Elektromobilität – Ladeinfrastruktur in Wohngebäuden

Elektromobilität –  Ladeinfrastruktur in Wohngebäuden

Impressum Herausgeber: GED Gesellschaft für Energiedienstleistung GmbH & Co. KG Reinhardtstraße 32 10117 Berlin Redaktion: Arbeitskreis Kommunikation der Initiative ELEKTRO+ Fachliche Bearbeitung: Fachausschuss Elektro- und Informations - technische Gebäudeinfrastruktur (EIG) der HEA – Fachgemeinschaft für   effiziente Energieanwendung e. V., Berlin Bildnachweis: Adobe Stock (S. 7), Fränkische Rohrwerke (S. 18),  Hager (S.13, S.17), Mennekes (Titel, S. 5, S. 6, S. 11, S. 14),  Obo Bettermann (S. 16), Shutterstock (Titel, S. 7),  Siemens (Titel, S. 9, S. 11, S. 15, S. 17) Copyright: GED Gesellschaft für Energiedienstleistung GmbH & Co. KG, 2017 1. Auflage Juni 2017 © GED 2017 Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht  der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der  Übersetzung. Die gesamte Broschüre oder Teile  der Broschüre dürfen in jeglicher Form nicht ohne  schriftliche Genehmigung des Herausgebers repro- duziert, vervielfältigt oder verbreitet werden. Trotz  größtmöglicher Sorgfalt bei der Bearbeitung der  Broschüre ist jegliche Haftung für Aktualität, Richtig- keit und Vollständigkeit des Inhalts ausgeschlossen. 

3 1 Anwendungsbereich  ..........................................................................................................................  5 2 Infrastruktur für das Laden von Elektrofahrzeugen  .............................................................  7 2.1 Elektrofahrzeuge  ..................................................................................................................................................................... 72.2 Ladepunkte und Ladeeinrichtungen  ............................................................................................................................... 82.3 Ladebetriebsarten ....................................................................................................................................................................8 2.4 Ladestromkreise  .................................................................................................................................................................... 102.5 Ladezeiten ................................................................................................................................................................................ 10 3 Technische Anforderungen an Elektroinstallationen für Ladeeinrichtungen   ........... 12 3.1 Bemessung  .............................................................................................................................................................................. 123.1.1 Leistungsbedarf und Gleichzeitigkeitsfaktor ........................................................................................................... 123.1.2 Spannungsfall  ..................................................................................................................................................................... 143.2 Schutzmaßnahmen  .............................................................................................................................................................. 143.2.1 Überlast- und Kurzschlussschutz  ................................................................................................................................. 143.2.2 Schutz gegen elektrischen Schlag  ............................................................................................................................... 153.2.3 Überspannungsschutz  ..................................................................................................................................................... 163.2.4 Schutz gegen äußere Einflüsse  ..................................................................................................................................... 163.3 Montage der Ladeeinrichtung  ......................................................................................................................................... 163.4 Elektromagnetische Verträglichkeit, Netzrückwirkungen  ...................................................................................... 17 4 Kommunikation   ............................................................................................................................................................... 18 4.1 Steuerung  ................................................................................................................................................................................ 184.2 Last- und Erzeugungsmanagement  ............................................................................................................................... 18 Weitere Informationen  ................................................................................................................................................... 19 Inhalt

4 Bild 1: Prognostizierter  Markthochlauf der Elektro- mobilität in Verbindung mit  verschiedenen Maßnahmen Einleitung Das Energiekonzept der Bundesregierung verfolgt die Zielsetzung, dass bis zum Jahr 2020 rund eine Million Elektrofahrzeuge in Deutsch-land für den Straßenverkehr zugelassen sein sollen (Bild 1). Diese ehrgeizige Vorgabe wird sich nur dann verwirklichen lassen, wenn die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge so be-schaffen ist, dass ein Ladevorgang überall und jederzeit möglich ist. Zurzeit werden große Anstrengungen unternom-men, ein dichtes Netz öffentlich zugänglicher Ladeeinrichtungen aufzubauen. Zukünftig kommt aber auch den Ladeeinrichtungen auf privaten Grundstücken eine große Bedeutung zu. Die Leistungsfähigkeit des öffentlichen Elektrizi-tätsversorgungsnetzes und der privaten Elektro-installation, die der jeweiligen Ladeeinrichtung vorgelagert sind, bestimmt dabei die Funktionali-tät und Sicherheit dieser Einrichtungen. Die Broschüre beschreibt die Anforderungen an Elektroinstallationen, die erfüllt sein müssen, damit Ladeeinrichtungen auf privaten Grundstü-cken sicher und zuverlässig betrieben werden können. Sie wendet sich an interessierte Haus- und Grundstückseigentümer, an Nutzer von privaten Elektrofahrzeugen sowie an Bauplaner, Architekten und Elektrohandwerker. Letztere sollten sich dafür einsetzen, dass bei jedem privaten Neubau Ladeeinrichtungen für Elektro-fahrzeuge vorgesehen werden.  Schließlich ist diese Broschüre von Interesse für alle, die sich beruflich mit dem Thema Elektromo-bilität auseinandersetzen, das sind z. B. Händler von Elektrofahrzeugen oder Beauftragte von Wohnungsbaugesellschaften. 1.000.000 Quelle: Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) 800.000 600.000 400.000 200.000 Jahresende 2015 Seit 2011: Monetäre Maßnahmen (Befreiung Kfz-Steuer für BEV, Nachteilsausgleich) Rechtliche Maßnahmen (Elektromobilitätsgesetz) Öffentliches Beschaffungsprogramm Zeitlich befristeter  Umweltbonus Förderung des Aufbaus öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur 2016 2017 2018 2019 2020 0

