Die wichtigsten Begriffe der Elektromobilität

eMobility-Glossar

29.12.2021
  • Wissen, Laden, Corporate, Technik, Privat, Business
Von außen unterscheidet sich ein konventioneller Verbrenner nur unwesentlich von seinem elektrischen Verwandten – innerlich jedoch sehr. Eine andere Antriebsform bringt viele neue Begriffe mit sich, die einer Erklärung bedürfen. Von ‚A‘ wie ‚AC‘ über ‚F‘ wie ‚FI-Schutzschalter‘ bis ‚Z‘ wie ‚Zyklenfestigkeit‘ haben wir die wichtigsten Fachvokalen aufgelistet, die eine Autofahrerin und ein E-Autofahrer kennen sollten.

A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z

Unser Glossar wird regelmäßig durch neue Begriffe erweitert. Es lohnt sich also, immer wieder mal hier vorbeizuschauen!

A

AC

AC ist die Abkürzung für ‚Alternating Current ‘, die englische Bezeichnung für ‚Wechselstrom‘. Beim Wechselstrom wechselt die Fließrichtung der Elektronen – also die Polung – 50 mal pro Sekunde. Das öffentliche Stromnetz benutzt AC, da sich damit die Spannung verlustarm verändern lässt und das für den Transport von Strom über große Distanzen von Vorteil ist. Aus der heimischen Steckdose kommt also Wechselstrom. Der Akku des Elektrofahrzeugs benötigt aber Gleichstrom (englisch ‚Direct Current‘, kurz: ‚DC‘). Deshalb ist in jedem EV ein Gleichrichter eingebaut, der beim Laden an Wechselstrom-Stationen wie einer Wallbox aus AC DC macht. Wird dem Akku Energie entnommen, macht ein Wechselrichter (Inverter) aus Gleichstrom wieder Wechselstrom, weil der Elektromotor diesen benötigt. 

Akkukapazität

Unter Akkukapazität versteht man das Speichervermögen eines Akkus. Der Akku ist das Äquivalent zum Kraftstofftank bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Je höher sein Fassungsvermögen ist, desto weiter kommt man bei vergleichbarem Verbrauch. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen Brutto- und Nettokapazität. Anders als beim Kraftstofftank kann man einen Akku nämlich nicht vollständig entleeren. Ein gewisser Prozentsatz bleibt also ungenutzt. Die Nettokapazität beschreibt das nutzbare, die Bruttokapazität das theoretische Fassungsvermögen. Einheit ist bei den Akkudimensionen von Elektrofahrzeugen – wie beim Verbrauch auch – die Kilowattstunde (kWh). Liegt der Verbrauch eines E-Autos beispielsweise bei 15 kWh pro 100 km, kommt man mit einem Akku mit netto 50 kWh rund 330 km weit. Liegt die Akkukapazität bei netto 75 kWh, sind 500 km mit einer kompletten Ladung möglich.  


B

BEV

BEV ist die Abkürzung für ‚Battery Electric Vehicle‘, also ‚batterieelektrisches Fahrzeug‘. Ist von diesen Fahrzeugen die Rede, wird oft auch nur ‚EV‘ (Electric Vehicle) benutzt. Das ist aber streng genommen nicht korrekt. Denn EV ist eigentlich der Überbegriff für alle Fahrzeuge mit Elektroantrieb: vom E-Scooter bis hin zum Brennstoffzellen-LKW. Der Unterschied liegt in der Speicherung der Energie. Während die meisten EVs aktuell auf Batterien bzw. Akkus als Speichermedium setzen (BEVs), kommt bei Fahrzeugen mit Brennstoffzelle (auch ‚Fuel Cell Electric Vehicle‘ genannt, kurz: ‚FCEV‘) z.B. Wasserstoff oder Methanol zum Einsatz. Allen EVs gemein ist aber der reine E-Antrieb über einen oder mehrere Elektromotoren – die einen speisen diesen mit Strom aus Akkus, die anderen greifen auf Tanks sowie eine Brennstoffzelle zurück, die erst an Bord elektrische Energie erzeugt. 

