Elektroauto: Mit DC-Wallbox zuhause schneller laden als mit AC-Wallbox?

[David7]

Hallo,
ich beschäftige mich aus Interesse mit Elektroautos und wie diese geladen werden können. Es geht nicht um eine Kaufentscheidung, sondern nur um das Verständnis.

Angenommen, ich bin Eigentümer eines Hauses in Deutschland und kann mein Elektroauto (battery electric vehicle / BEV) in meiner Garage dauerhaft parken. In der Garage kann ich nach eigenem Ermessen bauliche Veränderungen vornehmen.
Wenn ich richtig informiert bin, dann liegt an Hausanschlüssen in Deutschland 400 Volt-Dreiphasenwechselstrom an (auch Drehstrom genannt), wobei eine Phase mit jeweils 32 Ampere abgesichert sein kann (siehe nachfolgende Tabelle in der letzten Reihe).

Auf der Seite https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/laden/elektroauto-laden-wallbox-faq/ habe ich die folgende Leistungsübersicht zu Wallboxen gefunden (wobei es hier um Laden mit Wechselstrom geht):

Bezeichnung	Stecker	Anschluss	Leistung	Ladedauer
Haushaltssteckdose	"Schuko"	230 V, 10 A	2,3 kW	ca. 17 Std.
Wallbox	Typ 2	230 V, 16 A	3,7 kW	ca. 11 Std.
Wallbox	Typ 2	230 V, 20 A	4,6 kW	ca. 9 Std.
Wallbox	Typ 2	400 V, 3x16 A	11 kW	ca. 3,5 Std.
Wallbox	Typ 2	400 V, 3x32 A	22 kW	ca. 2 Std.

Das verstehe ich soweit.

Nun zum Auto: BEVs speichern in ihrer Batterie immer Gleichstrom, also DC / direct current. Im Stromnetz und aus der Steckdose kommen aber Wechselstrom, also AC / alternating current.

Man unterscheidet:

• Laden mit Wechselstrom: Der Wechselstrom vom Hausanschluss wird erst innerhalb des Autos in Gleichstrom umgewandelt und der Batterie zugeführt. Ggf. wird der Wechselstrom nicht aus der Schuko-Steckdose bezogen sondern aus einer AC-Wallbox, um höhere Leistungen nutzen zu können.
• Laden mit Gleichstrom: Der Wechselstrom vom Hausanschluss wird außerhalb des Autos in Gleichstrom umgewandelt (bspw. in einer DC-Wallbox) und dem Auto direkt als Gleichstrom zugeführt.

Was ich nicht verstehe sind folgende Zitate:

DC-Wallboxen für zuhause

Es gibt jedoch bereits erste Hersteller, die so genannte DC-Wallboxen anbieten. Allerdings ist man damit schnell im fünfstelligen Preis-Segment. Diese speziellen DC-Wallboxen bieten nicht die hohen Ladeleistungen, wie man sie an „echten“ Schnellladestationen abrufen kann. Doch laden die Fahrzeuge [an einer DC-Wallbox] spürbar schneller als an einer normalen AC-Wallbox, sie sind zudem größer und teurer.

Quelle: https://www.eon.de/frag-eon/themen/...lbox-teil-6-schnellladen-gleichstrom-zuhause/

Die AC-Ladesysteme geben bis zu 22 kW Wechselstrom ab. Dieser Strom wird im E-Auto zu Gleichstrom umgewandelt. An den DC-Ladepunkten geschieht diese Umwandlung bereits im Gerät selbst. So kann man sein E-Auto hier schneller aufladen.

Quelle: https://www.energieloesung.de/magazin/ac-laden-und-dc-laden-unterschied

Was für Ladestationen gibt es?

Damit es schnell geht, sollten Elektroautos an Ladestationen aufgeladen werden. Dafür gibt es AC-Ladestationen (Normalladestationen), an denen mit einer Ladeleistung bis 22 kW geladen werden kann und DC-Ladestationen (Schnellladestationen), an denen mit einer Leistung über 22 kW geladen werden kann.