5 1 Anwendungsbereich Bild 2: Ladeeinrichtung für  Elektrofahrzeuge auf einem  privaten Grundstück Die in der Broschüre enthaltenen Empfehlungen für Planung und Ausführung von Elektroinstalla-tionen zum Anschluss von Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge können angewendet werden bei:•   Ein- und Zweifamilienhäusern mit eigenem  Parkraum auf dem Grundstück (Abstellplatz, Carport, Garage) bis 22 kW Ladeleistung je Ladepunkt •   Mehrfamilienhäusern mit eigenem Parkraum  auf dem Grundstück (Abstellplatz, Carport, Garage) bis 22 kW Ladeleistung  je Ladepunkt •   allgemein zugänglichen Bereichen wie   Parkhäusern oder Abstellplätzen von   Supermärkten Die Broschüre behandelt nicht •   den direkten Anschluss von Ladeeinrichtungen  für Elektrofahrzeuge an die öffentliche Strom-versorgung •   Elektroinstallationen von Ladeeinrichtungen  mit höheren Ladeströmen, beispielsweise    für Schnellladungen bis zu 63 A sowie   für DC-LadungenDie Aussagen der Broschüre gelten für die Neu-errichtung von Elektroinstallationen für Ladeein-richtungen von Elektrofahrzeugen und bei deren Nachrüstung im Bestand. Die beschriebenen Anforderungen müssen auch bei Anschluss von Ladeeinrichtungen/Ladepunkten an bestehende Elektroinstallationen erfüllt sein. 

6 Folgende technische Regeln und Normen sind bei Errichtung von Elektroinstallationen für den Anschluss von Ladeeinrichtungen relevant:•   DIN 18015-1 „Elektrische Anlagen in Wohnge- bäuden – Planungsgrundlagen“ •   DIN VDE 0100 „Errichten von Niederspannungs- anlagen“ •   DIN VDE 0100-722 „Errichten von Nieder- spannungsanlagen – Anforderungen für  Betriebsstätten, Räume und Anlagen beson-derer Art – Stromversorgung von Elektrofahr-zeugen“ •   DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1) „Elektrische  Ausrüstung von Elektrofahrzeugen – Konduk-tive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge – Teil 1: Allgemeine Anforderungen“ •   VDI 2166, Blatt 2 „Planung elektrischer   Anlagen in Gebäuden – Hinweise für    die Elektromobilität“•   Technische Anschlussbedingungen (TAB)   der Netzbetreiber•   VdS 3471 „Ladestationen für Elektrostraßen- fahrzeuge“ Unbedingt vorhandene Elektroinstallationen   prüfen lassen! Bei der Nachrüstung im Bestand wird empfohlen, die Eignung der vorhandenen Elektroinstallation für das Laden von Elektrofahrzeugen durch einen Elektrofachbetrieb prüfen zu lassen. Qualifizierte Innungsfachbetriebe und spezialisierte E-Mobilitätsfachbetriebe in ihrer Nähe finden interessierte Bauherren unter: www.elektrobetrieb-finden.de. Darüber hinaus sollte geklärt werden, ob die Zu-stimmung des zuständigen Netzbetreibers vorab einzuholen ist.  Bild 3: Ladeeinrichtung in einer Garage

