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Gehäusetechnik für Ladestationen

Bild 1. An den Rändern des Gehäuses sorgen Designblenden nicht nur für ansprechende Optik, sondern auch für den Schutz der Elektronik

Bild 2. Der Steckereingriff ist mit LED-Technik beleuchtet

Bild 3. Einblick in den Innenausbau einer Stromladestation

Bild 4. Der rheinland-pfälzische Wirtschaftsminister Hendrik Hering, Markus Mann, geschäftsführender Gesellschafter der Mann Naturenergie GmbH & Co. KG und Jörg Maschuw, Abteilungsleiter im Branchenmanagement der Rittal GmbH & Co. KG nehmen die erste Stromtankstelle im Westerwald offiziell in Betrieb genommen

Bis zum Jahr 2020 sollen nach den Vorgaben der Bundesregierung eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fahren. Das erfordert allerdings eine neue Infrastruktur. Die dazu notwendigen Stromladestationen sind momentan in der Entwicklung. Der Gehäusespezialist Rittal zeigt jetzt schon, wie sichere Stromtankstellen zukünftig aussehen könnten.

Es dauerte einige Jahrzehnte, bis sich die heute üblichen Tankstellen entwickelten und flächendeckend eingeführt wurden. In Deutschland gibt es mit etwa 14 000 Tankstellen eine flächendeckende Versorgung, in jeder größeren Stadt Dutzende Tankstellen, an denen sich Autofahrer mit dem notwendigen Treibstoff versorgen können.
Bei der Elektromobilität soll nun alles viel schneller gehen. Bereits 2020 sollen bis zu einer Million Elektroautos auf Deutschlands Straßen unterwegs sein. Damit will Deutschland einen Beitrag zur Entschärfung der Klimasituation leisten. Denn wird der hierfür notwendige Strom aus regenerativen Energien gewonnen, kann die Emission von CO 2 reduziert werden. Auch die Belastung mit Feinstaub und Stickoxyden in den Innenstädten würde dadurch zurückgehen.

Mit der Entwicklung kompakter und damit leichterer Elektromotoren sowie der Verwendung von Lithium-Ionen-Akkus zur Speicherung der elektrischen Energie sind in den vergangenen Jahren zwei wesentliche Schritte auf dem Weg zum alltagstauglichen Elektroauto gelungen. Die ersten kommerziell verfügbaren Fahrzeuge werden mit ihren Fahrleistungen schon fast mit Benzin- oder Diesel-getriebenen Kleinwagen mithalten können. Die Reichweiten der ersten Elektroautos sind zwar noch geringer als bei herkömmlichen Autos, aber für Fahrten beispielsweise innerhalb eines Stadtgebiets, die einen Großteil des Pkw-Verkehrs in Deutschland ausmachen, durchaus schon ausreichend.
Welche konkreten Marktpotenziale für Stromladestationen kurz-, mittel- und langfristig zu erwarten sind, lässt sich nicht einfach ermitteln. Die Anzahl der öffentlichen Stromladestationen hängt von der Ladekapazität der Akkus und der durchschnittlichen Zeit zur Wiederaufladung ab.

Wird ein Auto konventionell mit Wechselstrom beladen, so wird die Ladezeit auch den möglichen Aktionsradius einschränken. Wird sich die Version der Schnellladung mittels Gleichspannung durchsetzen – in Abhängigkeit von der Lebensdauer der Akkus – ist ein Ladesäulennetz ähnlich der heutigen Tankstellen denkbar. Dagegen spricht allerdings die aktuelle Netz- und Leitungskapazität. Um eine 150-kW- bis 200-kW-Ladung zu ermöglichen, müsste eine entsprechend leistungsfähige Netzinfrastruktur extra aufgebaut werden.
Um bei einem realistischen Beispiel zu bleiben, so könnte man unter Berücksichtigung der Ziele der Bundesregierung von einer Ladeinfrastruktur von 100 000 Ladestationen bis 2020 ausgehen. Die Ladestationen müssen allerdings dort installiert werden, wo Fahrzeuge für längere Zeit stehen, also beispielsweise auf Parkplätzen, in Parkhäusern, an Einkaufszentren oder Flughäfen.

