„Warum gibt es sowohl AC- als auch DC-Stromnetze und was bedeutet das für die Elektromobilität?“
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Die Geschichte der Stromnetze geht bis ins 19. Jahrhundert zurück, als Thomas Edison und Nikola Tesla zwei unterschiedliche Technologien entwickelten: Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Beide Technologien haben spezifische Vor- und Nachteile, die bis heute ihre Anwendungen bestimmen. Während DC-Netze aufgrund ihrer geringeren Übertragungsverluste ideal für lange Distanzen sind (rentabel wird es ab etwa 600km), bieten AC-Netze durch ihre Transformierbarkeit Flexibilität, insbesondere in feinmaschigen, städtischen Stromnetzen.
Doch warum ist das relevant, wenn wir über Elektromobilität sprechen?
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Häufig spricht man wie selbstverständlich davon, mit welcher Leistung ein Fahrzeug AC und DC laden kann. Wer sich einmal mit E-Fahrzeugen beschäftigt hat, weiß, mit DC lade ich schneller, als mit AC. Aber warum ist das eigentlich so?
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Der Hauptgrund dafür liegt in der Natur der Batterie und des Ladevorgangs. Batterien in Elektrofahrzeugen speichern Energie als Gleichstrom. Beim Laden mit AC muss der Wechselstrom, den ich im städtischen Netz vorfinde, zunächst in Gleichstrom umgewandelt werden, was durch das im Fahrzeug eingebaute Ladegerät (Onboard Charger) geschieht. Diese Umwandlung ist jedoch begrenzt durch die Leistungskapazität des Onboard Chargers, was die Ladegeschwindigkeit reduziert. Beim DC-Laden hingegen wird der Gleichstrom direkt von der Ladestation in die Batterie eingespeist, wodurch die Notwendigkeit der Umwandlung im Fahrzeug entfällt und wesentlich höhere Ladeleistungen möglich sind.
Doch auch mit AC kann man schneller laden, als wir es üblicherweise kennen. Der Onboard-Charger und die Leistung der Wallbox (und der vorgelagerten Installation) geben vor, wie schnell ein Fahrzeug geladen werden kann. Bei PKW mit Batteriegrößen bis 100kWh sind 11kW Ladeleistung in der Regel absolut ausreichend, legt man zugrunde, dass das Fahrzeug über Nacht geladen werden soll.
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Doch im LKW-Bereich sind 11 oder auch 22kW meist nicht ausreichend, um eine 400-600kWh große Batterie über Nacht zu laden. Muss es dann zwangsläufig eine DC-Station sein? Nein, denn auch mit AC lassen sich größere Ladeleistungen realisieren, sofern Wallbox und Onboard-Charger das hergeben. So kann der 43kW AC Charger der elexon LKW mit großen Batterien über Nacht laden. Der Vorteil gegenüber DC? Die Ladestation ist viel günstiger, die Vorinstallation in der Regel weniger aufwändig und das Laden mit konstanten 43kW viel netzschonender, als wenn ich den LKW in kürzerer Zeit mit hohen DC-Ladeleistungen lade.