7 Bild 4: a) Pedelec,   b) Scooter und c) Segway 2  Infrastruktur für das Laden      von  Elektrofahrzeugen 2.1 Elektrofahrzeuge Ein Elektrofahrzeug ist ein Verkehrsmittel, das für die Benutzung auf öffentlichen Straßen, Wegen und Plätzen sowie für Fernverkehrsstraßen zuge-lassen ist und von einem Elektromotor angetrie-ben wird. Der Elektromotor bezieht seinen Strom aus einer aufladbaren Speicherbatterie. Die Aufladung erfolgt über geeignete Ladeeinrich-tungen entweder aus dem öffentlichen Strom-versorgungsnetz oder aus der Elektroinstallation eines Gebäudes (nach DIN VDE 0100-722). Elektrofahrzeuge können sein:•   Pedelecs (Fahrräder mit elektrischem Hilfsan- trieb zur Unterstützung des Kurbelantriebs) •   E-Bikes (Zweiräder, die auch rein elektrisch  angetrieben werden können) •   Scooter (Roller mit elektrischem Antrieb, elek- trisch angetriebene Easy-Cruiser, das sind Rol-ler mit nebeneinander liegenden Rädern, auch Segway genannt sowie elektrisch angetriebene Dreirad- oder Vierrad-Roller) •  PKW mit rein elektrischem Antrieb•   PKW mit Hybridantrieb (Kombination Elektro- motor/Verbrennungsmotor) Je nach Art des Fahrzeugs werden die zuge-hörigen Ladeeinrichtungen klassifiziert nach Ladeleistung bzw. Ladestrom. Die Herstelleran-gaben zu den Ladeströmen und -zeiten sowie die hierfür geeigneten Ladebetriebsarten der Elektro fahrzeuge sind zu beachten (s. Seite 8). Grundsätzlich verkürzt sich die Ladezeit, wenn eine höhere Ladeleistung bereitgestellt wird. Die Elektroinstallation zur Versorgung einer Ladeeinrichtung für Elektrofahrzeuge ist für die vorgesehene oder notwendige Ladebetriebsart  zu bemessen. Werden mehrere Ladeeinrichtungen oder Ladepunkte aus einer Elektroinstallation versorgt, ist bei gleichzeitiger Nutzung der Gleich-zeitigkeitsfaktor 1 zu berücksichtigen oder ein Auflademanagement zu betreiben (siehe Kapitel 3.1.1 und 4.2). a) b) c)

8 2.2  Ladepunkte und   Ladeeinrichtungen Ein Ladepunkt ist die Stelle der Ladeeinrichtung, an der ein einzelnes Elektrofahrzeug angeschlos-sen wird (Bild 5). Ladeeinrichtungen können sein:•   Steckdosen in der festen Installation, die unter  Berücksichtigung ihrer Dauerstrombelastbar-keit (siehe Abschnitt 3.1) für das Laden von Fahrzeugen geeignet und vorgesehen sind •   Ladesäulen sowie Wandboxen (Wallboxen) zur  Installation in Garagen, Carports oder an Stell-plätzen, die einen oder mehrere Ladepunkte versorgen können Steckdosen, an die Elektrofahrzeuge mit der Lade-betriebsart 1 oder 2 angeschlossen werden, sind gleichzeitig Ladepunkte und Ladeeinrichtungen. Bild 5: Prinzipieller Aufbau  der Elektroinstallation für  Ladeeinrichtungen von  Elektrofahrzeugen 2.3 Ladebetriebsarten  Folgende Ladebetriebsarten (auch „Lademodi“ genannt) mit Wechselstrom (AC) sind in der DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1) definiert. Ladebetriebsart 1: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt hier üblicherweise einphasig aus einer Schutz-kontaktsteckdose oder aus einer CEE-Steckvor- steckdose oder aus einer CEE-Steckvorrichtung in der festen Elektroinstallation. Die Ladeleitung, also die Verbindung zwischen Ladesteckdose (Ladepunkt) und Fahrzeug ist mit einer Steuer- und Schutzeinrichtung (IC-CPD, in cable control and protection device) ausgestattet (Bild 7). Diese Einrichtung überwacht beispielsweise die Schutz-leiterverbindung zwischen Fahrzeug und Ladean-schluss (Steckdose). Sie schaltet im Gefahrfall ab. Der maximal zulässige Ladestrom wird dem Fahr-zeug vorgegeben. Er darf 32 A nicht überschreiten.  Hinweis: Die Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber lassen für einphasigen Betrieb nur einen maximalen Ladestrom von 20 A zu. Die TAB befindet sich derzeit in Überarbeitung. Absehbar sind hier neue Vorgaben für Lade-einrichtungen. richtung (dreiphasig) in der festen Elektroinstal-lation. Bei dieser Ladebetriebsart erfolgt keine Abfrage des maximal zulässigen Ladestroms durch das Fahrzeug. Der Ladestrom ist normativ auf 16 A begrenzt. Ladebetriebsart 2: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt üblicherweise einphasig aus einer Schutzkontakt- Stromkreisverteiler Ladeeinrichtung Ladestromkreis RAUM MIT ZÄHLERSCHRANK GARAGE ELEKTRO ELEKTROFAHRZEUG

9 Ladebetriebsart 3: Das Laden des Elektrostraßenfahrzeugs erfolgt aus einer an die Elektroinstallation fest ange-schlossenen Ladestation. Das Fahrzeug wird über eine mit Steckern versehene oder über eine an der Ladestation fest angeschlossene Ladeleitung versorgt. Die Ladestation steht im Datenaus-tausch mit dem zu ladenden Fahrzeug und gibt den maximal zulässigen Ladestrom vor. Der typische Ladestrom liegt bei 32 A. Ladebetriebsart 4:  Das Laden des Elektrofahrzeugs erfolgt aus einer an die Elektroinstallation fest angeschlossenen Ladestation. Das Fahrzeug wird über eine mit  Bild 7: Ladekabel mit Steu- er- und Schutzeinrichtung  für ein Elektrofahrzeug bei  Ladebetriebsart 2 Bild 6: Ladebetriebsarten  im Überblick Stecker versehene Verbindungsleitung an die La-destation angeschlossen, die im Datenaustausch mit dem zu ladenden Fahrzeug steht. Der Lade-regler befindet sich nicht im Fahrzeug, sondern in der Ladestation. Die Versorgung des Fahrzeugs erfolgt mit Gleichstrom. Ladebetriebsart 4 hat für den Anwendungsbe-reich dieser Broschüre kaum Bedeutung. Die Broschüre beschränkt sich im Folgenden auf die Ausführung von Elektroinstallationen für die Ladebetriebsarten 1, 2 und 3. LADEBETRIEBSART 1 LADEBETRIEBSART 2 LADEBETRIEBSART 3 LADEBETRIEBSART 4 IC-CPD

