Schnellladen: Mission „15 Minuten“

EQC 400: Stromverbrauch in kWh/100 km (kombiniert): 21,3-20,2; CO2-Emissionen in g/km (kombiniert): 0**

Das Joint Venture IONITY baut im Auftrag von BMW, Daimler, Ford und VW ein europäisches Schnellladenetz für Elektrofahrzeuge auf. Wir testen das öffentliche Laden mit dem EQC. Dabei erfahren wir mehr über High Power Charging (HPC) und die Fahrgewohnheiten von Langstreckenfahrern.

Beim Schnellladen geht es manchmal um Millisekunden. Egal, welches Elektrofahrzeug an einer Ladesäule andockt: Es muss die gleiche Sprache sprechen, wie sein Stromlieferant – zum Beispiel, um zum richtigen Zeitpunkt den Ladevorgang freizugeben. Für den Erfolg von IONITY sind diese Millisekunden entscheidend. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, das zuverlässigste Schnellladenetz in Europa aufzubauen. In einer Testwerkstatt im Norden von München arbeiten Elektroingenieure und IT-Spezialisten deswegen daran, Missverständnisse in der Kommunikation zwischen Fahrzeug, Ladesäule und Software vorwegzunehmen und konsequent auszuschließen.

Es ist eine kleinteilige Arbeit. „Und sie ist aus technischer Sicht unglaublich spannend“, ergänzt Dr. Susanne Koblitz, die als promovierte Physikerin bei IONITY den Bereich Ladetechnologie verantwortet. „Als Schnellladespezialist der ersten Stunde tragen wir maßgeblich dazu bei, einen europäischen Standard zu entwickeln.“ Ein Standard, der dafür sorgt, dass Wechselstrom (auch: AC-Strom) außerhalb des Fahrzeugs in Gleichstrom (DC-Strom) gewandelt und je nach Auslegung und Ladestatus der Fahrzeugbatterie mit angepasstem Tempo in den Akku geleitet wird.

Dr. Susanne Koblitz (Mitte) mit ihren Kollegen bei einer Teambesprechung am IONITY-Hauptsitz im Norden von München.

Schnellladen während der Kaffeepause

Bis zu 350 Kilowatt Ladeleistung bietet IONITY an seinen Stationen. Noch vor wenigen Jahren galten 50 Kilowatt als schnell. Welchen Mehrwert bietet das so genannte „High Power Charging“? „Wir wollen die Ladezeiten auf der Langstrecke so gestalten, dass sie sich in den natürlichen Pausenrhythmus der Fahrer einfügen“, erklärt Dr. Susanne Koblitz. Untersuchungen zeigen: Die meisten Menschen legen alle drei bis vier Stunden einen Zwischenstopp ein. Und viele nutzen diese Pause für einen Snack in der Raststätte. Dafür investieren sie 15 bis 20 Minuten. Überträgt man diese Erkenntnisse auf die zurückgelegte Fahrtstrecke, ergibt sich ein Verbrauch von 80 bis 100 Kilowatt, den es pro Halt aufzuladen gilt. Die von IONITY bereitgestellten 350 Kilowatt schaffen somit die Voraussetzung dafür, die Ladezeit auf eine Kaffeepausenlänge von 15 Minuten zu reduzieren.

Die Automobilindustrie bestätigt den Bedarf nach kürzeren DC-Ladezeiten: Für 2020 haben die europäischen Hersteller bereits zehn neue schnellladefähige Modelle mit entsprechend leistungsstarken Batterien angekündigt – die schnellste davon erreicht bis zu 270 Kilowatt. Mit anderen Worten: Aktuell kann kein Elektrofahrzeug das von IONITY zur Verfügung gestellte Potenzial vollständig ausschöpfen. Das wird sich jedoch in den kommenden fünf Jahren ändern. Der EQC mit seiner maximalen DC-Ladeleistung von 110 Kilowatt benötigt heute etwa 40 Minuten, um einen fast leer gefahrenen Akku wieder aufzuladen.

Die „High Power Charging“ Ladesäulen von IONITY schaffen eine Ladeleistung von 350 kW.

„Plug and Charge“ statt Extrakarte

Neben Zeitersparnis und Zuverlässigkeit hat sich IONITY die einfache Bedienung seiner Ladesäulen ins Lastenheft geschrieben. „Idealerweise ist der Vorgang so simpel, wie wir es vom Tanken gewöhnt sind: Ankommen, einstöpseln, laden, weiterfahren“, sagt Unternehmenssprecher Paul Entwistle, während wir mit dem EQC von der Testwerkstatt zur nächsten IONITY-Schnellladestation im Süden von München fahren. Um dieses so genannte „Plug and Charge“-Prinzip umzusetzen, etablierte das Start-up zunächst ein europaweit einheitliches Bezahlsystem. Elektrofahrer haben dabei drei Optionen: Sie nutzen die Kundenkarte ihres Mobilitätsanbieters, die IONITY-App auf dem Smartphone oder den QR-Code an der Ladesäule. Perspektivisch könnten zudem die Infoscreens an den Ladesäulen wegfallen. Je intuitiver, desto besser – und desto komfortabler.

Die neuesten, 2,60 Meter hohen IONITY-Ladesäulen sind aus diesem Grund mit Lichtsignalen ausgestattet, die dem Fahrer bereits aus weiter Entfernung signalisieren, wo sich der nächste freie Ladepunkt befindet.

