Wallbox: Ladestation für Zuhause

Inhalt:

• Vorteile einer Wallbox
• Welche Leistung soll die Ladestation haben?
• Sind Ladestationen in Mehrfamilienhäusern erlaubt?

Eine Wallbox ist eine Ladestation für zuhause, die sich aufgrund ihrer Kompaktheit sehr gut an der Wand, alternativ auch stehend, montieren lässt. Rein theoretisch reicht eine Haushaltssteckdose für das Laden eines Elektroautos aus - es dauert halt nur ein wenig. Also: den Stromer einfach abends an die Dose hängen und morgens mit einem voll geladenen Auto zur Arbeit fahren? Das kann man machen, wenn einen die Ladezeiten nicht stören, es ist auf Dauer aber trotzdem alles andere als optimal: Ein Elektroauto zu laden ist nicht vergleichbar mit dem Aufladen eines Smartphones oder dem Erhitzen von Wasser in einem Wasserkocher. Letzteren sollte man auch nicht einen halben Tag durchlaufen lassen; zusätzlich ist die Ladeleistung eines E-Autos bedeutend höher als andere Gegenstände, die man gemeinhin im Haushalt an eine Steckdose anschließt. Für eine solche Aufgabe sind die Haushaltssteckdosen einfach nicht ausgelegt: Durch die lange Ladezeit unter hoher Last wird die Steckdose massiv belastet und erhitzt sich. Es besteht die Gefahr eines Kabelbrands! Gerade bei älterer Elektrik sollte man das Laden über die handelsübliche Steckdose lieber unterlassen. Nicht ohne Grund bezeichnet man die Aufladung an der normalen Steckdose nicht nur als "Standardladung", sondern gerne auch mal als "Notladung".

Gründe für eine Wallbox:

Geschwindigkeit: Eine Wallbox lädt ein Elektroauto um ein Vielfaches schneller: Sie liefert im Unterschied zur üblichen Schuko Steckdose eine deutlich höhere Ladeleistung. Der Leistungsbereich einer Wallbox reicht von 3,7 bis 22 kW, während eine Steckdose maximal 3,68kW ausgibt ( 230 Volt * 16 Ampere = 3680 Watt ). Ohnehin sollte man die Steckdose nicht maximal belasten, so dass der Ladestrom wohl oft eher mit weniger Ampere durchgeführt wird.

Sicherheit: Eine Wallbox überlastet die Elektrik nicht. Sie ist auf die Bedürfnisse von Elektrofahrzeugen ausgelegt und kommuniziert mit dem Fahrzeug über die benötigte Leistung. Sollte die hauseigene Elektrik nicht ausreichen, wird eine Fachkraft dafür Sorge tragen, dass Wallbox wie Elektrik angepasst werden. Die hauseigene Ladestation verfügt zusätzlich über FI-Schutzschalter, die Stromschläge verhindern.

Umwelt / Laden mit PV-Strom: Elektroautos selbst sind praktisch emissionsfrei. Der Strom muss natürlich irgendwo herkommen – insofern ist es für die Umweltbilanz entscheidend, wo der Ladestrom herkommt. Der derzeitige Strommix in Deutschland ist hierfür noch nicht optimal. Idealerweise hat man zuhause eine Photovoltaik-Anlage mit Solarspeicher. Mit der Kombination von Wallbox und Photovoltaik garantiert man nicht nur, dass das Elektroauto seine Umweltvorteile maximal ausspielt, sondern senkt durch die Nutzung des eigenen Solarstroms noch Stromkosten.

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Die Kosten für eine Wallbox sind hauptsächlich mit der Leistung des Gerätes verknüpft. Dazu gesellen sich die Kosten für eine fachmännische Installation (ein eigenhändiger Anschluss ist nicht erlaubt).

Bis zum 27. Oktober 2021 gab es über das KfW Programm 440 bis zu 900 Euro je Ladepunkt als Zuschuss. Das Programm war jedoch über alle Erwartungen hinweg erfolgreich und trotz zusätzlicher zwischenzeitlicher Aufstockung durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur beendet, da die Fördermittel erschöpft waren.

Aktuell gibt es von Seiten der KfW noch eine Wallboxförderung über das Programme 439 für Kommunen und das Programm 441 für Unternehmen.

Privatpersonen können sich teilweise noch über Förderprogramme der Länder, Kommunen oder einen Energieversorger einen Zuschuss für Wallboxen sichern. Mehr erfahren Sie in unserem Artikel zur Förderung von Wallboxen.