10 Art der  Ladeeinrichtung Art des   Ladestromkreises Beispiele   für Ladepunkte Lade-  betriebsart  nach   DIN EN 61851 typischer   Ladestrom typische   Ladeleistung Anwendungen Schutzkontakt-  steckdose   230 V / 16 A 1-phasig, 230 V 1 oder 2 8 A bis 1,8 kW Pedelecs, E-Bikes,  E-Quads (E-Roller,   E-Scooter) Für Autos mit  Elektroantrieb  nicht empfohlen! CEE-Steckdose  230 V / 16 A 1-phasig, 230 V 2   (vorzugsweise) 16 A bis 3,7 kW Plug-in-Hybridautos mit  Elektro-/Verbrennungs- motorantrieb CEE-Steckdose  400 V / 32 A 3-phasig, 400 V 2 32 A bis 22 kW Autos mit Elektroantrieb, Plug-in-Hybridautos mit   Elektro-/Verbrennungs-  motorantrieb Wandbox mit   Festanschluss 1-phasig, 230 V 3 20 A bis 4,6 kW Wandbox mit   Festanschluss 3-phasig, 400 V Beispiel für einen Anschlusspunkt mit RCD 3 32 A bis 22 kW Tabelle 1:  Arten von Ladestromkreisen  und deren Bemessungsdaten 2.4 Ladestromkreise Der Ladestromkreis für ein Elektrofahrzeug ist ein Endstromkreis, der keine Anschlussstellen für wei-tere elektrische Verbrauchsgeräte enthalten darf. Die Bemessungsdaten für diese Stromkreise können der Tabelle 1 entnommen werden. 2.5 Ladezeiten Die Zeit zum Aufladen eines Elektrofahrzeuges ist abhängig von der verfügbaren Stromstärke an der Ladesäule, der Aufnahmekapazität der Speicherbatterie sowie der maximalen Leistung des im Fahrzeug eingesetzten Gleichrichters. Man unterscheidet zwischen Wechselstrom- und Gleichstromladung. Eine Schutzkontaktsteckdose (230 V, 16 A) ist grundsätzlich zur Ladung von zwei- und vier-rädrigen Elektrofahrzeugen geeignet (Ladebe-triebsart 1). Der Ladevorgang nimmt allerdings sehr viel Zeit in Anspruch. Da die Steckdose außerdem nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt ist (siehe Hinweis auf Seite 14) erfolgt die Ladung nur gedrosselt. Ein Ladevorgang kann somit zwi-schen 6 und 8 Stunden dauern, bei Modellen mit hoher Batteriekapazität sogar deutlich länger. Bei Ladebetriebsart 2 (3-phasig, 400 V) sinkt die Ladezeit deutlich auf ca. 1,5 bis 2 Stunden ab.

11 Art der  Ladeeinrichtung Art des   Ladestromkreises Beispiele   für Ladepunkte Lade-  betriebsart  nach   DIN EN 61851 typischer   Ladestrom typische   Ladeleistung Anwendungen Schutzkontakt-  steckdose   230 V / 16 A 1-phasig, 230 V 1 oder 2 8 A bis 1,8 kW Pedelecs, E-Bikes,  E-Quads (E-Roller,   E-Scooter) Für Autos mit  Elektroantrieb  nicht empfohlen! CEE-Steckdose  230 V / 16 A 1-phasig, 230 V 2   (vorzugsweise) 16 A bis 3,7 kW Plug-in-Hybridautos mit  Elektro-/Verbrennungs- motorantrieb CEE-Steckdose  400 V / 32 A 3-phasig, 400 V 2 32 A bis 22 kW Autos mit Elektroantrieb, Plug-in-Hybridautos mit   Elektro-/Verbrennungs-  motorantrieb Wandbox mit   Festanschluss 1-phasig, 230 V 3 20 A bis 4,6 kW Wandbox mit   Festanschluss 3-phasig, 400 V Beispiel für einen Anschlusspunkt mit RCD 3 32 A bis 22 kW

