Elektroinstallation und Ladeinfrastruktur der Elektromobilität - Auflage: 2021 (PDF)

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Beschreibung:

Verlag: VDE VERLAG GMBH
Autoren:  Cichowski, Rolf Rüdiger
Seitenzahl: 379
Erscheinungstermin: 2021
Sprache: Deutsch
Größe: 14 Mb

Inhaltsverzeichnis

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 Die Grundlagen zur Elektromobilität und zur zugehörigen Ladeinfrastruktur . . . . 13
1.1 Zum Einstieg etwas Geschichtliches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2 Die Entwicklung der Elektromobilität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3 Vor- und Nachteile der Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Ohne Akku dreht sich kein Rad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5 Die geringe Reichweite wird oft überschätzt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.6 Ladeinfrastruktur: von der Schuko-Steckdose über die Wallbox
bis hin zu Schnellladestationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.7 Die Steckvorrichtungen sind normiert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.8 Die Fahrzeugelektronik und die Kommunikation zwischen Auto und
Ladesäule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.9 Preise fürs Strom tanken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.10 Die elektrische Sicherheit für den elektrotechnischen Laien wird
großgeschrieben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.11 Steigende Anforderungen an die Elektrofachkraft
für die Elektromobilität und die zugehörige Infrastruktur. . . . . . . . . . . . 34
1.12 Nutzung der Elektroautos für Elektrofachkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.13 Unfälle mit und Erste Hilfe bei Elektrofahrzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.14 Die freie Wahl des Anwenders:
Es kann ein Fahrzeug rein elektrisch (BEV)
oder mit Verbrennerunterstützung (Plug-in-Hybrid) sein . . . . . . . . . . . . 38
1.15 Die Brennstoffzelle – Risiko oder Chance?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.16 Das Verteilungsnetz, das Rückgrat der Ladeinfrastruktur . . . . . . . . . . . . 42
2 Normen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.1 DIN VDE 0100-722
Errichten von Niederspannungsanlagen –
Teil 7-722: Anforderungen für Betriebsstätten,
Räume und Anlagen besonderer Art –
Stromversorgung von Elektrofahrzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2 VDE-Anwendungsregel VDE-AR-N 4100
Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das
Niederspannungsnetz und deren Betrieb (TAR Niederspannung). . . . . . 52
2.3 VDE-Anwendungsregel VDE-AR-N 4110
Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das
Mittelspannungsnetz und deren Betrieb (TAR Mittelspannung). . . . . . . 61
2.4 VDE-Anwendungsregel VDE-AR-N 4105
Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz –
Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb
von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5 DIN EN 61439-7 (VDE 0660-600-7)
Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen –
Teil 7: Schaltgerätekombinationen für bestimmte Anwendungen
wie Marinas, Campingplätze, Marktplätze, Ladestationen für
Elektrofahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.6 DIN IEC 60364-8-2 (VDE 0100-802)
Errichten von Niederspannungsanlagen –
Teil 8-2: Kombinierte Erzeugungs-/Verbrauchsanlagen
(IEC 64/2097/CD:2016) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.7 DIN 18015-1
Elektrische Anlagen in Wohngebäuden –
Teil 1: Planungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.8 VDI-Richtlinie VDI 2166 Blatt 2
Planung elektrischer Anlagen in Gebäuden,
Hinweise für die Elektromobilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.9 DIN EN ISO 17409
„Elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge – Kabelgebundene
Energieübertragung – Sicherheitsanforderungen“. . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.10 DIN EN IEC 61851-1 (VDE 0122-1)
Konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge –
Teil 1: Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.11 DIN EN 62196-1 (VDE 0623-5-1)
Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Fahrzeug stecker –
Konduktives Laden von Elektrofahrzeugen – Teil 1: Allgemeine
Anforderungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
2.12 DIN EN 62196-2 (VDE 0623-5-2)
Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Fahrzeug stecker –
Konduktives Laden von Elektrofahrzeugen – Teil 2: Anforderungen
und Hauptmaße für die Kompatibilität und Austauschbarkeit von Stiftund
Buchsensteckvorrichtungen für Wechselstrom. . . . . . . . . . . . . . . . 121
2.13 DIN EN 62196-3 (VDE 0623-5-3)
Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Fahrzeug stecker –
