laden, muss über einen kurzen Zeitraum weitaus mehr Energie zur Verfügung stehen. Das macht für das Stromnetz einen großen Unterschied und bedeutet eine stärkere Netzbelastung. 

Zur Veranschaulichung:  
50 Elektrofahrzeuge müssen mit einem Gesamtenergiebedarf von 400 kWh gleichzeitig A) mit 11 kW oder B) mit 1 kW geladen werden. Die 400 kWh Ladeenergie muss bei höherer Leistung in weniger als einer Stunde aufgewendet werden, während bei niedriger Ladeleistung der gesamte Energiebedarf nur über einen Zeitraum von 8 Stunden geliefert werden muss.  

Gesamtenergiebedarf = 50 Fahrzeuge x 8 kWh = 400 kWh  

A) Ladedauer (11 kW pro E-Fahrzeug) = 400 kWh / (50 Fahrzeuge x 11 kW) = 0,73 h   
B) Ladedauer (1 kW pro E-Fahrzeug) =  400 kWh / (50 Fahrzeuge x 1 kW)    = 8 h    

Da in der Praxis nicht alle Fahrzeuge zeitgleich zum Laden abgestellt werden, sind beide Varianten sehr unwahrscheinlich. Bisherige Untersuchungen zeigen, dass nur 30 % bis 50 % der Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden. Das ergäbe eine maximale Ladeleistung von 165 bis 275 kW für 50 Elektroautos.   

Die Mainzer Netze haben die Entwicklungen im Stromnetz laufend im Blick und greifen notfalls steuernd ein. So ist das Netz zu jeder Zeit vor Überlastung geschützt. Und wir stellen sicher, dass alle elektrischen Fahrzeuge in einem vom Nutzer vorgegebenen Zeitfenster geladen werden können. Hierzu integrieren wir schon jetzt intelligente Technologien in unser Stromnetz und entwickeln dieses zu einem Smart Grid weiter.

Durch Smart-Grid-Technologien in Verbindung mit Smart Metern (intelligente Messsysteme) überwachen wir vermehrt die Belastung der Trafostationen und Niederspannungskabel. Dadurch erkennen wir frühzeitig, falls durch das zeitgleiche Laden mehrerer Elektrofahrzeuge die Überlastung eines Netzkabels droht. Intelligentes Lademanagement hilft zudem, Lastspitzen zu vermeiden und den zur Verfügung stehenden Strom optimal auf die zu ladenden Fahrzeuge zu verteilen.  
Mit dem intelligenten Zusammenspiel von Smart Grid und Lademanagement können die Mainzer Netze so hohe Investitionskosten für den Netzausbau vermeiden. 

Wenn doch einmal Überlastungsgefahr besteht, senden wir der entsprechenden Ladeinfrastruktur Steuersignale, sodass diese in ihrer Ladeleistung gedrosselt wird. Zudem werden Priorisierungsmodelle in Abhängigkeit vom nächsten geplanten Fahrtbeginn zukünftig eine bevorzugte Ladung ermöglichen und die Einsatzbereitschaft der elektrischen Fahrzeuge stets sicherstellen. Einschränkungen sind dadurch keine zu erwarten. 

Das Aufladen von elektrischen Fahrzeugen über eine Photovoltaikanlage ist grundsätzlich möglich. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass viele Fahrzeuge tagsüber unterwegs sind oder beim Arbeitgeber stehen. Insofern ist die Zwischenspeicherung der Solarenergie über einen stationären Batteriespeicher wirtschaftlich zu prüfen. Über ein intelligentes Lademanagement können dann gegebenenfalls die Kosten optimiert werden.

Die Mainzer Netze bieten als Netzbetreiber eine unterbrechbare Netznutzung mit deutlich günstigeren Netzentgelten an. Voraussetzung dafür ist, dass die Ladeinfrastruktur über einen eigenen Stromzähler und einen Rundsteuerempfänger angeschlossen wird. Sofern Ihr Stromlieferant einen entsprechenden Ladestromtarif anbietet, können die Stromkosten gesenkt werden. 

Außerdem gibt es Stromlieferanten, die Lieferverträge mit Hoch- und Niedertarif anbieten. Das gezielte Laden im Niedertarif kann dann die Stromkosten senken. Die Mainzer Netze stellen hierfür moderne Messeinrichtungen zur Verfügung. 