12 3.1 Bemessung Wesentliche Parameter für die Bemessung der Ladestromkreise zum Anschluss von Ladeeinrich-tungen sind:•   der Leistungsbedarf abhängig von der jewei- ligen Ladebetriebsart (Tabelle 1) •   mögliche Gleichzeitigkeitsfaktoren mit Blick  auf die Versorgung von Ladeeinrichtungen mit mehreren Anschlusspunkten •   der Spannungsfall unter Berücksichtigung der  Leitungslängen, Leiterquerschnitte und der Gleichzeitigkeitsfaktoren •   notwendige Reduktionsfaktoren für Strombe- lastbarkeiten von Steckvorrichtungen, Schaltern und Schutzeinrichtungen aufgrund von Dauer-strombelastung 3  Technische Anforderungen      an  Elektroinstallationen       für  Ladeeinrichtungen 3.1.1 Leistungsbedarf und Gleichzeitigkeitsfaktor Die feste Elektroinstallation ist für den sofor-tigen oder zukünftigen Anschluss von Ladeein-richtungen so zu planen, dass sie für die gleich-zeitig benötigte Leistung der zu versorgenden Ladepunkte ausgelegt ist. Angaben zu typischen Ladeleistungen zeigt Tabelle 1. Separaten Stromkreis vorsehen! Ist die Ladebetriebsart bei Errichtung des Ladestromkreises noch nicht festgelegt, muss ein sepa-rater 3-phasiger Stromkreis nach DIN 18015-1 für den Anschluss einer Ladeeinrichtung mit einer Strombelastbarkeit von 32 A (für 22 kW) vorgesehen werden. Ladeeinrichtungen erhalten prinzipiell einen eigenen Stromkreis. Ladeeinrichtungen mit einer Ladeleistung von mehr als 4,6 kW müssen 3-pha-sig angeschlossen werden. Damit sollen unsym-metrische Belastungen in den Niederspannungs-verteilungsnetzen vermieden werden. Dieses fordern die Netzbetreiber in ihren Technischen Anschlussbedingungen. Der Anschluss von Lade-einrichtungen mit einer Nennleistung von mehr als 12 kW verlangt die vorherigen Beurteilung und Zustimmung des Netzbetreibers. Bei der Bemessung der Gesamtleistung eines Wohngebäudes mit Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge ist zu beachten, dass der in DIN 18015-1 festgelegte Leistungsbedarf für Wohn-gebäude die Ladeleistung für Elektrofahrzeuge nicht beinhaltet. Bei der Bemessung des Gesamt-leistungsbedarfs ist deshalb die elektrische Lade-leistung dem allgemeinen Leistungsbedarf des Gebäudes nach DIN 18015-1 zuzurechnen. Hier-bei muss auch berücksichtigt werden, dass die in der Tabelle 1 genannten Ladeleistungen für die verschiedenen Arten der Fahrzeuge im Allge-meinen über einen längeren Zeitraum, das heißt über mehrere Stunden, in voller Höhe benötigt werden. Das erfordert die Bemessung aller elek-

13 Bild 8: Moderner Zähler- schrank mit elektronischen  Haushaltszählern, u. a. für  PV-Anlage, Wärmepumpe  oder Elektrofahrzeug trischen Betriebsmittel in den Ladestromkreisen – wie Schutzeinrichtungen, Leitungen, Steckvor-richtungen, Verbindungen und Anschlüsse – für die Betriebsart „Dauerlast“. Darüber hinaus ist auch die Dauerstrombelastbarkeit (thermische Belastbarkeit) des Zählerplatzes zu beachten. Sollen mehrere Elektrofahrzeuge gleichzeitig geladen werden, ergibt sich die Gesamtlade- leistung aus der Summe der einzelnen Ladelei-stungen. Ist jedoch ein Auflademanagement vorhanden (Abschnitt 4.2), kann gegebenenfalls mit einem Gleichzeitigkeitsfaktor von weniger als 1, das heißt mit einer geringeren Gesamtlade-leistung, gerechnet werden. Leistungsbedarf und Gleichzeitigkeitsfaktor Der Leistungsbedarf einer Verbraucheranlage, z. B. einer Wohnung, ist die Summe der gleichzeitig in Anspruch genommenen elektrischen Leistung. Um die Elektroinstallation zu planen, muss die elektrische Leistung aller in der Wohnung vorhandenen Elektrogeräte bekannt sein. Der Leistungs-bedarf wird ermittelt aus dem Anschlusswert, der Summe der vorhandenen Geräteleistungen und aus einem Gleichzeitigkeitsfaktor, der berücksichtigt, dass alle Elektrogeräte gleichzeitig mit voller Leistung nicht über längere Zeit eingeschaltet sind. Der Gleichzeitigkeitsfaktor ist deshalb meistens kleiner als 1 und kann maximal den Wert 1 annehmen. In Einfamilienhäusern liegt der Wert etwa bei 0,4, in Wohnungen von Mehrfamilienhäusern etwa bei 0,6. Der Leistungsbedarf von Wohnungen in Mehrfamilienhäusern ist abhängig von der Anzahl der Wohnungen und ist in DIN 18015-1 angegeben.