Bidirektionales Laden / Bidi-laden

Unter bidirektionalem Laden versteht man gemeinhin die Nutzung des Fahrzeugakkus für externe Verbraucher. Die dort gespeicherte Energie speist also nicht nur den Elektroantrieb und die üblichen Bordgeräte, sondern z.B. einen Staubsauger oder einen Kühlschrank. Aber auch die Versorgung eines gesamten Hauses ist technisch möglich. Bidirektionales Laden kann theoretisch sogar soweit reichen, dass die E-Auto-Batterie als Netzpuffer genutzt wird. Netzstrom wird dann bei Produktionsspitzen im Fahrzeugakku gespeichert und bei Verbrauchsspitzen wieder ins Netz gespeist. Das entlastet das Netz und macht Strom aus erneuerbaren Quellen besser nutzbar.


C

CCS

CCS steht für ‚Combined Charging System‘ und bezeichnet den Kupplungsstandard bzw. das Stecksystem moderner E-Autos. CCS ermöglicht das Laden sowohl mit Wechselstrom (AC) über Typ 2-Stecker zuhause oder am Arbeitsplatz sowie das Gleichstromladen (DC) mit höheren Ladeströmen an entsprechenden Schnellladesäulen. Die kombinierte Ladedose setzt sich zusammen aus einem oberen Steckbereich für den Typ 2-Stecker mit maximal 5 Kontakten für 3-phasiges Wechselstromladen sowie 2 Kommunikationspins und einem unteren Steckbereich mit 2 Kontakten für das Gleichstromladen. Aktuell sind über das CCS-System AC-Ladeleistungen von bis zu 22 kW und DC-Ladeleistungen von bis zu 350 kW realisierbar. 


D

DC

DC ist die Abkürzung für ‚Direct Current‘, die englische Bezeichnung für ‚Gleichstrom‘. Von Gleichstrom spricht man, wenn die Elektronen nur in eine Richtung fließen. Batterien und Akkus liefern Gleichstrom, aber auch Photovoltaikanlagen. Sind dort Verbraucher angeschlossen, wandern die Elektronen von der Anode (Minus) zur Kathode (Plus). Das öffentliche Stromnetz hingegen operiert mit Wechselstrom (englisch ‚Alternating Current‘, kurz: ‚AC‘), weil damit verlustarm die Spannung verändert werden kann. Aus diesem Grund braucht es für das Wechselstromladen von Elektrofahrzeugen, z.B. über die heimische Wallbox, einen Gleichrichter. Der macht aus Wechselstrom Gleichstrom, also aus AC DC, und ist in jedem E-Auto integriert. Wird dem Akku Energie entnommen, macht ein Wechselrichter (Inverter) aus Gleichstrom wieder Wechselstrom, weil der Elektromotor diesen benötigt. 


E

Energiezähler / Energy Meter

Ein Energiezähler, oft auch als ‚Energy Meter‘ bezeichnet, misst den Strom, der durch ihn fließt. Erfasst werden kann also sowohl erzeugter Strom, z.B. von einer PV-Anlage, als auch der Verbrauch z.B. des eigenen Hauses. Im Gegensatz zu einem einfachen Stromzähler ist ein Energy Meter ein elektronischer Sensor. Oft ist mit dem Begriff auch eine smarte Variante des Stromzählers gemeint, die in der Lage ist, mit anderen Komponenten – z.B. mit der Wallbox – zu kommunizieren. Ein Energiezähler in diesem modernen Verständnis ist also auf jeden Fall nötig, wenn das Energiemanagement des Hauses optimiert werden soll.  