Mit Überzeugungskraft voraus

Während der Fahrt erfahren wir mehr über IONITY. Der Nischenanbieter wurde 2017 als Joint Venture der vier Automobilhersteller BMW, Daimler, Ford und VW mit dem Ziel gegründet, der Elektromobilität den Weg zu ebnen. Binnen zwei Jahren ist es dem neuen Unternehmen gelungen, eine Infrastruktur für das öffentliche Schnellladen entlang der europäischen Haupttransitstrecken aus dem Boden zu stampfen. Rund 200 Ladeparks mit bis zu sechs Ladesäulen gab es im Dezember 2019, doppelt so viele sollen es binnen zwölf Monaten europaweit sein.

Die ersten sichtbaren Erfolge sind das Ergebnis einer mitunter mühseligen Vorarbeit. „Wir hatten von Anfang an das Ziel, 24 Länder abzudecken. Also haben wir Kontakt zu den lokalen Behörden aufgenommen, um erst einmal alle erforderlichen Genehmigungen zu erhalten“, so Paul Entwistle. „Manche Ansprechpartner hatten noch nie etwas vom Schnellladen gehört. Da mussten unsere Entwickler viel Überzeugungsarbeit leisten.“

Darüber hinaus ist IONITY in jedem Land auf Energiepartner angewiesen, die das Unternehmen mit regenerativ erzeugtem Strom beliefern. Nahezu 100 Prozent Ökostrom will der Ladesäulenbetreiber europaweit bereitstellen, um damit der Vision des emissionsfreien Fahrens nahe zu kommen. Nicht zuletzt ist IONITY auf Kooperationen mit Raststättenbetreibern angewiesen, deren Infrastruktur der Newcomer für seine Ladeparks nutzt. „Das alles binnen kürzester Zeit aufzubauen, klappt nur mit einem Team, in dem jeder seine volle Expertise und eben so viel Engagement einbringt“, betont Paul Entwistle. Menschen aus zwölf Nationen und mit unterschiedlichen Kompetenzen arbeiten bei IONITY. Die meisten kommen aus dem Automobil- oder Energiesektor, zudem gibt es Vertriebs- und Kommunikationsexperten. „Was uns eint, ist der Wille, uns umzuorientieren und den Wandel unserer Branchen mitzugestalten.“ Vier Vorboten dieses Wandels empfangen uns an der Raststätte Holzkirchen Süd mit grünem Leuchtsignal. Bereit für den Praxistest

Praxistest: So funktioniert das Schnellladen mit dem EQC

Wechselstrom braucht Kommunikation

Die Ladezeit nutzen wir, um über die Herausforderungen des Gleichstrom-Ladens zu sprechen: Der deutlichen Zeitersparnis gegenüber dem Wechselstrom-Laden an der heimischen Steckdose steht die höhere Störanfälligkeit der Technologie gegenüber. „Viele Elektrofahrer planen Restreichweite als Puffer ein, damit sie bei Bedarf eine weitere, funktionierende Ladesäule anfahren können“, sagt Dr. Susanne Koblitz. „Seit neun Monaten fahre ich selbst elektrisch und kann aus voller Überzeugung sagen, dass ich diese Reserve an unseren Ladesäulen noch nie benötigt habe.“

Dr. Susanne Koblitz ist selbst begeisterte Elektroautofahrerin.

Dennoch weiß die Physikerin um die Geburtsschmerzen der jungen Technologie: Sie ergeben sich aus der physikalischen Notwendigkeit, den Wechselstrom aus dem Netz in Batterie kompatiblen Gleichstrom zu wandeln. Dazu braucht es einen Wandler, dessen Größe sich proportional zur Ladeleistung verhält. Beim Schnellladen nimmt er bereits Ausmaße an, die es sinnvoller machen, ihn außerhalb des Fahrzeugs unterzubringen. Deswegen findet die Wandlung nicht mehr im Auto, sondern direkt an der Ladestation statt.

„Bei der ausgelagerten Umwandlung besteht die grundlegende Herausforderung darin, dass die Ladestation exakt die Spannung erzeugen muss, die der Batterie schmeckt. Allerdings ändert sich diese fortwährend, je nach Ladezustand des Akkus.“ Dr. Susanne Koblitz verdeutlicht die Schwankungen am Bild eines sich füllenden Konzertsaals: Die ersten Zuschauer müssen sich im leeren Raum zunächst orientieren, und brauchen daher etwas länger, bis sie ihre Plätze gefunden haben. Sind bereits ein paar Sitze belegt, fällt es den Menschen leichter, sich zurechtzufinden. Die letzten 20 Prozent brauchen dagegen wieder länger, denn sie müssen sich erst einmal den Weg zu ihren Sitzen bahnen.

Beim Laden sind es die Lithium-Ionen, die ihren Platz zwischen den Molekülschichten der Batteriezelle finden müssen. Ist die Batterie schon ziemlich voll, brauchen sie dafür länger. Dann fordert der Akku die Ladestation auf, den Strom zu drosseln. „Dazu ist eine fortwährende Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule erforderlich. In diesem Bereich haben wir bei IONITY in den vergangenen zwei Jahren entscheidende Fortschritte erzielt“, resümiert Susanne Koblitz.

Die App auf unserem Smartphone zeigt an, dass der Ladevorgang beendet ist. 33 Minuten hat das Laden von 22 auf 80 Prozent gedauert. Eine halbe Stunde, in der es immer wieder auch um die Zukunft des Fahrens ging. „Als Autofahrerin frage ich mich natürlich, was da in den nächsten zehn bis zwanzig Jahren noch kommt“, resümiert Dr. Susanne Koblitz. „Damit meine ich weniger den Antriebsstrang und die Batterie, das machen die Hersteller ja schon alles hervorragend. Viel spannender ist doch die Frage, welche Bedürfnisse das Auto der Zukunft erfüllen wird. Und wie sich diese Bedürfnisse nachhaltig befriedigen lassen. Es wäre schön, wenn wir auch in dieser Hinsicht in Deutschland noch etwas visionärer unterwegs wären.“

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