14 Bild 9: Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge  in einer Tiefgarage 3.2 Schutzmaßnahmen 3.2.1 Überlast- und Kurzschlussschutz 1-phasige Haushaltssteckdosen sind nur für eine begrenzte Dauerstrombelastung geeignet (siehe Hinweis oben) und sollten bei Neuinstallationen von Ladestromkreisen für Straßenfahrzeuge nicht verwendet werden. Hierfür sind Industrie-steckvorrichtungen (CEE-Steckdosen) bei den Ladebetriebsarten 1 oder 2 vorzusehen.  Dauerbetrieb und reduzierter Ladestrom Übliche 1-phasige Haushaltssteckdosen (Schutzkontaktsteckdosen) mit einem Bemessungsstrom von 16 A vertragen einen Dauerbetrieb nicht. Sie können sich bei länger andauerndem Stromfluss über mehrere Stunden stark erwärmen und unter ungünstigen Bedingungen einen Brand auslösen. Hersteller solcher Steckdosen raten deshalb bei Dauerbetrieb zu einer maximalen Belastung mit höchsten 80 % ihres Bemessungsstromes.  Ein reduzierter Ladestrom ist aber für das Aufladen von Elektrofahrzeugen mit größeren Batterien (Akkumulatoren) nicht praktikabel, weil sich die Aufladezeit bei kleinem Ladestrom erheblich verlängern kann. 1-phasige Haushaltssteckdosen, die in bestehenden Elektroinstallationen häufig für den Anschluss von Ladeeinrichtungen empfohlen werden, eignen sich deshalb im Allgemeinen nicht für das Laden von Elektrofahrzeugen. Ausgenommen hiervon ist das Laden von Pedelecs, E-Bikes oder Scootern. 3.1.2 Spannungsfall Bei der Auslegung der Leitungen in der festen Installation ist der maximal auftretende Span-nungsfall unter Berücksichtigung des Bemes-sungsstroms der jeweils vorgeschalteten Schutz- einrichtung (z. B. des Leitungsschutzschalters), der Leitertemperatur bei Dauerstrombelastung, der Leitungslänge sowie des Leiterquerschnittes und -materials zu ermitteln. Die Empfehlungen in DIN 18015-1 und DIN VDE 0100-520 zum Spannungsfall können berücksichtigt werden. Dabei ist zu beachten, dass auch in der Verbin-dungsleitung zwischen Ladeeinrichtung und Fahrzeug ein Spannungsfall auftritt. Die Auswahl eines günstigeren Leiterquer-schnitts reduziert den Spannungsfall und trägt aufgrund der vergleichsweise langen Ladebe-triebszeiten auch zur Steigerung der Energie-effizienz der elektrischen Anlage bei.

15 3.2.2 Schutz gegen elektrischen Schlag Für den Schutz gegen elektrischen Schlag dürfen alle in DIN VDE 0100-722 genannten Maßnahmen für den Basis- und Fehlerschutz angewendet werden, sofern nicht aufgrund besonderer Umge-bungsbedingungen oder Netzsysteme die Aus-wahl dieser Schutzmaßnahmen eingeschränkt ist. Zusätzlich ist jeder Ladepunkt unter dem Ge-sichtspunkt der Verfügbarkeit mit einem eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter zu schützen (Bild 10). Sein Bemessungsstrom muss mindestens so groß sein wie der maximale Betriebsstrom des zu schützenden Ladepunktes. Jeder Ladepunkt muss durch einen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter von mindestens Typ A mit einem Bemessungsdifferenzstrom nicht größer als 30 mA geschützt sein.   Bemessungsstrom:   gemäß Strom des Ladepunktes (siehe Tabelle 1) Bemessungsfehlerstrom:   30 mATyp:   vorzugsweise B      (gleich-, wechsel- und pulsstromsensitiv) Polzahl:   2-polig für Einphasenwechselstrom     4-polig für Dreiphasenwechselstrom  Auslösung: kurzzeitverzögert Falls der Ladepunkt mit einer Steckdose oder Fahrzeugkupplung nach DIN EN 62196 ausgestattet ist (betrifft alle Ladeeinrichtungen nach Betriebsart 3), müssen im versorgenden Stromkreis Schutz-vor-kehrungen gegen Gleichfehlerströme vorgesehen werden, es sei denn diese sind in die Ladeein-rich-tung (z. B. Ladesäule oder Wandbox) integriert.  Geeignete Schutzvorkehrungen für jeden Lade-punkt sind: •  Fehlerstrom-Schutzschalter Typ B (Bild 10) oder •   Fehlerstrom-Schutzschalter Typ A in Verbin- dung mit einer geeigneten Einrichtung zur Abschaltung der Versorgung im Fall von  Gleichfehlerströmen 6 mA. Alternativ zu Fehlerstrom-Schutzschaltern des Typs A können auch solche des Typs F eingesetzt werden. Diese erfassen zusätzlich Fehlerströme im Frequenzbereich bis 1 kHz, die beim Lade-vorgang von E-Fahrzeugen durchaus auftreten können, und sie funktionieren bei maximalen Gleichfehlerströmen bis 10 mA zuverlässig. Für jeden dieser neuen Ladepunkte (Steckdose) ist ein eigener Stromkreis mit entsprechender Absicherung vorzusehen. 1-phasige Haushalts-steckdosen für das Laden von Pedelecs, E-Bikes und Scootern sollten mit maximal 10 A abge-sichert werden.  Es wird empfohlen, für den Überlastschutz Schutzeinrichtungen mit möglichst niedrigem thermischen Auslösestrom einzusetzen. Der Bemessungsstrom der Überstromschutzeinrich-tung ist unter Berücksichtigung der niedrigsten Dauerstrombelastbarkeit aller Betriebsmittel des Ladestromkreises auszuwählen.  Die notwendige Strombelastbarkeit von Haupt-leitungen in Gebäuden, die über Ladepunkte für Elektrofahrzeuge verfügen, wird nach DIN 18015-1 ermittelt. Ist ein Auflademanagement nicht vorhanden, muss hierbei mit einem Gleich-zeitigkeitsfaktor von 1 gerechnet werden. Bild 10: Fehlerstrom-Schutzschalter mit Kenndaten