Beim Laden eines Elektroautos entscheidet immer die Komponente mit der schwächsten Leistung, wie hoch die Ladeleistung ausfällt. Zu diesen Komponenten zählen

• der On-Board Charger des Elektroautos,
• die Leistung der Ladestation und
• das verwendete Ladekabel.

Die Ladestation sollte also zum Auto passen: Ein BMW i3 hat in vielen Ausführungen beispielsweise eine AC-Ladeleistung von 11kW. Eine Wallbox mit 22kW wäre unnötig, da das Auto diese Ladeleistung nicht abnehmen kann, während ein Renault Zoe z.B. ein Ladegerät mit einer AC-Leistung von 22kW aufweist.

Das betrifft übrigens nicht die DC-Ladeleistung. Hier können viele Modelle inzwischen auch mit 50kW oder gar im dreistelligen Kilowattbereich aufgeladen werden.

• Der ADAC empfiehlt in einem aktuellen Wallbox-Test eine (dreiphasige) 11kW-Wallbox als goldene Mitte: sie muss nicht vom Netzbetreiber genehmigt werden (sie muss allerdings trotzdem beim Netzbetreiber angemeldet werden) ist aber trotzdem leistungsfähig genug, um ein Elektroauto in einigen Stunden bzw. über Nacht bequem aufzuladen. Außerdem sind 11kW Ladestationen meist günstiger als die Varianten mit 22kW.

• Will man zukunftsfähig bleiben, sollte man aber durchaus auch über 22kW nachdenken, selbst wenn das aktuelle Auto diese Ladeleistung gar nicht abruft, denn es ist abzusehen, dass die Stromer in den nächsten Jahren immer mehr den Fokus auf eine gute Ladeleistung legen werden und höhere Leistungen zum Standard werden. Für eine 22kW Wallbox ist allerdings die Zustimmung des Netzbetreibers notwendig.

• Achten Sie auf eine Konformitätserklärung des Herstellers. Sie wird seit 26. April 2019 für die verpflichtende Anmeldung der Wallbox beim Netzbetreiber benötigt. Idealerweise liegt sie bei, ansonsten sollte der Hersteller kontaktiert werden.

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Aktuell ist es aufgrund der Rechtslage noch sehr umständlich, eine Wallbox in der Tiefgarage eines Mehrfamilienhauses zu installieren. Eigentümerversammlung und Hausverwalter - alle müssen bei der Installation eine Ladesäule zustimmen. Bei nur einer Gegenstimme kann die eigene Wallbox nicht errichtet werden. Deshalb sollten im ersten Schritt die Eigentümer und / oder die Hausverwaltung über die Planung einer Wallbox informiert werden. Neben den Strom- und Errichtungskosten sollte auch die Frage geklärt werden, was bei einem eventuellen Auszug aus der Mietwohnung des Wallbox-Eigners zu geschehen hat.

Ein Rechtsanspruch auf eine Wallbox ist in einem Gesetzesentwurf, dem Wohnungseigentumsmodernisierungsgesetz (WEMoG), geplant, so dass es dieser Zustimmung nicht mehr bedarf - jedoch ist der Entwurf noch nicht abschließend behandelt. Anfang September 2020 soll es zu einer Einigung zwischen Union und SPD gekommen sein und man hofft darauf, dass das Gesetz im November 2020 in Kraft treten kann. Dann wäre es möglich, dass jeder Wohnungseigentümer eine Ladestation errichten kann, ohne dass ihm dies seitens der Eigentümergemeinschaft verwehrt wird, wenn die Kosten von ihm selbst getragen werden. Der Entwurf ist auf den Seiten des Bundesministeriums für Justiz und Verbraucherschutz hier zu finden.

Wenn Sie in einem Einfamilienhaus leben, steht dem Vorhaben natürlich nichts entgegen. Vorausgesetzt, die Elektrik verträgt eine Wallbox.

Die Ladezeit eines Elektroautos hängt von der Kapazität der Batterie (und dem Ladezustand der Batterie), der maximalen Ladeleistung an der Wallbox und der maximalen Ladeleistung am Auto (On-Board Charger) ab. Das Bauteil mit der geringsten Leistung bestimmt bei der Ladung die Gesamtleistung. Ein Elektroauto, dessen On-Board Charger maximal 11kW bewältigt, kann auch an einer 22kW Wallbox laden. Die maximale Ladeleistung beträgt dann allerdings trotzdem 11kW.

Generell gilt Wallboxseitig:

• Ladezeit = Kapazität der Batterie / Ladeleistung.