Eichung

Unter ‘Eichung’ versteht man die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Prüfung eines Messgerätes auf Einhaltung der zugrundeliegenden eichrechtlichen Vorschriften, insbesondere der Eichfehlergrenzen. Um Ladestromkosten rechtskräftig an Kund:innen, Mieter:innen oder auch im Falle eines zuhause geladenen Firmenfahrzeugs an den Arbeitgeber weiterverrechnen zu können, muss ein geeichter Zähler den geflossenen Strom erfassen. Dies ist theoretisch über einen gesonderten Stromzähler möglich, der der Ladestation vorgeschaltet ist. Diese Lösung ist aber sehr aufwendig und teuer, außerdem können Verbräuche für einzelne Ladesitzungen so nicht isoliert erhoben werden. Die einfachere Lösung bieten Wallboxen mit einem integrierten und geeichten Zähler. In Europa reicht für üblich ein MID-zertifizierter Zähler, in Deutschland muss dieser den strengeren Vorgaben des Mess- und Eichrechts entsprechen. Geräte mit dieser Art der Eichung sind – oft auch äußerlich sichtbar – mit der Abkürzung ME versehen.


F

FI-Schutzschalter 

‚FI-Schutzschalter‘ oder ‚FI-Schalter‘ sind umgangssprachlich noch immer gängige Bezeichnungen für eine Schutzeinrichtung, die bei Fehlerstrom den Stromkreis unterbricht. F steht für ‚Fehler‘, I für die physikalische Größe der Stromstärke (Intensität). Mittlerweile spricht man von einem Fehlerstrom-Schutzschalter, abgekürzt mit RCD (für engl. ‚Residual Current Device‘). Der FI-Schalter bzw. RCD erkennt, ob in einem Stromkreis etwas verloren geht. In einem geschlossenen Stromkreis darf das nicht der Fall. sein Somit schützt er Mensch (und Tier) davor, dauerhaft großen Strömen ausgesetzt zu sein. Wird z.B. durch Berührung mit einem Leiter Strom durch den Körper abgeleitet, entsteht ein sogenannter Differenzstrom. Ist dieser zu groß – der maximale Wert ist auf dem Schalter als IDn angegeben –, unterbricht der Schutzschalter. Alle Wallboxen von KEBA verfügen über eine Gleichstrom-Fehlerstromerkennung. Das reduziert die Kosten der Installation deutlich, da statt eines teuren FI-Schutzschalters vom Typ B nur einer vom Typ A verbaut werden muss.


G

Gleichstrom  

Von Gleichstrom (englisch ‚Direct Current‘, kurz: ‚DC‘) spricht man, wenn die Elektronen nur in eine Richtung fließen. Batterien und Akkus liefern Gleichstrom, aber auch Photovoltaikanlagen. Sind dort Verbraucher angeschlossen, wandern die Elektronen von der Anode (Minus) zur Kathode (Plus). Das öffentliche Stromnetz hingegen operiert mit Wechselstrom (englisch ‚Alternating Current‘, kurz: ‚AC‘), weil damit verlustarm die Spannung verändert werden kann. Aus diesem Grund braucht es für das Wechselstromladen von Elektrofahrzeugen, z.B. über die heimische Wallbox, einen Gleichrichter. Der macht aus Wechselstrom Gleichstrom, also aus AC DC, und ist in jedem E-Auto integriert. Wird dem Akku Energie entnommen, macht ein Wechselrichter (Inverter) aus Gleichstrom wieder Wechselstrom, weil der Elektromotor diesen benötigt. 


K

Kilowatt (kW) 

‚W‘ wie Watt ist die Einheit, mit der die physikalische Größe der Leistung (Abkürzung ist P für ‚Power‘) beziffert wird. Während ein Handstaubsauger z.B. eine Leistung von 700 Watt hat, sind für den Vortrieb von Fahrzeugen wesentlich höhere Leistungen notwendig. Um die Zahlen dennoch überschaubar zu halten, benutzt man dort Kilowatt (kW), also 1.000 Watt (≙ 1,36 PS). Zwei Leistungskategorien sind für batterieelektrische Fahrzeuge von großer Bedeutung: die Antriebsleistung (also die Leistung der Motoren) und die Ladeleistung, die ein wichtiger Faktor beim Thema Ladegeschwindigkeit ist. Die maximale theoretische Ladeleistung ist limitiert durch den Output einer Ladestation (z.B. an einer Haushaltsteckdose nur 10A x 230V = 2,3 kW) sowie durch den Akku bzw. das Lademanagement im Fahrzeug selbst. Die Grenzen divergieren stark und reichen von lediglich wenigen Kilowatt bis hin zu über 300 kW.  

