Smarte Mobilität

»Das Auto ist tot – es lebe das Auto«, posaunt die Elektromobilitätsbranche und ist überzeugt: Das mit Kraftstoff betriebene Automobil wird schon bald an Bedeutung verlieren – nach 125 Jahren Automobiltradition im Dunst benzin- und dieselgetakteter Dreckschleudern führen nun Elektrofahrzeuge unsere Gesellschaft auf einen sauberen Weg in die Zukunft. Freilich: Bis das E-Car breite Akzeptanz auch am Massenmarkt findet, sind einheitliche und praktikable Ladesysteme nötig, muss eine Ladeinfrastruktur bereitstehen, der Fahrzeugpreis für die immer noch vergleichsweise teuren Modelle gewaltig sinken und auch generell ein Umdenken in unseren Köpfen passieren. Ob nun mit Batterie, als Hybrid oder gar mit Brennstoffzellen betrieben: Die neuen Fahrzeuge eignen sich noch nicht fürs Protzen und Prahlen von Hubraum-Aficionados. Noch nicht, wohlgemerkt. Hersteller wie Tesla haben längst E-Car-Boliden auf die Straßen gebracht, die ihre Vergaserkollegen an der Ampel dank überragender Kraftumsetzung locker abhängen. Und die großen Fahrzeughersteller haben ihre Konstruktionspläne für eigene E-Car-Reihen aus den Schubladen geholt und stellen erste Elektroautos für ein breiteres Publikum vor. Bleibt nur das Problem mit der Infrastruktur.

»Bei den Infrastrukturkomponenten haben alle Beteiligten – ihnen voran die Automobilindustrie und die Energieversorger – oft unterschiedliche Interessen. So ist die Form des Steckgesichts beim Ladesteckersystem bisher nicht eindeutig definiert. Dem Endanwender ist kaum zuzumuten, dass jeder Fahrzeughersteller seinen eigenen Stecker für eine eigene Ladesäule entwickelt und die Fahrzeuge damit ausstattet«, beschreibt Heiko Dörr, Leiter der Geschäftsstelle Ladeschnittstelle der Carmeq, einer Volkswagen-Tochter. »Dass gemeinsame Standards möglich sind, haben die Hersteller von Mobiltelefonen 2011 bewiesen, als Ladeschnittstellen und Kabel vereinheitlicht wurden«, so Dörr weiter.

Optimales Laden gibt es nicht

Gemeinsam mit deutschen Automobilherstellern treibt Phoenix Contact derzeit die Standardisierung der Ladeschnittstelle voran. Sie besteht auf der Fahrzeugseite aus Ladebuchse und Ladestecker. Auf der Seite der Ladesäule gibt es ebenfalls eine Ladebuchse (Socket) und einen Stecker (Plug). Bei der von der Automobilindustrie angestrebten Ladezeit von circa 15 Minuten treten mit Gleichstrom Ströme bis 200 A auf. Diese Lademethode eignet sich für längere Fahrten – etwa an Raststätten. Allerdings wird durch die hohe Leistung die Batterie stark beansprucht, was ihre Lebensdauer drastisch reduziert.

Der Vorteil von Wechselstrom liegt in der einfachen Ladeinfrastruktur. Bei dieser Methode kann auf das Niederspannungsnetz mit 230 V zurückgegriffen werden, das in jedem Haushalt existiert. Die beiden Nachteile sind hier zum einen die lange Ladedauer von bis zu acht Stunden sowie das hohe Gewicht und der hohe Platzbedarf des Gleichrichters im Fahrzeug.

»In den E-mobilen Hauptregionen dieser Welt haben sich drei unterschiedliche Steckgesichter herausgebildet, und das jeweils für das AC- sowie für das DC-Laden: Typ 1 für die USA, Typ 2 für Europa sowie der GB-Standard für China«, erklärt Thomas Plachy, der bei Phoenix Contact für E-Mobility-Produkte zuständig ist. Die europäischen Hersteller haben sich bereits auf den Typ 2 verständigt. Er ermöglicht ein- und dreiphasiges Laden mit Wechselstrom von 50–60 Hz bis zu 63 A. Typ 2 unterstützt sowohl das langsamere Laden bei längeren Stillstandszeiten mit bis zu 4 kW als auch das etwas schnellere Laden an leistungsfähigen Ladepunkten mit bis zu 43 kW.