Mit der steigenden Nachfrage an Elektrofahrzeugen nehmen auch die Herausforderungen für die Stromnetze zu. Um mit dem Aufschwung der Elektromobilität weiterhin allen Nutzern das Laden zu ermöglichen und gleichzeitig einen für alle Netzkunden teuren Netzausbau zu vermeiden, ist für Netzanschlüsse mit vielen Fahrzeugen (wie Garagenhöfe oder Tiefgaragen) ein Lademanagement zu empfehlen.

 

Das Lademanagement sorgt dafür, dass die verfügbare Netzanschlusskapazität sowie die Strominfrastruktur der Kundenanlage durch eine intelligente Steuerung auf alle Ladepunkte verteilt und optimal ausgenutzt wird. Fahrer können dem Lademanagement zum Beispiel übermitteln, wann ein Fahrzeug wieder geladen sein soll und Netzkunden mit einer Leistungsmessung hilft es, teure Lastspitzen zu vermeiden.

 

Daher ist es für die Zukunftsfähigkeit der Ladeeinrichtung wichtig, vor der Anschaffung zu prüfen, inwieweit diese durch ein Lademanagement gesteuert werden kann und sollte. 

Die Mainzer Netzewerden netzseitig sicherstellen, dass an jedem Netzanschluss mindestens eine Ladeeinrichtung bis 11 kW angeschlossen werden kann.

Dasich der Fahrzeugbestand bekanntermaßen über einen Zeitraum von 10 bis 12 Jahren erneuert, erwarten wir einen kontinuierlichen Hochlauf der Elektromobilität über mehrere Jahre. Bis dahin analysieren wir die Entwicklung der Ladeleistungsnachfrage fortlaufend und passen die Kapazität der vorgelagerten Netzinfrastruktur dementsprechend an. Damit gibt es netzseitig keine Obergrenze.

Wir verfügen über Erfahrungen aus zahlreichen Studien, eigenen Netzuntersuchungen und den Betriebserfahrungen des eigenen E-Mobilitätsfuhrparks mit über 30 Elektrofahrzeugen.

Die Stromnetzplanung für die Mobilitätswende ist bis zum Jahr 2050 für eine theoretische Vollelektrifizierung der Mobilität ausgelegt. Allerdings erwarten wir für den Langstrecken- und Schwerlastverkehrden Einsatz von Wasserstofftechnologien als ergänzendes Lösungsszenario.

Unsere Niederspannungsnetze werden für einen Zeitraum von mindestens 50 Jahren geplant und errichtet. Historische Netzkonfigurationen aus dem letzten Jahrhundert sind somit noch nicht auf den aktuell einsetzenden Umstieg auf Elektromobilität ausgelegt. Das Niederspannungsnetz der Mainzer Netze besitzt in der Regel eine überdurchschnittlich hohe Leistungsfähigkeit und bietet daher Kapazitätsreserven. Letztere können in den nächsten Jahren gezielt für die Energieversorgung der Ladeinfrastruktur genutzt werden.

 

Um die Kapazitätsreserven effektiv nutzen zu können, muss der Netzbetreiber wissen, wann und wo Ladeinfrastruktur mit welcher Leistung in Betrieb geht. Sollten an einem Kabel mehrere Ladeeinrichtungen angeschlossen werden, verfolgen wir messtechnisch die Entwicklung und leiten gegebenenfalls geeignete Maßnahmen ein, um die Netze vor Überlastung zu schützen.

Da unsere Niederspannungsnetze für einen Zeitraum von mindestens 50 Jahren geplant werden, sind historische Netzkonfigurationen aus dem letzten Jahrhundert noch nicht auf den Mobilitätswandel ausgelegt. Deshalb muss vor dem Anschluss hoher Ladeleistungen zuvor das Netz geprüft werden.

Neben Messungen zur aktuellen Auslastung gehören auch Netzberechnungen, da neben der Belastung der Stromkreise auch noch eine normgerechte Spannungsqualität sicher zu stellen ist.