Die Ladeleistung wiederum ergibt sich aus der Anzahl der Phasen sowie der Spannung und der Stromstärke an ihrer Wallbox.

• Ladeleistung (W) = Anzahl der Phasen * Spannung (V) * Stromstärke (A)

Möchten Sie eine Ladeleistung von 22 kW erreichen, muss Ihre Elektrik z.B. also auf dreiphasiges Laden mit einer Stromstärke von 32 Ampere ausgelegt sein (Bei Sternschaltung mit 230V): 3 Phasen * 230V * 32A = 22.080 W

Ein BMW i3 mit einer Batteriekapazität von 38kW würde beispielsweise mit 11kW in knapp 3,5 Stunden laden, während eine Vollladung bei 2,3 kW schon einmal über 15 Stunden dauern würde. An einer Gleichstrom-Schnellladestation mit 50kW würde es dementsprechend nicht einmal eine Stunde dauern.

In der Praxis fallen die Ladezeiten allerdings höher aus als die obigen Beispiele nahelegen. Der Ladestand der Batterie und die Batterietemperatur wirken sich zusätzlich auf die Ladedauer aus:

• Je leerer eine Batterie ist, desto schneller lädt sie auf. Ab einem Ladestand von 80% wird meist die Ladegeschwindigkeit schrittweise gedrosselt, um den Akku vor Schäden zu schützen. Für die letzten Prozent ist die Ladezeit also deutlich erhöht.

Nicht nur die Ladeleistung der Wallbox bzw. des Stromanschlusses ist entscheidend. Auch die Autos selbst haben ihre eigenen Voraussetzungen an die Ladeinfrastruktur bzw. unterstützen über ihr internes Ladegerät nur bestimmte Ladestärken und -Modi.

Zuerst einmal enthält ein Elektroauto ein internes wechselstromfähiges Ladegerät (On-Board Charger). Es kommuniziert mit der Wallbox und regelt die Ladespannung nach Anforderung des Batterie-Management-Systems während des Ladevorganges. Sensoren überwachen den Vorgang und senden Informationen an Steuergeräte im Auto und wirken Fehlfunktionen oder Überhitzung entgegen.

Stecker für das Laden mit Wechselstrom (AC)

Typ 1 Stecker (Foto: Michael Hicks, CC BY 2.0) : Der Stecker vom Typ 1 ist seit 2009 und damit schon seit über zehn Jahren auf dem Markt. Er beruht auf dem US-Amerikanischen Standard SAE-J1772 aus dem Jahre 2001. Er ist vor allem in Nordamerika und Asien zu finden, hat fünf Steckkontakte und ist nur für einphasiges Laden mit bis zu 7,4kW geeignet (230 Volt Spannung, 32 Ampere Stromstärke). In Europa ist der Typ 1 Stecker eher selten anzutreffen.

Typ 2 Stecker (Foto: MENNEKES Elektrotechnik GmbH & Co. KG): Der Typ 2 Stecker ist in Europa seit der entsprechenden Festlegung durch die Europäische Kommission der Standard für das Laden von Elektroautos (an Ladesäulen). Die offizielle Bezeichnung ist EN 62196 Typ 2 (auch IEC Typ 2).

Der Typ 2 Stecker ist dreiphasig ausgelegt und bringt deutlich mehr Leistung aufs Parkett als der Typ 1 Stecker: Für Wallboxen im privaten Raum sind Ladeleistungen bis 22kW (400V mit 32A) möglich. An öffentlichen Ladepunkten sind aber auch Varianten mit 400V und 63A zu finden. Diese versorgen einen Stromer dann bereits mit respektablen 43kW.

Der Typ 2 Stecker ist vom Hersteller Mennekes im Konzert mit RWE und der Daimler AG entwickelt worden. Seit der Normungsphase ist er unter anderem deswegen auch als "Mennekes-Stecker" bekannt. Der Typ 2 ist auch der Steckertyp, der in einer Wallbox in Deutschland mit größter Wahrscheinlichkeit zum Einsatz kommt. Er ist vielseitig, hat eine gute Leistung und unterstützt die gängigsten Modi und Autos.

Stecker für das Laden mit Gleichstrom (DC)

Das CCS (Combined Charging System, Foto: Hadhuey, CC-BY SA 4.0) ist in Europa und Nordamerika das Gleichstromladesystem mit der größten Verbreitung. Mit diesem Steckertyp können Elektroautos sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom geladen werden.

