- Wie funktioniert das Aufladen von Elektrofahrrädern eigentlich?
- Was ist der Unterschied zwischen einer „Ladesteckdose“ und einer „Ladestation“?
- Wie lautet die technische Definition einer „E-Bike-Ladestation“?
- Preisvergleich relevanter Ladestationslösungen
Das enorme Wachstum von E-Bikes in Europa – allein im letzten Jahr wurden über 6 Millionen Stück verkauft, nur 2,2 Milionen in Deutschland – bringt auch den Bedarf an Infrastruktur mit sich, nicht nur für das Fahren, sondern auch für das Aufladen der Batterien.
Beim Pendeln zur Arbeit hat der Fahrer eine vordefinierte Route, die in der Regel die Kapazität seines Akkus nicht überschreitet, beim Radtourismus erwartet er, dass ihm das E-Bike den ganzen Tag zur Verfügung steht – aber die Kapazität des eingebauten Akkus reicht dafür meist nicht aus.
Einer aktuellen Umfrage zufolge nutzt die Mehrheit der E-Bike-Besitzer ihr Rad für Freizeitzwecke – 58 % der E-Bike-Besitzer in Deutschland und mehr als 92 % der Besitzer in der Tschechischen Republik zum Beispiel.
Die Lösung ist daher das Aufladen während des Tages.
Dieses Aufladen kann auf zwei Arten erfolgen:
Mit einem eigenen Ladegerät, das an eine„öffentliche 230V-Steckdose“ angeschlossen wird oder
ohne Ladegerät über eine„Ladestation„.
Wie funktioniert das Aufladen bei einem Elektrofahrrad?
Ein Ladegerät für Lithium-Batterien wird automatisch mit jedem E-Bike mitgeliefert.
Die meisten E-Bikes (<98% in der EU) arbeiten mit einer eingebauten Lithium-Ionen-Batteriespannung von 36V. Zum Aufladen dieses Akkus wird daher ein Adapter benötigt, der den Wechselstrom (AC) aus einer Standard-240-V-Steckdose in Gleichstrom (DC) umwandelt, um den Akku aufzuladen – normalerweise 42 V.
Die Geschwindigkeit, mit der die Batterie geladen wird, hängt vom Ladestrom (Ampere) und der Leistungsaufnahme des Ladegeräts (Watt) ab. Je schneller die Ladung, desto höher ist die erforderliche Leistungsaufnahme und desto größer ist das Volumen der Gleichrichter und damit die Größe und das Gewicht des Ladegeräts selbst.
Aufgrund finanzieller Einsparungen seitens der E-Bike-Hersteller sind die meisten E-Bikes mit einem Ladegerät ausgestattet, das einen maximalen Ladestrom von 2A liefert. Ladegeräte für E-Bikes mit 2A Leistung haben ein Gewicht von 0,3 – 0,6 kg. Im Idealfall lädt es ein E-Bike in 1 Stunde um 84 Wattstunden (2A x 42V) auf – reicht das für die Fahrt? Über Nacht kann ein solches Ladegerät den Akku problemlos wieder auf volle Kapazität aufladen.
Wenn der Besitzer ein E-Bike mit einem 500-Wattstunden-Akku hat (was im Grunde die niedrigste Kapazität ist, die heute auf dem Markt angeboten wird), kann er in einer Stunde weniger als 17 % des Akkus aufladen.
Für das Aufladen eines E-Bikes „außer Haus“, auf der Straße, ist dieses kleine (manchmal auch als „Reise“-Ladegerät bezeichnete) Ladegerät daher nicht geeignet, da es zu lange dauert, bis der Akku wieder eine sinnvolle Kapazität für die nächste Fahrt erreicht hat.
Es ist daher besser, ein Ladegerät mit einem höheren Ausgangsstrom zu verwenden. Jeder auf dem Markt erhältliche E-Bike-Akku kann mit bis zu 4A (bei 42V) geladen werden. Ein 4A/42V-Ladegerät ist jedoch viel größer und wiegt normalerweise 0,7 – 1,2 kg. Dies ist also eine Last, die die meisten Radfahrer nicht regelmäßig mit sich herumtragen wollen.
Es gibt auch Batterietypen, die schneller aufgeladen werden können (bis zu 6 oder 8A), aber hier sollten Sie immer das Ladegerät des Batterieherstellers verwenden; die Ladegeräte wiegen immer über 1 kg und können nicht als universelle Option betrachtet werden.
Aufladen mit dem eigenen Ladegerät, angeschlossen an eine „öffentliche Steckdose“
Ihr eigenes Ladegerät und Ihr Akku müssen an eine 230V-Steckdose angeschlossen werden. Die Erfahrungen der E-Bike-Besitzer sind unterschiedlich: Einige Restaurant- und Bistrobesitzer sind bereit, dem Besitzer das Aufladen des E-Bikes zu gestatten, während andere es als unerwünschtes Risiko betrachten, dies zu verlangen.