Gemeinsame Station

Im Rahmen eines gemeinsamen Projekts mit Wien Energie hat ABB am Business Park Vienna am Wienerberg die erste Schnellladestation Österreichs errichtet, die Gleichstrom-Schnellladung und Wechselstrom-Semi-Schnellladung in einem Gerät vereint. Mittels Gleichstromladung auf Basis des CHAdeMO Standards kann innerhalb von 20 bis 30 Minuten die Batterie eines Elektroautos zu rund 80 % geladen werden. Auf Basis des Typ-2-Ladesteckers kann auf Wechselstrombasis mit bis zu 22 kW geladen werden, wobei abhängig von dem jeweiligen Fahrzeug auch einphasiges Laden mit bis zu 7,3 kW möglich ist. Neben einem mehrsprachigen Farb-LCD und einem RFID-Kartenleser verfügt die aus Edelstahl gefertigte Schnellladestation über ein Niedertemperaturmodul, das auch im Außeneinsatz eine volle Funktionsfähigkeit bis zu einer Temperatur von -30°C ermöglicht. Die netzwerkfähige Schnellladeinfrastruktur von ABB ermöglicht Betreibern für Abrechnungssysteme, sowohl Schnittstellen in ihre bestehenden Backoffice-Anwendungen zu schaffen als auch über ein eigens entwickeltes Webbrowser-Tool diverse Statusinformationen und Statistiken abzurufen und das Autorisierungsmanagement durchzuführen.

Entwicklung in Wien

Nutzerfreundliche Lösungen für das Lade- und Abrechnungsmanagement sind eine der großen Herausforderungen für den Markterfolg und das Wachstum von E-Mobilität vor allem in den Städten. So untersucht das Forschungszentrum Telekommunikation Wien (FTW) in dem Projekt KOFLA (Link), eine Abkürzung für »KOoperatives Fahrerunterstützungssystem für optimiertes LAdemanagement von elektrischen Fahrzeugen«, wie mithilfe von IKT-Systemen das Angebot an Ladeenergie in den E-Ladestationen bedarfsgerecht, entsprechend der jeweils aktuell bestehenden Nachfrage der NutzerInnen von E-Fahrzeugen, optimiert werden kann. Die Idee ist die Entwicklung eines zentralen »Market Place«, der Ladewünsche von den E-Fahrzeugen entgegennimmt und diese bestmöglich an Ladestationen vermittelt. »KOFLA betrachtet die Interaktion zwischen dem Benutzer eines Elektroautos und der öffentlichen Ladeinfrastruktur vor und während des Ladens: Zuerst wird die optimale Ladestation ausgewählt und dann die Reservierung eines Ladepunktes vorgenommen. Die Vorteile des Systems für den Energienetzbetreiber sind eine genaue Lastprognose, die effiziente Lastverteilung auf mehrere Ladestationen und die Vermeidung von Überlastungssituationen im Niederspannungsnetz«, erklärt Sandford Bessler, Projektleiter beim FTW. Er werkt nun an einem automatischen Assistenten, der die passende Ladestation findet und die gewünschte Zeit reserviert. Auswahlkriterien sind die Verfügbarkeit im Rahmen des Parkplatzangebotes und der Energieauslastung, aber auch Präferenzen der Nutzer zu Preisen, Stromerzeugungsart, Wartezeit, Ladeintensität, Stromlieferant, Park-&-Ride-Möglichkeiten und mehr.

Scooter für E-Mobilität

Während munter geforscht und entwickelt wird, kommen nach und nach die Fahrzeuge in den Markt, darunter auch Scooter. Im April stellte der Hersteller iO-Scooter in Wien sein Serienmodell »Vienna XE« vor. »Es ist das erste Produkt, das gleichzeitig die Welt rettet und sexy ist«, behauptet iO-Inhaber und Chefkonstrukteur Bernd Kraemmer. Die »Vienna XE« hat eine Motorleistung von 10.000 Watt und schafft damit eine Höchstgeschwindigkeit von 72 km/h und eine Reichweite von 50 Kilometern. Mit einem verbesserten 4-Stufen-Ladegerät sind die Batterien der Vienna XE nach zweieinhalb Stunden voll und der Zweisitzer ist fahrbereit. Bei einer Jahreskilometerleistung von 3.000 Kilometern beträgt die Ersparnis 400 Euro gegenüber einem klassischen Verbrennungsmotor, heißt es. Wer 5.000 Kilometer pro Jahr zurücklegt, spart 700 Euro. Der Anschaffungspreis variert je nach Ausführung von 3.500 Euro bis 6.500 Euro.