Das europäische CCS basiert auf der Typ-2-Fahrzeugkupplung. Sie ist mit zwei extra Gleichstromsteckerpolen ausgestattet und wird auch „Combo 2“ genannt. Typ 2 und Combo 2 gelten in der gelten in der gesamten EU bei Ladeleistungen über 3,7 kW für Wechselstrom einphasig oder dreiphasig (Typ 2) und über 50 kW für Gleichstrom (Combo 2) als Standard.

Ob man sein Elektroauto mit Wechselstrom oder Gleichstrom lädt und mit welcher Ladeleistung, hängt davon ab, was die Wallbox oder der öffentliche Ladepunkt liefern kann. CCS beherrscht die meisten Modi. Theoretisch geht die Ladeleistung rauf bis zu stattlichen 170kW, in den meisten Fällen wird man allerdings wohl eher 50kW ergattern (infrastrukturell und fahrzeugabhängig bedingt). Mit CCS 2.0 sollen auch Ladeleistungen bis 350kW erreicht werden können.

CHAdeMO-Stecker (Foto: Nick Birse, CC-BY SA 4.0): CHAdeMO ist ein japanischer Schnelladestandard von 2010 auf Gleichstrombasis.

Ähnlich dem CCS bringt es das CHAdeMO-System auf hohe Ladeleistungen. Es gibt einige Ladesäulen mit 20kW, dann vor allem 50kW und stärkere Varianten mit 100 oder gar 150kW. Im Laufe von 2020 soll ein neuer Ladestandard CHAdeMO 2.0 es auf Leistungen bis 400kW bringen.

Der CHAdeMO Standard ist nicht direkt kompatibel mit Typ 2 oder CCS, jedoch haben einige öffentliche Ladesäulen neben den europäischen Standards auch einen CHAdeMO-Stecker integriert. Einige Autos wie z.B. von Tesla können über einen Adapter auch per CHAdeMO geladen werden.

Tesla Supercharger (Typ-2-Anschlussdose eines europäischen Tesla Model S, Foto: Nick Slade, Lizenz: CC0 1.0): Die Tesla Supercharger sind DC Schnelladestationen, die von Tesla selbst entwickelt und betrieben werden. In den europäischen Modellen von Tesla kommt eine modifizierte Variante des Mennekes-Steckers Typ 2 zum Einsatz. An einem Tesla Supercharger wird mit einer Leistung von 135kW Spitze geladen. Die neueren Supercharger V2 von 2019 laden mit 150kW Leistung, während ebenso seit 2019 die neuen Supercharger V3 mit einer Leistung von bis zu 250kW aufgebaut werden.

Während Teslafahrer selbst an Superchargern wie auch normalen Ladesäulen laden können, ist es andersherum nicht möglich: Fahrern von Modellen anderer Firmen ist bislang das Laden an Superchargern nicht gestattet.

Ladekabel und Lademodi für Elektroautos

Ladekabel verbinden das Elektroauto mit einer Ladestation, einer Steckdose oder der Wallbox und unterstützen verschiedene Lademodi, vier an der Zahl. Wirklich wichtig im Alltag sind jedoch hauptsächlich die Ladekabel Mode 2 und die Ladekabel Mode 3. Ladekabel weisen an den jeweiligen Enden verschiedene Stecker auf, zum Beispiel Typ 2 auf Typ 1.

• Mode 2-Ladekabel. Sie gibt es in vielen Varianten. Im Allgemeinen verwendet man Mode 2 - Ladekabel, um ein Elektroauto an einer Haushaltssteckdose aufzuladen. Oft wird es direkt zum Auto mitgeliefert, damit zumindest eine Notladung zuhause möglich ist und man nicht ohne Lademöglichkeit strandet. Die Kommunikation zwischen Auto und Anschluss übernimmt hierbei in vielen Fällen eine kleine Box zwischen Fahrzeugstecker und Anschlusstecker (ICCB). Manche Mode 2 Ladekabel unterstützen auch CEE-Industriedosen und erlauben so bis zu 22kW. Meist geht das Laden aber mit gemächlichen 3,7kW vor sich.

• Mode 3-Ladekabel. Mode 3-Ladekabel lassen Ladeleistungen bis zu 43 kW / 250A (wird aber meist auf 32A begrenzt) zu. Im Mode 3 Ladekabel ist keine ICCB enthalten. Hier übernimmt die Wallbox / Ladestation die Kommunikation. Das Typ 2 Ladekabel mit Mode 3 Lademodus ist das gängige Modell.