Zum Laden muss der Akku immer aus dem Fahrrad ausgebaut werden, was bei allen E-Bike-Typen mit Rahmenakku nicht einfach ist.
Es gibt verschiedene Lösungen, bei denen eine Steckdose direkt zum Aufladen des E-Bikes zur Verfügung gestellt wird, z. B. in die Konstruktion des Fahrradträgers integriert oder eine Außensteckdose. Manchmal werden solche Lösungen auch fälschlicherweise als„Ladestationen für E-Bikes“ bezeichnet, was sie aber nicht sind.
Die Verwendung eines speziellen Ladegeräts an einer öffentlichen Steckdose birgt einige Tücken, derer sich der Betreiber bewusst sein sollte:
- Der Umgang mit einer 230V-Niederspannungssteckdose kann für den Nutzer gefährlich sein, wenn diese nicht mit einem gut funktionierenden Überspannungsschutz ausgestattet ist. Im Falle eines Stromschlages kann der Betreiber der Steckdose haftbar gemacht werden.
- Das angeschlossene Ladegerät kann nicht gegen Diebstahl geschützt werden. Es ist daher notwendig, dass sich der Besitzer des Elektrofahrrads während der Ladezeit in unmittelbarer Nähe aufhält. Im Falle eines Diebstahls fordern einige E-Bike-Besitzer vom Steckdosenbetreiber Schadensersatz (der Preis des Ladegeräts liegt je nach Typ zwischen 60 und 200 €).
- Mit Ausnahme von Spezialmodellen sind die Ladegeräte für Elektrofahrräder nicht für den Außenbereich geeignet. Bei Regen oder noch höherer Luftfeuchtigkeit kann das Laden an einer Außensteckdose leicht zu irreparablen Schäden am Ladegerät führen.
Beispiele für öffentliche 230V-Steckdosen – manchmal fälschlicherweise als
„Ladestationen“ bezeichnet:
Eine bessere Lösung – für das Aufladen mit dem eigenen Adapter – ist der so genannte„Ladeschrank„: eine Struktur, die mit abschließbaren Kästen mit einer 230-V-Steckdose ausgestattet ist, in die Sie Ihr eigenes Ladegerät und Ihre eigene Batterie einsetzen können. Die relativ geringe Häufigkeit dieser Art des Aufladens (sie ist z.B. in Deutschland weiter verbreitet) ist darauf zurückzuführen, dass die überwiegende Mehrheit der E-Bike-Benutzer die Schlüssel, die zum Entfernen des Akkus aus dem E-Bike erforderlich sind, nicht mit sich führt und daher – selbst wenn sie ihr eigenes Ladegerät mit sich führen – das Gerät nicht benutzen kann.
Beispiele für Batterieladeschränke aus Deutschland und in Österreich:
Bestimmte Akkutypen von E-Bikes (etwa 20 % aller E-Bikes) sind nicht mit „Ladestationen“ kompatibel und ihre Besitzer sind daher auf die Nutzung öffentlicher Steckdosen und eigener Ladegeräte angewiesen (oder führen einen „Ersatzakku“ mit sich).
Aufladen ohne Transport des Ladegeräts über die „Ladestation“.
Eine Ladestation kann als jede Vorrichtung definiert werden, die es ermöglicht, die Batterie eines Elektrofahrrads direkt über ein Kabel mit Gleichstrom (DC-DC) aufzuladen. Der Besitzer des E-Bikes kann also entweder über sein eigenes Ladekabel oder über ein an der Ladestation erhältliches Ladekabel aufladen. Im Gegensatz zum eigentlichen Ladegerät wiegt das Ladekabel in der Regel nur 50-70 Gramm und kann aufgerollt in einer Tasche oder einem Beutel am E-Bike mitgeführt werden.
Im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen sind die Hersteller von Elektrofahrrädern nicht an eine einzige Norm für das Aufladen von Batterien gebunden (und werden dies auch in den nächsten Jahren nicht sein), so dass es mehrere Dutzend Arten von Ladesteckern für Elektrofahrradbatterien auf dem Markt gibt. In der Praxis sind etwa 15 Typen weit verbreitet.
Manchmal werden die Typen von Ladesteckern von der Öffentlichkeit als Marken von Motorherstellern oder als Modelle von E-Bike-Marken fehlinterpretiert, aber das ist ein großer Fehler. Mit einer Ausnahme – dem Hersteller des Bosch E-Bike-Motorisierungskits, dessen Akkus immer gleich sind und derzeit mit zwei Arten von Ladesteckern geladen werden können: Bosch und Bosch Smart, von einem Standard kann nicht die Rede sein – „Bafang“, „Yamaha“, usw… Diese Informationen zeugen von großer Unkenntnis seitens eines bestimmten Geräte- oder Dienstleistungsanbieters.