16 3.2.3 Überspannungsschutz Zum Schutz der Ladeeinrichtungen vor Über-spannungen, die in der festen Elektroinstallation auftreten können, ist ein Überspannungsschutz nach DIN VDE 0100-443 vorzusehen. Die hierfür notwendigen Schutzeinrichtungen sind von der zuständigen Elektrofachkraft gemäß DIN VDE 0100-534 auszuwählen und müssen die Anforde-rungen der Isolationskoordination erfüllen.  Bild 11: Im Verteiler ein- gebaute Überspannungs- schutzeinrichtung Typ 2 3.2.4 Schutz gegen äußere Einflüsse Ladeeinrichtungen müssen für die an ihrem Installationsort vorliegenden Umgebungsbedin-gungen (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, mechanische Belastung) geeignet sein. Werden Anschlusspunkte im Freien installiert, müssen die Betriebsmittel zum Schutz gegen Spritzwasser sowie gegen das Eindringen von kleinen Fremdkörpern die Anforderungen der Schutzart IP 44 erfüllen. Es gelten die Anforderun-gen der DIN VDE 0100-722. Ladepunkte im Freien sollten daher zusätzlich mit einer Abdeckung (Regenschutz) ausgestattet sein, um die entspre-chende Schutzart zu gewährleisten (Bild 12). 3.3 Montage der Ladeeinrichtung Für die Montage der Ladeeinrichtung gelten die Vorgaben des jeweiligen Herstellers. Sind solche nicht vorhanden, wird empfohlen, wie folgt zu verfahren:•   Anbringungshöhe: min. 1100 mm und max.  1300 mm bezogen auf die Mitte des    Ladepunktes (Ladesteckdose) über OKFF   (Oberkante Fertigfußboden).•   Seitliche Ausrichtung: außermittig bezogen auf  die vorgesehene Parkplatzfläche    nach links oder rechts.  Bei der Montage von mehreren Ladeeinrich-tungen (Wandboxen) in größeren Garagen oder auf größeren Parkplatzflächen muss die Zuordnung der jeweiligen Ladeeinrichtung zur vorgesehenen Parkplatzfläche eindeutig erkennbar sein. Ladeeinrichtungen sollen einen  In Gebäuden mit vorhandener Blitzschutzanla-ge ist zu prüfen, ob der innere Blitzschutz nach DIN EN 62305-3 und DIN EN 62305-4 ausgeführt wurde, bzw. welche Nachbesserungen erforder-lich sind. Die Koordination der Überspannungs-schutzeinrichtungen nach DIN EN 62305-4 in einem bestehenden Blitzschutzkonzept sollte überprüft werden. Empfohlen wird, wenn nicht andere Vorschriften und Regeln gelten, der Einbau eines Typ-2-Über-spannungsableiters in den Stromkreisverteiler des Ladestromkreises (Bild 11), oder direkt in die Ladeeinrichtung (siehe auch VDI 2166, Blatt 2).

17 Bild 12: Ladeeinrichtung im Außenbereich mit Regendach 3.4 Elektromagnetische Verträglichkeit, Netzrückwirkungen  Durch den Betrieb der Ladegleichrichter in den Elektrofahrzeugen entstehen Oberschwin-gungsströme (Ströme mit Frequenzen, die dem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz 50 Hz entsprechen). Diese Ströme können die elek-trische Versorgungsspannung von 230/400 V mit ihrem idealerweise sinusförmigen Verlauf verzer-ren. Andere empfindliche Elektrogeräte können dann unter Umständen nicht mehr einwandfrei an solcher Spannung betrieben werden.  Verteilungs- und Endstromkreise für die Versor-gung von Ladeeinrichtungen im TN-System sind mit getrenntem Neutralleiter und Schutzleiter auszuführen.  Bild 13: Ladeeinrichtung  in einer Garage  ausreichenden Abstand zu Seitenwänden haben, damit das Einstecken des Ladesteckers einfach möglich ist (Bild 13). Die von Ladegleichrichtern in Elektrofahrzeugen mit Bemessungsströmen bis 16 A eingespeisten Oberschwingungsströme sind nicht störend, sofern die in DIN EN 61000-3-2 festgelegten zu-lässigen Grenzwerte nicht überschritten werden. Für Ladegleichrichter mit Bemessungsströmen von mehr als 16 A gelten die Grenzwerte nach DIN EN 6100-3-12. Im Übrigen sind auch die Festlegungen der Technischen Anschlussbedin-gungen der Netzbetreiber zu beachten. Nachweise aufbewahren! Dem Betreiber des Elektrofahrzeugs wird empfohlen, die Nachweise des Herstellers über das Einhalten der zulässigen Netzrückwirkungen und die Angaben zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) aufzubewahren.