Konduktives Laden von Elektrofahrzeugen – Teil 3: Anforderungen an
und Hauptmaße für Stifte und Buchsen für die Austauschbarkeit vor
Fahrzeug steckvorrichtungen zum dedizierten Laden mit Gleichstrom
und als kombinierte Ausführung zum Laden mit Wechselstrom/
Gleichstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
2.14 DIN EN 62752 (VDE 0666-10)
Ladeleitungsintegrierte Steuer- und Schutzeinrichtung für die
Ladebetriebsart 2 von Elektrofahrzeugen (IC-CPD) . . . . . . . . . . . . . . . 125
2.15 DIN EN 50620 (VDE 0285-620)
Kabel und Leitungen – Ladeleitungen für Elektrofahrzeuge. . . . . . . . . 145
2.16 VdS 3471
Ladestationen für Elektrostraßenfahrzuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
2.17 DIN EN IEC 63057 (VDE 0510-57)
Sekundärzellen und -batterien mit alkalischen oder anderen nicht
säurehaltigen Elektrolyten – Sicherheitsanforderungen für sekundäre
Lithium-Batterien zur Verwendung in Straßenfahrzeugen mit Ausnahme
des Antriebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
2.18 VDE-AR-E 2510-2
Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum
Anschluss an das Niederspannungsnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
3 Begriffe, die im Zusammenhang mit der Elektromobilität
und der Ladeinfrastruktur stehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4 Die Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
5 Die Elektrofahrzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
5.1 Ausführungsformen von Elektrofahrzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
5.2 Funktionsweise der Motoren für Elektrofahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . 210
5.3 Der Akku/die Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
5.4 Die Reichweiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.5 Die Ladezeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
5.6 Leistungselektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
5.7 Anforderungen an die elektrische Sicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
6 Die Ladeinfrastruktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
6.1 Die Grundlagen und der Einstieg von der Laderate bis hin zur
Kapazität des Akkus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
6.2 Ladekonzepte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.2.1 Normal- und Schnellladen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
6.2.2 AC-Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
6.2.3 DC-Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.2.4 HPC-Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
6.2.5 Induktives Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
6.2.6 Batteriewechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
6.2.7 Redox-Flow-Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
6.2.8 Das bidirektionale Laden, V2G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
6.3 Das Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
6.3.1 Ladebetriebsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
6.3.2 Steckvorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
6.3.2.1 Steckvorrichtungen für AC-Laden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
6.3.2.2 Steckvorrichtungen für DC-Laden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
6.3.2.3 Ladekabel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
6.3.3 Ladepunkte, Wallboxen und Ladestationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
6.3.3.1 Wallbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
6.3.3.2 Die Ladestation/Ladesäule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
6.4 Die Kommunikation zwischen Ladeeinrichtung und Elektrofahrzeug 278
7 Elektroinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
8 Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.1 Blitz- und Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
8.2 Brandschutz, Schutz gegen thermische Auswirkungen . . . . . . . . . . . . . 312
8.3 Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
8.4 Prüfungen, Erstprüfungen und wiederkehrende Prüfungen. . . . . . . . . . 327
8.4.1 Erstprüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
8.4.2 Wiederholungsprüfungen, wiederkehrende Prüfungen . . . . . . . . . . . . . 335
8.4.3 Prüfungen an Anlagen für die Stromversorgung der Ladeinfrastruktur
von Elektrofahrzeugen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
9 Die Verteilungsnetze – das Rückgrat der Ladeinfrastruktur . . . . . 349
10 Informationssplitter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
11 Der Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
12 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
13 Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

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