Es gibt Typen von Ladestationen, bei denen die Ladekabel für Elektrofahrräder fest mit dem Gehäuse der Ladestation verbunden sind. Der Vorteil mag die sofortige Verfügbarkeit des Ladekabels sein, aber leider überwiegen die Nachteile dieser Lösung:
- Durch die feste Positionierung des Kabels können nur jene E-Bike-Typen geladen werden, für die entsprechende Ladestecker installiert sind (in der Regel nur 2-4 Typen), was die Anzahl der unterstützten E-Bike-Akku-Modelle deutlich reduziert.
- Leider ist die Vandalisierung von hängenden Ladekabeln – Beschädigung oder Abscheren der Kabel – sehr häufig.
- Längerer Kontakt mit Metallteilen am Ladekabel führt zu Luftoxidation und Korrosion. In der Regel muss das Ladekabel nach einer Saison durch ein neues ersetzt werden.
Beispiele für Ladestationen mit festen Anschlüssen:
Ladestationen für Elektrofahrräder mit austauschbaren Kabeln bieten deutlich mehr Variabilität. Dank Wechselkabeln mit einem auf den E-Bike-Akkutyp abgestimmten Ladestecker können mehrere Akkutypen geladen werden, ohne dass die Station ihre Funktion verliert.
Es ist üblich, dass ein E-Bike-Besitzer, der das Ladestationsnetz häufiger nutzt, ein seinem Akkutyp entsprechendes Ladekabel kauft oder dass der E-Bike-Hersteller es als Teil des Fahrradpakets oder als Zubehör anbietet.
Beispiele für Ladestationen mit Steckdosenanschlüssen:
Die Verfügbarkeit von Ladekabeln ist eine Voraussetzung für die Nutzung einer Ladestation. In der Regel ermöglicht der Betreiber der Ladestation die Ausleihe eines Ladekabels, entweder physisch oder über eine Selbstbedienungseinrichtung.
Ein Beispiel für die verfügbaren Ladekabelsteckdosen für das Bosch-System:
Beispiel für den Ladekabelschrank:
Die technischen Definitionen der „Ladestation für Elektrofahrräder“
Im Oktober 2020 wurde die europäische technische Norm für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen in Ladestationen für Elektrofahrzeuge (AEVCS) als EN IEC 61439, Teil 7: Schaltgeräte zur Verwendung unter besonderen Bedingungen veröffentlicht.
Diese Norm definiert die Funktionen für Stationen, die von Laien bedient werden (z.B. durch Einstecken der elektrischen Geräte in die Steckdose und Herausziehen aus der Steckdose), für Außeninstallationen ist mindestens IP44 nach IEC 60529 (EN 60529) erforderlich. Die Schutzart muss auch gewährleistet sein, wenn Stromversorgungsleitungen an die Schaltanlage angeschlossen werden. Andere Leitungen (z. B. Telekommunikation, Internet) dürfen im gleichen Gehäuse installiert werden, sofern keine unzulässigen Störungen auftreten.
Daraus ergibt sich die Forderung nach Einhaltung der EN 61000-1-2 – Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Sicherheit elektrischer und elektronischer Systeme in Bezug auf elektromagnetische Phänomene.
Die öffentlich zugängliche Ladestation für Elektrofahrräder muss die Anforderungen dieser und der übergeordneten technischen Normen erfüllen und deren Einhaltung durch einen Bericht eines akkreditierten Prüflabors bestätigen.
Preisvergleich von Ladestationen für E-Bikes
(Stand: Juni 2023, Quelle: Preislisten öffentlicher Unternehmen)
econec BIKE BOX mini(econec / ejoin GmbH)
Anzahl der Implementierungen: 25
Ladeplätze max 5 1x 230V
Stationskörper 1691,00 EUR Bosch 4A 242,00 EUR Shimano 2A 176,00 EUR UNI 103,00 EUR 2x, Ladegeräte nur 2A
Fernsteuerung: Nein
Gesamtpreis in vergleichbarer Konfiguration: 2.557 EUR
POWERBOX.one 6P (powerbox.one GmbH)
420 Implementierungen
Ladeplätze max 6 2x 230V
3x UNI, 2x BOSCH, 1x Shimano – alle Ladegeräte 4A 2x 230V
Fernsteuerung: ja über Cloud APP, kostenlos
Gesamtpreis in vergleichbarer Konfiguration: 1.979 EUR
BikeEnergy (MEGAtimer GmbH)
Anzahl der Implementierungen: 1460
Ladeplätze max 4, alle Ladegeräte 4A
Universelles Laden auch für E-Bike-Systeme mit Kommunikation
Fernsteuerung: ja, Preis unbekannt
Gesamtpreis in vergleichbarer Konfiguration: 6.368 EUR
Preisvergleich pro Ladeanschluss:
Bike Energy – Point 4: 1 596 € pro Ladeanschluss, inkl. Kommunikation
econec – eBIKE BOX mini: 450 € pro Ladeplatz, exkl. Kommunikation
POWERBOX.one – 6P: 261 € für eine Ladestation, inkl. Kommunikation