18 4 Kommunikation 4.1 Steuerung Folgende Steuerungsaufgaben können in elek-trischen Anlagen mit Ladeeinrichtungen für Elek-trofahrzeuge notwendig oder gewünscht sein:•  die tarifabhängige Ladung des Fahrzeugs•   die Steuerung der gleichzeitigen Ladung bei  mehreren Ladepunkten •   die Steuerung des Ladevorgangs aus einer   eigenen Erzeugungsanlage oder einem  eigenen Energiespeicher •   die Teilnahme am Regelenergiemarkt   gemäß Systemstabilitätsverordnung 4.2 Last- und Erzeugungsmanagement Für die optimale Auslegung des elektrischen Hausanschlusses und der Ladeinfrastruktur ist ein installiertes Last- und Erzeugungsmanage-ment (Energiemanagement) eine notwendige Voraussetzung. Dieses soll die Nutzung von zur Verfügung stehender Netzanschlusskapazität sowie ein leistungs- und preisoptimiertes Aufla-den gewährleisten. Mögliche Preissignale für die Einspeisung und den Bezug elektrischer Energie werden erkannt und verarbeitet. Wird mehr als ein Fahrzeug aus einer Ladeein-richtung versorgt, oder sind mehrere Lade-einrichtungen an einem Hausanschluss ange-schlossen, so ist die gleichzeitige Nutzung der Ladepunkte nur möglich, wenn eine Kommuni-kation zwischen den Ladepunkten sowie ggf. La-deeinrichtungen stattfindet. Diese erlaubt es, die Auslastung der Ladeeinrichtungen zu steuern( si-ehe Abschnitt 3.1.1). Damit wird die Ladeverfüg-barkeit für alle Teilnehmer erhöht. Das Last- und Erzeugungsmanagement in der Anlage sollte dabei in der Lage sein, eine beeinflussende Kom-munikation mit dem Elektrofahrzeug zu führen, aber auch Informationen aus einem intelligenten Messsystem zu verarbeiten. Damit wären die Netzverfügbarkeit gemäß der Systemstabilitäts-verordnung und eine Strompreisoptimierung über den Lieferanten möglich. Die hierfür erforderlichen Steuerleitungen werden sternförmig, ausgehend vom Zählerplatz im Hausanschluss- bzw. Technikraum zu den Ladeeinrichtungen, zur Erzeugungsanlage und zum Energiespeicher geführt. Steuerleitungen müssen mindestens der Kate-gorie 5 (CAT 5) entsprechen. Eine optische Steuerleitung sollte mindestens eine Übertra-gungsrate von 1 Gbit/s gewährleisten. Für ihre Verlegung sind Elektroinstallationsrohre, die für die vorliegende mechanische Beanspruchung geeignet sein müssen (z. B. bei Betonverle- gung) mit einem Durchmesser von mindestens 32 mm vorzusehen. Bei Anwendung optischer Steuerleitungen kann der Rohrdurchmesser reduziert werden. Bild 14: Elektroinstallations- rohr für Betonverlegung

19 Nationale Plattform Elektromobilität Die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) ist ein Beratungsgremium der Bundesregierung. Die NPE wurde im Jahr 2010 gegründet und bringt die wesentlichen Akteure aus Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Ver-bänden zum strategischen Dialog zusammen. Sie beobachtet und analysiert die Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität. Zudem wertet sie nationale und internationale Aktivitäten auf dem Feld der Elektromobilität aus. www.nationale-plattform-elektromobilitaet.de Leitfaden „Ladeinfrastruktur  Elektromobilität“ BDEW, DKE, ZVEI und ZVEH geben in einem Leitfaden „Ladeinfrastruktur Elektromobilität“ Hinweise für die fachkundige Planung, Errich-tung und den Betrieb von Ladeinfrastrukturen im öffentlichen Bereich. Weiter enthält der Leitfa-den eine Übersicht über wichtige Normen und Vorschriften. www.zvei.org      www.bdew.de     www.zveh.de       www.dke.de Der E-CHECK sorgt für  geprüfte Sicherheit  Bei der Anschaffung eines Elektroautos muss einiges beachtet werden, damit das Fahrzeug problemlos zu Hause geladen werden kann. Der qualifizierte Innungsfachbetrieb bietet das nöti-ge Fachwissen zur E-Mobilität und kann mittels E-CHECK die elektrischen Voraussetzungen über-prüfen und die nötigte Infrastruktur installieren.  www.e-handwerk.org Weitere Informationen

Initiative ELEKTRO+Reinhardtstraße 3210117 BerlinFon +49 (30) 300 199-0Fax +49 (30) 300 [email protected] Weitere Informationen unter www.elektro-plus.com