AC- vs. DC-Laden: Was ist der Unterschied für Elektrofahrzeuge?

Die 2 Arten von elektrischem Strom

Es gibt zwei Arten von elektrischem Strom: Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) .

• Gleichstrom fließt gleichmäßig in eine Richtung, ähnlich der Strömung eines Flusses. Es wird üblicherweise durch Batterien, Solarzellen und andere Quellen erzeugt.
• Wechselstrom wechselt periodisch zwischen positiver und negativer Seite, wodurch sich die Richtung des Stroms entsprechend ändert. Es wird aus Generatoren und Steckdosen bezogen. Kraftwerke erzeugen Wechselstrom, der dann an Haushalte übertragen wird.

Alternativstrom

Wechselstrom (AC) wird in Kraftwerken erzeugt, indem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Wechselstrom hat einen entscheidenden Vorteil: Er kann mithilfe von Transformatoren problemlos von einer Spannungsebene in eine andere umgewandelt werden. Dies macht es effizient für die Übertragung von Strom über große Entfernungen. Aus diesem Grund wird Wechselstrom überall in Stromnetzen verwendet und steht für unseren täglichen Bedarf jederzeit zur Verfügung. Bei Bedarf kann der Wechselstrom per Konverter in Gleichstrom umgewandelt werden.

Gleichstrom

Gleichstrom (DC) ist der stetige Fluss elektrischer Ladung in eine Richtung, der durch Batterien, Gleichrichter, Generatoren oder Photovoltaikzellen erzeugt wird. Im Gegensatz zu Wechselstrom (AC), der seine Richtung periodisch ändert, stellt Gleichstrom eine konstante und vorhersehbare Stromquelle dar und ist daher ideal für elektronische Geräte und Batterien.
Gleichstrom findet weit verbreitete Anwendung in der Elektronik, Telekommunikation, Automobilsystemen und erneuerbaren Energien. Beim Laden von Elektrofahrzeugbatterien wandeln wir beispielsweise Wechselstrom in Gleichstrom um, um eine effiziente Energieübertragung zu erreichen.

Vergleich von AC-Laden und DC-Laden für Elektrofahrzeuge

Batterien, auch die in Ihrem Elektrofahrzeug, können nur mit Gleichstrom (DC) aufgeladen werden. Der Hauptunterschied zwischen AC-Laden und DC-Laden liegt also darin, wo die Umwandlung von AC in DC stattfindet – entweder innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs.

Was ist AC-Laden für Elektrofahrzeuge?

AC-Laden ist die gebräuchlichste Methode zum Aufladen von Elektrofahrzeugen. Im Inneren des Fahrzeugs befindet sich ein Wandler namens Onboard Charger (OBC), der Wechselstrom von Ladestationen oder Steckdosen in Gleichstrom umwandelt. Der umgewandelte Gleichstrom wird dann zur Autobatterie geleitet. Das Laden mit Wechselstrom ist weit verbreitet und die meisten Ladegeräte basieren auf Wechselstrom.

Was ist DC-Laden für Elektrofahrzeuge?

Das Gleichstromladen stellt einen spannenden Durchbruch für Elektrofahrzeuge dar. Da der Strom aus dem Stromnetz immer in Wechselstromform geliefert wird, besteht der Hauptunterschied zwischen Wechselstromladen und Gleichstromladen darin, wo die Wechselstromumwandlung stattfindet. Im Gegensatz zu AC-Ladegeräten ist der Wandler bei DC-Ladegeräten direkt im Ladegerät selbst integriert. Dadurch können sie die Batterie des Autos direkt mit Strom versorgen, ohne dass das Bordladegerät für die Umwandlung erforderlich ist. Gleichstrom-Ladegeräte sind häufig größer und schneller als Wechselstrom-Ladegeräte, was auf bedeutende Fortschritte in der Elektrofahrzeugtechnologie hinweist.

Die Unterschiede zwischen AC- und DC-Laden für Elektroautos

Bei Ihren Elektroautos ist es entscheidend, zwischen AC- und DC-Laden zu wählen. Jede Methode bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile und beeinflusst Faktoren wie Ladegeschwindigkeit, Infrastrukturverfügbarkeit und Gesamtkomfort. Dieser Vergleich hilft Ihnen zu verstehen, wie sich AC- und DC-Ladevorgänge unterscheiden, und ermöglicht Ihnen die Auswahl der für Ihre Elektrofahrzeuganforderungen am besten geeigneten Option.

Ladegeschwindigkeit

Geschwindigkeit ist ein Schlüsselfaktor, der das AC- und DC-Laden unterscheidet. Das Gleichstromladen liefert Strom schneller als das Wechselstromladen, da es den Strom außerhalb des Autos umwandelt. Allerdings variiert die DC-Ladegeschwindigkeit auch je nach Größe des Akkus, wie voll er ist, wie hoch die Temperatur ist und wie sich die Leistung im Laufe der Zeit ändert.