Anforderungen an die Gehäusetechnik
Da es bisher in Deutschland noch keine festdefinierten Standards für den Aufbau von Stromladestationen gibt, bestand bei der Entwicklung für Rittal die größte Herausforderung darin, eine Lösung zu finden, die möglichst flexibel ist, um verschiedene Marktanforderungen und Entwicklungen gerecht zu werden. Hier musste berücksichtigt werden, dass es zukünftig verschiedene Ausbauvarianten in 16 A, 20 A, 32 A oder 63 A gibt und in Sachen Steckerkonfiguration noch keine final verabschiedete Norm vorliegt. Im Weiteren kommt es darauf an, beim Laden von Elektroautos einen höchstmöglichen Personenschutz zu gewährleisten. Zudem muss ausgeschlossen sein, dass Unbefugte Leitungen, die von der Stromladestation zum Elektrofahrzeug führen, entfernen können. Schließlich geht es um ein einfaches Handling bei der Steckverbindung sowie um eine solide und zuverlässige Technik der Ladesäule.

Vom Leergehäuse bis zum Vollausbau
Das Programm von sicheren und zuverlässigen Gehäusesystemen für Stromladestationen von Rittal reicht vom Leergehäuse bis zum voll ausgebauten System mit allen Hardware-Komponenten. Der Aufbau des elektrischen Ladesystems ist dabei wahlweise ein- oder dreiphasig für 16 A bis 32 A ausgelegt. Als Überwachungs- und Schutzeinrichtungen sind für jeden Ladepunkt elektronische Wirkleistungszähler beziehungsweise Fehlerstromschutzschalter integriert. Die Ladesäule ist mit zwei unabhängigen Steckplätzen ausgestattet. Das System ist in den Abmessungen 1300 mm x 300 mm x 250 mm (b x h x t) wahlweise in den Materialien Edelstahl oder Aluminium erhältlich. Serienmäßig verfügt die Ladestation über einen doppelwandigen Gehäuseaufbau, einen robusten Anfahrtschutz, einen mit Leucht-LED bestückten Steckereingriff und über eine funktionale Ladezustandsanzeige.

Der doppelwandige Gehäuseaufbau in Schutzart IP54 schafft ideale klimatechnische Voraussetzungen für einen zuverlässigen Betrieb der eingebauten Elektronik. Die vier Designblenden an den Gehäuserändern sorgen nicht nur für schicke Optik, sondern auch im Ernstfall für den Schutz der Elektronik (Bild 1), zum Beispiel bei leichten „Park-Remplern“ im Alltagsbetrieb. Der beleuchtete Steckereingriff hilft dem Nutzer, die Ladesäule auch nachts betreiben zu können (Bild 2). Zusätzliche Sicherheit schaffen die Ladezustandsanzeigen, die den Fahrer mittels einer optischen LED über den Lade- und Funktionszustand informieren. Ein modularer Innenaufbau ermöglicht dank Rastermaß den Einbau von Montageplatten und Schienensystemen (Bild 3). Mit diesen serienmäßigen Features steht dem Nutzer eine multifunktionale Ladestation für alle Anforderungen zur Verfügung. Weitere Ausstattungen reichen von einem Touchdisplay für die Bedienung über integrierte Lesegeräte für Kunden-, Guthaben- oder auch Servicekarten bis hin zu einem GSM/GPRS-Modem zur Fernüberwachung und Übermittlung der Verbrauchsdaten.

Die Ladesäulen profitieren von der umfangreichen und langjährigen Erfahrung von Rittal im Bereich Outdoor-Packaging. Die Anforderungen in Projekten der Verkehrstechnik, beispielsweise für Maut- und Verkehrsleitsysteme, die das Unternehmen in den vergangenen Jahren erfolgreich durchgeführt hat, sind durchaus mit denen bei den Ladestationen vergleichbar. Aufgrund der Kompetenz in der Gehäusetechnik und den Produktions- und Logistikkapazitäten ist der Hersteller in der Lage, die benötigten Stückzahlen an Ladestationen bei Bedarf nicht nur bundesweit, sondern auch international zur Verfügung zu stellen.

Strom tanken beim Kinobesuch
Der Energieversorger Mann Naturenergie aus Langenbach bei Kirburg hat einen wichtigen Meilenstein in der Verbreitung der Elektromobilität im Westerwald gesetzt: Auf dem Parkplatz des Kinos Cinexx in Hachenburg wurde die erste Stromtankstelle in der Verbandsgemeinde eröffnet (Bild 4). Hergestellt hatte die Stromtankstelle der Systemanbieter für Schaltschranktechnik, Systemklimatisierung und IT-Infrastruktur Rittal aus Herborn. An der Ladesäule lassen sich Elektrofahrzeuge, also auch elektrische Fahrräder und andere Zweiräder, mit verschiedenen Steckersystemen aufladen. Gespeist wird die Säule zu 100 % aus Ökostrom.

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Autor: Hans-Robert Koch ist Referent für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei Rittal in Herborn.

Autor: Jörg Maschuw ist Leiter Branchenmanagement Elektromobilität bei Rittal in Herborn.