AC-Ladesäulen geben Wechselstrom ab. Dieser wird im Auto zu Gleichstrom umgewandelt. DC-Ladestationen transformieren den Wechselstrom durch einen Gleichrichter bereits in der Station und geben dann Gleichstrom an die Batterie weiter. DC-Ladestationen haben eine weitaus höhere Leistung als die Boardgeräte des Autos, daher kann mit ihnen um einiges schneller geladen werden.

Quelle: https://reev.com/ac-dc-laden-was-ist-der-unterschied/

Frage:
Wenn ich dem Auto eine Leistung von 22 kW zuführe, dann ist es doch egal, ob der Gleichrichter innerhalb des Autos sitzt oder nicht, oder? Von daher müsste die Batterie doch gleich schnell geladen werden, unabhängig ob sie mit einer 22 kW-AC-Wallbox oder einer 22 kW-DC-Wallbox geladen wird?
Warum kommen die Autoren der Artikel dann zu dem Ergebnis, dass eine DC-Wallbox mit 22 kW eine Batterie schneller auflädt als eine AC-Wallbox mit 22 kW (insbesondere im letzten Zitat)?

 

[Testz]

Wenn ich dem Auto eine Leistung von 22 kW zuführe, dann ist es doch egal, ob der Gleichrichter innerhalb des Autos sitzt oder nicht, oder?

Ja. Villeicht gibt es kleine Effizienzunterschiede. Aber relevante Unterschiede gibt es nicht.

Es gibt DC-Ladestationen bis 350kW, aber die sind für Garagen nicht relevant. Mehr als 22 kW sind daheim nicht üblich, meist eher 11kW.

Zu den restlichen Aussagen fällt mir nicht viel ein. Im Internet steht auch viel Quatsch. Alleine schon die Übersicht der Ladedauer bei bestimmten Leistungen ist irreführend. Ohne die Akkugröße kann man dazu keine Aussage treffen. Akkukapazität geht bei handelsüblichen Modellen von ~20(?) kWh bis 100 kWh. Das bedeutet auch bei der Ladedauer Faktor 5, unabhängig von der Ladeleistung.

 

[eRacoon]

Beim Wandeln kommt es zu Verlusten, daher ist 22kw AC und DC nicht die gleiche Einheit.
Wenn du außerhalb des Autos wandelst und 22kw DC einspeisen willst dann musst du mehr als 22kw AC in die Box geben.

 

[beni_fs]

Kurz gesagt: Wass du an Wechselstrom dem Auto zuführen kannst, muss der Gleichrichter im Auto auch verarbeiten können. Es bringt nichts, wenn du 3x 32A zuführen kannst, im Auto aber nur 2x 16A (oder 1x 10A, oder oder) umgesetzt werden kann. Bei einer DC-Wallbox wird direkt die gewünschte Ladespannung/Strom geliefert, die verbaute Leistungselektronik im Auto ist nicht mehr ausschlaggebend.

 

[conf_t]

Leistung von 22 kW zuführe, dann ist es doch egal, ob der Gleichrichter innerhalb des Autos sitzt oder nicht, oder?

Denke ich nicht, Stichwort Kühlung. Bin aber kein Experte. Selbst wenn die Effizienz des Gleichrichters bei 99% läge, müssten noch immer 220 Watt weggekühlt werden. In Realität liegt sie eher bei 96%, also fast 1kW Verlust (Wärme) Die in einem eng verbauten Auto wegzuführen ist schwieriger als bei einer DC Wallbox. Und je wärmer der Gleichrichter wird, desto größer der Widerstand, also noch mehr Verlust und noch mehr Wärme.

 

[ghecko]

Warum kommen die Autoren der Artikel dann zu dem Ergebnis, dass eine DC-Wallbox mit 22 kW eine Batterie schneller auflädt als eine AC-Wallbox mit 22 kW (insbesondere im letzten Zitat)?

Ich denke so wie es die Autoren hier beschrieben haben:

DC-Ladestationen haben eine weitaus höhere Leistung als die Boardgeräte des Autos, daher kann mit ihnen um einiges schneller geladen werden.