Kilowattstunde (kWh) 

‚Wh‘ wie Wattstunde ist die Einheit, in der angegeben wird, wie viel Energie ein System mit einer Leistung von einem Watt pro Stunde aufnimmt oder abgibt. Im Kontext von batterieelektrischen Fahrzeugen wird damit in erster Linie die Akkukapazität angegeben. Um auch hier die Zahlen klein zu halten, spricht man statt von Wh von kWh (=1.000 Wh). Ein Akku mit einer Kapazität von 50 kWh ist also in der Lage, 50 Stunden lang eine Leistung von einem kW abzugeben. Dies ist ein theoretischer Wert, da für den Antrieb vor allem von Elektroautos größere Leistungen abgerufen werden – kurzzeitig beim Beschleunigen je nach Fahrzeugmodell sogar mehrere hundert kW. Dennoch veranschaulicht er gut, dass ein Akku mit doppelter Kapazität auch doppelt so lange Energie abgeben und dementsprechend auch doppelt so viel Energie speichern kann. 


L

Ladeleistung 

Die Ladeleistung ist ein wichtiger Faktor für die Ladegeschwindigkeit. Neben variablen externen Faktoren wie Außentemperatur, Füllstand und Leistung der Ladestation begrenzen vor allem die konstanten internen Faktoren Akku (Größe, Zellchemie und Architektur) sowie Lademanagement die Ladeleistung. Im Idealfall ist die limitierende Komponente immer das Fahrzeug. So liegt die Ladeleistung z.B. bei einem E-Scooter bei nur wenigem Kilowatt, während andere E-Autos auch Leistungen jenseits der 300 kW vertragen. Weil ein Akku aber nie durchgehend mit sehr hoher Leistung geladen werden kann, handelt es sich bei diesen Angaben um Maximalwerte – Leistungsspitzen, die oft nur über einige Minuten gehalten werden können. Aussagekräftiger ist die durchschnittliche Ladeleistung, speziell zwischen 10 und 80 % Ladestand (SoC). In der Praxis ist jedoch oft die Ladeeinrichtung ein Leistungsbegrenzer. Die Leistung P ist das Produkt aus Stromstärke I und Spannung U. Bei einer haushaltsüblichen Wallbox mit 3-Phasen-Anschluss liegt der maximale Output somit bei 16 A x 3 x 230 V = 11 kW. Das ist für das Laden über Nacht ausreichend und schont den Akku. Gleichstrom-Schnelllader können allerdings Leistungen von theoretisch bis zu 400 kW (500 A x 800 V) realisieren und sind somit auf der Langstrecke erste Wahl. 


M

Measuring Instruments Directive (MID)

Die Measuring Instruments Directive (MID) ist eine EU-Richtlinie, in der Anforderungen für Messgeräte spezifiziert sind. Mit der Einführung dieser Messgeräterichtlinie MID wird die Eichung in staatlich anerkannten Prüfstellen durch Konformitätserklärungen des Herstellers ersetzt. Die Eichgültigkeitsdauer orientiert sich weiterhin an nationalen Regelungen. Nur MID-zertifizierte Energiezähler können auch für die Abrechnung von Energiekosten eingesetzt werden. Ausnahmen sind Deutschland und seit März 2022 auch Österreich, wo strengere Anforderungen erfüllt sein und Energiezähler dem Mess- und Eichrecht (ME) entsprechen müssen.

Mess- und Eichrecht (ME)

Das sogenannte Mess- und Eichrecht (ME) ist die deutsche Umsetzung einer europäischen Richtlinie zur Eichung von Messgeräten (MID). Mess- und eichrechtskonforme Ladestationen sind in der Regel etwas teurer als MID-zertifizierte, da eine komplexere Hardware benötigt wird. Anders als bei Wallboxen mit ungeeichten oder eben MID-zertifizierten Zählern, müssen bei ME-konformen Geräten die Informationen zu den einzelnen Ladesitzungen nämlich in der Ladestation selbst und über einen langen Zeitraum gespeichert werden.