Je nach Ergebnis muss daher vor der Genehmigung eine Verstärkung des vorgelagerten Netzes durchgeführt werden. Alternativ kann die Ladeeinrichtung zunächst auf 11 kW begrenzt werden. Hierfür besteht lediglich eine gesetzliche Anzeigepflicht.

Die Mainzer Netze rechnen mit einer Ladeeinrichtung von bis zu 11 kW Ladeleistung pro Netzanschluss. Ladeeinrichtungen bis zu 11kW sind gesetzlich anzeigepflichtig. Übersteigt die Summenleistung der Ladeeinrichtungen eines Netzanschlusses 11 kW, sind diese genehmigungspflichtig und müssen von uns geprüft und genehmigt werden.

Zuallererst muss jedoch der Zustand der Kundenanlage durch ein Elektroinstallationsunternehmen geprüft werden. Denn meistens muss für die Errichtung einer Ladestation ein zusätzlicher, leistungsstarker Stromkreis mit  ergänzenden Sicherungsautomaten installiert werden. Es ist besonders von Bedeutung, inwieweit andere leistungsstarke Verbraucher in der elektrischen Kundenanlage vorhanden sind, wie Durchlauferhitzer, Speicherheizungen oder Saunas. Daher ist die Einbindung von qualifizierten Elektrofachkräften unumgänglich. In Einzelfällen kann  auch eine kostenpflichtige Verstärkung des Netzanschlusses erforderlich werden.

Energieversorger, Elektroinstallationsunternehmen, Ingenieurbüros, Elektromobilitäts-Dienstleister oder Ladeinfrastrukturanbieter beraten und unterstützen Sie hierbei. Wichtige Faktoren für die Projektierung sind:

• die Anzahl der zu ladenden Fahrzeuge,
• der Gleichzeitigkeitsfaktor,
• die maximale Ladekapazität der Fahrzeuge
• sowie die verfügbare Ladekapazität, die durch den vorhandenen bzw. zu errichtenden Netzanschluss festgelegt wird.

Der Gleichzeitigkeitsfaktor bestimmt sich aus dem individuellen Ladeenergiebedarf, dem Zeitpunkt des Ladebeginns und der individuellen Ladeleistung der PKW. Bei voller Auslastung der Ladeinfrastruktur und ohne gesteuertes Laden könnte es zu einer hohen Gleichzeitigkeit kommen. Da ein neuer, leistungsstarker Netzanschluss unter Umständen direkt am nächsten Kabelverteilerschrank oder an der nächsten Trafostation angeschlossen werden muss, können zudem hohe Netzanschlusskosten für den Kunden entstehen. Ein Lademanagementsystem schafft Abhilfe und sorgt für das gleichmäßige Laden aller Fahrzeuge, verhindert so teure Lastspitzen.

Nur eine öffentliche Ladeinfrastruktur ist bei der BNetzA meldepflichtig.

Unabhängig davon bitten wir zu beachten, dass eine Ladeeinrichtung bis 11 kW bei den Mainzer Netzen anzuzeigen ist. Für eine Ladeeinrichtung über 11 kW ist außerdem eine Genehmigung einzuholen.

Die ausführlichen Vorgaben können den Technischen Anschlussbedingungen für Niederspannung (1,86 MB, pdf) entnommen werden. Wichtig ist, dass die Ladeeinrichtung steuerbar ist und vor der Inbetriebnahme mit einem Steuerungsmodul der Mainzer Netze über eine Steuerleitung verbunden wird.

 

Aktuell setzen wir noch unterschiedliche Techniken für die Steuerungsmodule ein. Zukünftig wird jedoch konsequent auf sogenannte „Steuerboxen“ umgestellt, die über Smart-Meter-Gateways angesteuert werden können. Elektroinstallationsunternehmen unterstützen hier beratend.

Die eindeutige Zuordnung zu einem Netzanschluss ist unbedingt notwendig, da wir in unseren IT-Systemen eine automatisierte Zuordnung der Anfrage zu bestehenden Anschlussobjekten durchführen.

 

Sollten Sie den Netzanschluss für den geplanten Standort der Ladeinfrastruktur nicht finden, wenden Sie sich bitte mit Ihrem Anliegen formlos an elektromobilitaet@mainzer-netze.de. Wir werden den Sachverhalt prüfen und uns mit Ihnen in Verbindung setzen.