Sprich die Gleichrichter der Ladeelektronik im Auto können die 22kW einer AC-Wallbox idr. nicht nutzen, da die Gleichrichter für diese Leistung nicht ausgelegt sind.
Ein externer Gleichrichter mit höherer Leistung hingegen kann dem Akku eine Energiemenge/Zeit zuführen, ähnlich den Schnellladesäulen. Hierbei wird der Gleichrichter im Auto wohl umgangen.

 

[Daniel#]

Weil das Ladegerät im Auto nur 11 kW hat und DC Ladestationen bis über 100kW liefern.
Es gibt soweit mir bekannt keine e-Autos mit 22 kW Bordladegerät, DC wird aber je nach Auto mit über 100 kW unterstützt weil das Bordladegerät nicht genutzt wird sondern das externe.

Es gibt erste Anbieter von DC Wallboxen für zuhause mit z.b. 22 kW die kosten aber wie gesagt 10.000€ Aufwärts und stehen in keinem Verhältnis zu einer 11 oder 22 kW AC Wallbox für unter 1000€.
Warum genau diese 22 kW DC Wallboxen so sündhaft teuer sind erschließt sich mir auch nicht.
Gerade was die Ladeverluste beim nutzen des 11 kW AC Bordladers angeht könnte man da mit externer DC Ladung viel rausholen. Die Verluste sind je nach Auto bei 10-20%. Mit einem guten externen Ladegerät könnte man sicher unter 10% rausholen.

Es gibt auch günstiger für manche Solaranlagen einen Adapter der den DC Strom direkt rausführt. Kenne mich da aber nicht so aus.

 

[doctor84]

DC-Schnellladestationen haben eine deutlich höhere Leistung als 22 kW. Darauf bezieht sich der Vergleich. Leistung die man an normalen Hausanschlüssen gar nicht bekommen kann.

 

[Binalog]

(...)
Warum kommen die Autoren der Artikel dann zu dem Ergebnis, dass eine DC-Wallbox mit 22 kW eine Batterie schneller auflädt als eine AC-Wallbox mit 22 kW (insbesondere im letzten Zitat)?

Das steht da nicht, da steht "...mit einer Leistung über 22 kW..."

DC-(Schnell-)ladung beginnt m. W. n. mit 50 kW und ist für Zuhause mit langen Standzeiten völlig ungeeignet.

Übringens sind alle Leadeeinrichtungen beim Netztbetreiber anzeigepflichtig und über 12 kW genehmigungspflichtig. Neben den Ladeeinrichtungen müssen auch alle elektrischen Geräte bei der Dimensionierung des Hausanschlusses sowie der Inneninstallation berücksichtigt werden. Hierzu sollte immer eine zugelassene Elektrofachfirma hinzugezogen werden.

 

[YomDom]

Bei dem Einbau dieser Wallboxen in die heimische Garage bedarf es außerdem auch einer Freigabe des Netzbetreibers, damit verhindert wird, dass wenn du um 17.00 Uhr von der Arbeit kommst und das Auto lädst, bei Oma Müller nebenan die Vorabend Soap ausgeht udn sie im dunklen sitzt - Stichwort Netzauslegung und Kapazität im Viertel / der Straße. Deswegen wird nicht immer alles genehmigt, was möglicherweise von der autarken Technik möglich ist (selbst wenn du eine Abnahme für den 350kW DC Lader hast legt das halt dein Viertel lahm..)

 

[Rickmer]

Beim Wandeln kommt es zu Verlusten, daher ist 22kw AC und DC nicht die gleiche Einheit.

Wandeln ist ziemlich effizient, das kann man (nahezu) vernachlässigen, zumindest was den Unterschied in der Gesamtladezeit angeht.

Wenn ich dem Auto eine Leistung von 22 kW zuführe, dann ist es doch egal, ob der Gleichrichter innerhalb des Autos sitzt oder nicht, oder?

