Warum schreibe ich diesen Blog?

Ich heiße Simon, bin 25 Jahre alt, habe im Jahr 2012 mein Fahrzeugelektronik Studium beendet und arbeite seit dem bei einem großen deutschen Fahrzeughersteller. Meine Aufgabe ist es Fahrzeuge mit alternativen Antrieben so zu entwickeln, dass sie zu vertretbaren Kosten auf den Markt gebracht werden können.
Privat habe ich mich durch den Bau bzw. die Beteiligung an einigen Solaranlagen und Windrädern beteiligt. Das Interesse für das Thema Energiewende hat daher auch einen finanziellen Hintergrund.
Nebenbei studiere ich Wirtschaftsingenieurswesen und vertiefe dabei besonders das Gebiet alternative Antriebe und regenerative Energien.
Für Vorlesungen und Hausarbeiten muss ich häufig verschiedene Schwerpunkte der Energiewende vertiefen und mich durch entsprechende Fachbücher arbeiten. Da ich mir recht sicher bin, dass viele dieser Arbeiten nie gelesen werden und andere mit ähnliche Fragen oder Aufgaben konfrontiert werden dachte ich mir ich nutze diese Platform hier um manche meiner Arbeiten bzw. Auszüge daraus zu veröffentlichen.  
Ihr habt Fragen zu einem Thema auf diesem Gebiet? Sofern ich kann werde ich diese sehr gerne beantworten.

In diesem Sinne.....

Wie kann ich ein Elektrofahrzeug laden?

Will man elektrische Energie zum Antrieb eines Fahrzeugs nutzen, so muss es auf irgend einem Weg ins Fahrzeug gebracht werden. Sieht man vom Tausch des Batteriespeichers (wie es beispielsweise das Projekt betterplace plante) ab, ist dafür ein Stecker notwendig. Genau wie bei der Küchenmaschine überträgt er die notwendige Energie aus dem öffentlichen elektrischen Energienetz in die Fahrzeugbatterie.

Während unser öffentliches Netz 230V Wechselstrom liefert stehen Batterien stets unter Gleichspannung. Auf dem Weg von der Steckdose muss der Strom daher "batterietauglich" gemacht, also gleichgerichtet werden.  Um dies zu bewerkstelligen gibt es zwei verschiedene Ansätze.

1. AC-Laden:
Der Wechselstrom wird im Fahrzeug kurz vor erreichen der Batterie gleichgerichtet und in die Batterie eingespeichert. Vorteil dieser Technik ist, dass ich an jeder Steckdose laden kann da es sich den Wechselstrom selbst umwandeln kann. Nachteilig ist, dass ich eine Wandlerelektronik mit herumfahren muss die neben dem Gewicht (und damit Verbrauch) auch Bauraum im Fahrzeug wegnimmt (Bauraum ist den Fahrzeugherstellern mehr als heilig). Auch die maximale Ladeleistung ist begrenzt. Da eine größere Ladeleistung eine größere entstehende Wärmemenge bedingt muss diese aus dem Fahrzeug geschaffen werden. Der Aufbau und die Kühlung müssen entsprechend ausgelegt sein und erzeugen daher zusätzliche Kosten. Mehr als 22 kW AC-Ladeleistung sind mir stand heute nicht bekannt.

Die Ladeleistung bezeichnet die elektrische Leistung, die in ein Fahrzeug aufnehmen kann. Je größer die Ladeleistung desto schneller kann das Elektrofahrzeug aufgeladen werden. Vergleichbar ist dies mit dem Durchmesser des Tankrüssels. Je größer dieser ist, desto schneller ist der Tank voll. Bei Elektrofahrzeugen ist dies jedoch wesentlich wichtiger, da es wesentlich länger dauert den Energiespeicher zu füllen als bei einem PKW mit Verbrennungsmotor.
Beispiel: Hat ein Elektroauto nun eine Ladeleistung von 10 kW und eine Batterie mit einer Kapazität von 20 kWh, so dauert es zwei Stunden bis das Fahrzeug vollständig geladen ist (von Verlusten habe ich jetzt einmal abgesehen).

2. DC-Laden:
Der Wechselstrom wird außerhalb des Fahrzeugs in Gleichstrom umgewandelt. Dies kann in einer öffentlichen Ladesäule oder einer sogenannten Wallbox (Box in der heimischen Garage) geschehen. Der Gleichstrom wird dort so aufbereitet, dass er von der Batterie im Fahrzeug direkt konsumiert werden kann. Dafür ist zwar weiterhin ein Stecker, nicht jedoch eine Wandlerelektronik im Fahrzeug notwendig. Der dafür notwendige Platz und der zu befürchtende Kühlungsaufwand kann eingespart werden. (Außerdem natürlich die Kosten für den Fahrzeughersteller). DC-Laden auf Grund der externen Wandlerelektronik wesentlich höhere Ladeleistungen erreichen (bis zu 120 kW kündigt bspw. Tesla an).