V

Vehicle-to-Load (V2L)

Mit Vehicle-to-Load bezeichnet man eine Sonderform des bidirektionalen Ladens. Gemeint ist damit die Nutzung der in der Batterie eines Elektroautos gespeicherte Energie für externe Verbraucher wie z.B. Staubsauger, Sägen etc. Man spricht aufgrund der Nutzungsvielfalt auch von Vehicle-to-Utility. Das E-Auto dient quasi als große Powerbank für Elektrogeräte. Die Energie wird entweder über Steckdosen entnommen oder über Adapter, die in die Ladebuchse gesteckt werden.

Vehicle-to-Vehicle (V2V)

Mit Vehicle-to-Vehicle bezeichnet man eine Sonderform des bidirektionalen Ladens. Gemeint ist damit die Entnahme von Energie aus der Batterie eines Elektrofahrzeugs, um ein anderes zu laden. Ein E-Auto fungiert hierbei als Ladestation, um andere Fahrzeuge mit niedrigem Akkustand mit elektrischer Energie zu versorgen.

Vehicle-to-Home (V2H) / Vehicle-to-Building (V2B)

Mit Vehicle-to-Home bezeichnet man eine Sonderform des bidirektionalen Ladens. Gemeint ist damit die Nutzung der in der Batterie eines Elektroautos gespeicherte Energie für Verbraucher innerhalb einer Wohnung oder eines Einfamilienhauses. Das E-Auto versorgt also den Haushalt mit Strom. Somit lässt sich selbstproduzierter Strom z.B. aus der eigenen PV-Anlage in Zeiten niedrigen Bedarfs sowie hoher Produktionsraten speichern und später nutzen. Das erhöht den Grad der Unabhängigkeit von Netzstrom, kann Verbrauchskosten senken und hilft, die Stromnetze zu entlasten. Werden die Batterien mehrerer Elektroautos genutzt, um größere Gebäude mit Energie zu versorgen, spricht man auch von Vehicle-to-Building. Die Funktionsweise ist die gleiche, Verbrauch und Speicherkapazität werden lediglich skaliert.

Vehicle-to-Grid (V2G)

Mit Vehicle-to-Grid bezeichnet man eine Sonderform des bidirektionalen Ladens. Gemeint ist damit die Nutzung der in der Batterie eines Elektroautos als Pufferspeicher für das gesamte Stromnetz. Somit lässt sich Strom in Zeiten niedrigen Bedarfs sowie hoher Produktionsraten speichern und zu einem anderen Zeitpunkt nutzen. Das erhöht zum einen die Nutzungsquote von elektrischer Energie aus regenerativen Quellen wie PV- und Windstrom, die nur temporär anfällt. Zum anderen hilft diese Technik, die Stromnetze zu entlasten. Die Nutzung vorhandener Speicherkapazitäten in E-Autos verringert zudem den Bedarf an großen, invasiven und teuren Speicheranlagen wie z.B. Pumpspeicher.


M

Wechselstrom

Beim Wechselstrom (englisch ‚Alternating Current ‘, kurz: ‚AC‘) wechselt die Fließrichtung der Elektronen – also die Polung – 50 mal pro Sekunde. Das öffentliche Stromnetz ist ein Wechselstromnetz, da sich damit die Spannung verlustarm verändern lässt und das für den Transport von Strom über große Distanzen von Vorteil ist. Aus der heimischen Steckdose kommt also Wechselstrom. Der Akku des Elektrofahrzeugs benötigt aber Gleichstrom (englisch ‚Direct Current‘, kurz: ‚DC‘). Deshalb ist in jedem EV ein Gleichrichter eingebaut, der beim Laden an Wechselstrom-Stationen wie einer Wallbox aus AC DC macht. Wird dem Akku Energie entnommen, macht ein Wechselrichter (Inverter) aus Gleichstrom wieder Wechselstrom, weil der Elektromotor diesen benötigt. 


 

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