Wechsel- und Gleichstrom? 1- und 3-phasiges Laden?

Klassische Stromgeneratoren z.B. in Wasser-, Gas-, Wind- oder auch Atomkraftwerken erzeugen Wechselstrom. Das heißt, die Polung wechselt ständig. In Europa beträgt die Frequenz 50 Hz (also 50 Mal pro Sekunde). Dieser Wechselstrom hat den Vorteil, dass er sich leicht transformieren lässt und somit einen effizienten Transport von elektrischer Energie auch über weite Strecken ermöglicht. In der Energieversorgung wird daher prinzipiell auf Wechselstrom zurückgegriffen. Der englische Ausdruck für Wechselstrom ist ‚alternating current‘ oder kurz ‚AC‘, weshalb man beim Tanken mit Wechselstrom auch gerne von AC-Laden spricht.

Eine besondere Art des Wechselstroms ist der sogenannte Dreiphasenwechselstrom oder auch einfach Drehstrom. Durch die zeitlich versetzte Entstehung dreier Wechselspannungen über drei Phasen ist es möglich, die gleiche Leistung bei halbem Materialaufwand (also halbem Kabelquerschnitt) zu erbringen. Anders als in Nordamerika und Großbritannien basiert das Haushaltsstromnetz in Deutschland, Österreich, der Schweiz sowie in vielen anderen europäischen Ländern deshalb auf Drehstrom. Die meisten Elektrogeräte im Haushalt wie etwa Kaffeemaschine, Staubsauger oder TV nutzen nur eine Phase mit 230 V und 16 A (maximal 3,7 kW). Herd, Ofen oder über eine rote Drehstromdose (Starkstromdose) angeschlossene Geräte greifen auf mehrere zurück. Insgesamt stehen mit drei Phasen 11 kW Gesamtleistung (3 x 230 V x 16 A) zur Verfügung. In bestimmten Gebäuden erlaubt die Zuleitung sogar eine Stromstärke von 32 A. Damit verdoppelt sich die maximale Leistungsaufnahme auf 22 kW.

Eine Batterie bzw. ein Akku (und auch Photovoltaikzellen) stellen Gleichstrom zur Verfügung. Das heißt, es gibt eine fixe Polung, der Strom fließt gleichmäßig. Auf Englisch spricht man deshalb von ‚direct current‘ oder auch ‚DC‘. Der wichtigste Verbraucher im Elektroauto – der Motor – benötigt aber Wechselstrom (AC). Deshalb ist im Auto ein sogenannter Wechselrichter notwendig, der aus Gleichstrom Wechselstrom macht. Genauso braucht es einen Gleichrichter: Der macht aus dem Wechselstrom des Stromnetzes Gleichstrom, den der Akku zum Laden benötigt. Beide Bauteile sind in jedem E-Auto oder PHEV verbaut. Einige vollelektrische Fahrzeuge (BEVs) und so gut wie alle PHEVs (hier sind die Akkus per se deutlich kleiner und die Ladegeschwindigkeit ist nicht ganz so wichtig) lassen sich nur einphasig mit Wechselstrom laden. Das hat Kostengründe: In einigen Zielmärkten gibt es nur einphasigen Strom, ein nicht zu nutzender 3-Phasen-Lader im Fahrzeug wäre dort nicht sinnvoll. Wer also in einem Land mit 3-Phasen-Stromnetz lebt und zuhause schneller laden möchte, sollte beim Kauf unbedingt darauf achten, dass der On-board-Charger des neuen EV dreiphasiges Laden zulässt. Die allermeisten Wallboxen (auch von KEBA) sind dafür ausgerüstet.

Um höhere Ladegeschwindigkeiten zu erreichen, braucht es höhere Ladeleistungen. Da der Akku eine Gleichstromkomponente ist, geht das am besten auch mit Gleichstrom. An einem sogenannten Schnelllader wird aus dem Wechselstrom des Stromnetzes bereits außerhalb des Fahrzeugs Gleichstrom erzeugt, er kann ohne Umweg in die Batterie fließen. Durch einen besonderen Ladestecker oder mittels zusätzlicher Akkupufferung sind mit solchen DC-Ladern besonders hohe Ladeströme von (abhängig vom Fahrzeugtyp) kurzzeitig deutlich über 300 kW möglich. Das Laden mit Leistungen über AC-Niveau ist jedoch aufgrund des technischen Aufwands deutlich teurer und stellt eine höhere Belastung für die Batterie dar, die zu einer verfrühten Alterung führen kann.