• 3,5 kW (Wechselstrom): ca. 2,8 km
• 7 kW (Wechselstrom): etwa 3,5 Meilen (5,6 km)
• 11 kW (Wechselstrom): etwa 5,5 Meilen (8,8 km)
• 60 kW (Gleichstrom): etwa 30 Meilen (48 km)
• 120 kW (Gleichstrom): etwa 60 Meilen (96 km)
• 240 kW (Gleichstrom): etwa 120 Meilen (193 km)

Bitte beachten Sie, dass es sich lediglich um Schätzungen handelt und die tatsächliche Reichweite abhängig von verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Fahrbedingungen und Batterieverschlechterung variieren kann.

Kosten

Das Gleichstromladen ist aus mehreren Gründen teurer als das Wechselstromladen. Gleichstromladegeräte haben deutlich höhere Anschaffungskosten als Wechselstromladegeräte und liegen typischerweise zwischen 5.000 und 50.000 US-Dollar, während ein kommerzielles Wechselstromladegerät typischerweise zwischen 1.000 und 3.000 US-Dollar kostet, während ein kommerzielles Hochleistungs-Wechselstromladegerät über 3.000 US-Dollar kosten kann. Ein weiterer Grund besteht darin, dass DC-Ladegeräte höhere Installations- und Netzanschlusskosten verursachen als AC-Ladegeräte, da sie eine spezielle Infrastruktur und Ausrüstung benötigen. Ein dritter Grund ist, dass Gleichstromladegeräte mehr für den Service verlangen, nämlich etwa 10 US-Dollar pro 100 km Ladezeit. Dies ist viel höher als das Laden zu Hause , das im durchschnittlichen Stromtarif etwa 3 US-Dollar pro 100 km kostet.

Verfügbarkeit

AC-Laden ist die gebräuchlichste Methode zum Laden von Elektrofahrzeugen , kompatibel mit den meisten Elektrofahrzeugen, ideal für private oder öffentliche Ladestationen mit AC-Ladegeräten, einfache Verbindung mit dem vorhandenen AC-Stromnetz. Allerdings erfordert das DC-Laden einen Hochspannungsanschluss an das Stromnetz und eine eigene Infrastruktur. Nicht alle Elektrofahrzeuge verfügen über Gleichstrom-Ladeanschlüsse und nicht an allen Orten gibt es Gleichstrom-Ladestationen .

Sicherheit

Das Gleichstromladen kann aufgrund der höheren Spannung und des höheren Stroms ein höheres Risiko für Lichtbögen oder Überladungen mit sich bringen, während das Wechselstromladen aufgrund der mehrfachen Umwandlung zwischen Wechsel- und Gleichstrom zu Überhitzung oder elektromagnetischen Störungen führen kann. Daher gelten sowohl für das Wechselstrom- als auch für das Gleichstromladen Sicherheitsstandards und Anforderungen, um die Isolierung des Fahrzeugs und des Ladegeräts von der Stromquelle sicherzustellen.

Ladeniveaus von Elektrofahrzeugen

Ladegeräte für Elektrofahrzeuge verfügen über drei Stufen (1, 2 und 3), basierend auf der Ladegeschwindigkeit. Wechselstrom-Ladegeräte entsprechen der Stufe 1 oder 2, Gleichstrom-Ladegeräte der Stufe 3.

• Ladegeräte der Stufe 1 (Wechselstrom): Ladegeräte für Elektrofahrzeuge der Stufe 1 verwenden eine standardmäßige 120-Volt-Steckdose und bieten eine Reichweite von 2 bis 5 Meilen pro Stunde. Sie eignen sich ideal zum Aufladen über Nacht zu Hause oder zum Langzeitparken.
• Ladegeräte der Stufe 2 (Wechselstrom) : Ladegeräte für Elektrofahrzeuge der Stufe 2 benötigen einen 240-Volt-Stromkreis und bieten eine Reichweite von 10–20 Meilen pro Stunde. Sie eignen sich sowohl für private als auch für öffentliche Ladestationen, beispielsweise am Arbeitsplatz oder in Mehrfamilienhäusern.
• Ladegeräte der Stufe 3 (DC) : EV-Ladegeräte der Stufe 3 oder DC-Schnellladegeräte (DCFC) verwenden Gleichstrom (DC) und bieten eine Reichweite von 60–80 Meilen in 20–30 Minuten. Sie befinden sich entlang von Autobahnen oder anderen Orten, an denen Autofahrer eine schnelle Batterieladung benötigen.

Abschluss

AC- und DC-Ladevorgänge haben unterschiedliche Rollen und Funktionen. Das Laden mit Wechselstrom ist im Allgemeinen günstiger und besser für das Laden zu Hause, in der Wohnung und am Arbeitsplatz geeignet. Andererseits ist das DC-Laden für seine schnelle Ladegeschwindigkeit bekannt und eignet sich daher ideal für den Einsatz auf Autobahnen oder wenn Sie es eilig haben.