Kommt drauf an was im Auto verbaut ist. Grade bei den günstigeren Modellen wirst du kaum welche finden, die 22kW AC unterstützen...

Es gibt soweit mit bekannt keine e-Autos mit 22 kW Bordladegerät

Der Audi eTron seit kurzem, wenn man für das Upgrade zahlt
(bzw. man kann 2x 11kW verbauen lassen welche parallel genutzt werden können)

Es gibt erste Anbieter von DC Wallboxen für zuhause mit z.b. 22 kW die kosten aber wie gesagt 10.000€ Aufwärts und stehen in keinem Verhältnis zu einer 11 oder 22 kW AC Wallbox für unter 1000€.
Warum genau diese 22 kW DC Wallboxen so sündhaft teuer sind erschließt sich mir auch nicht.

Großer Trafo, großer Preis... schau dir mal effiziente PC-Netzteile an, da zahlst du ~150€/kW, das wären immerhin 3300€ auf 22kW hoch skaliert
Warum die DC Wallboxen bei >10000€ liegen? Keine Ahnung, vermutlich weil's ein neuer Markt mit relativ wenig Volumen ist.

Stichwort Netzauslegung und Kapazität im Viertel / der Straße. Deswegen wird nicht immer alles genehmigt, was möglicherweise von der autarken Technik möglich ist

Ein Grund warum meine Eltern eine 22kW Wallbox haben obwohl das Auto nur 11kW kann - was genehmigt und verbaut ist, ist sicher.

 

[conf_t]

(selbst wenn du eine Abnahme für den 350kW DC Lader hast legt das halt dein Viertel lahm..)

😄 und dort wo das Erdkabel liegt muss man nie wieder Schnee schippen 🤣

 

[David7]

Wass du an Wechselstrom dem Auto zuführen kannst, muss der Gleichrichter im Auto auch verarbeiten können. Es bringt nichts, wenn du 3x 32A zuführen kannst, im Auto aber nur 2x 16A (oder 1x 10A, oder oder) umgesetzt werden kann.

Sprich die Gleichrichter der Ladeelektronik im Auto können die 22kW einer AC-Wallbox idr. nicht nutzen, da die Gleichrichter für diese Leistung nicht ausgelegt sind.

Nehmen wir als Beispiel den Renault ZOE. Der Renault Zoe verfügt laut https://www.goingelectric.de/wiki/Renault-ZOE/ über eine maximale AC-Ladeleistung von 22kW (3 × 32A) und eine maximale DC-Ladeleistung von 50 kW.

Wenn ich bei mir im Keller eine 22 kW-AC-Wallbox habe, dann kann der Zoe 100 Prozent der Leistung aus der Wallbox beziehen, nämlich die vollen 22 kW.
Wenn ich zusätzlich noch eine 22 kW-DC-Wallbox im Keller habe, dann kann der Zoe auch hier die vollen 22 kW der Wallbox beziehen und hat sogar noch einen Puffer bis zu den 50 kW.

Wenn ich den Zoe heute mit der AC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann leerfahre und morgen mit der DC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann müsste das doch fast gleich lange dauern. Das meine ich.

Es geht mir nicht um die Supercharger an der Autobahn.

 

[Binalog]

(...)
Ein Grund warum meine Eltern eine 22kW Wallbox haben obwohl das Auto nur 11kW kann - was genehmigt und verbaut ist, ist sicher.

Wenn alle so denken, kommt bei Netzengpässen die Abregelung der Ladeeinrichtungen. Offensichtlich hat man bei den gesetzlichen Regelungen und technischen Anschlussbedingungen auch an die Handtuchfraktion gedacht. ;-)

 

[Daniel#]

Wenn ich den Zoe heute mit der AC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann leerfahre und morgen mit der DC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann müsste das doch fast gleich lange dauern. Das meine ich.

Das wird nie gleich lange sein.
Es kommt auf die Ladeverluste des Bordladegeräts und der DC-Wallbox an wie viel Strom benötigt wird und wie lange es dauert.
Vor allem billigere e-Autos haben teilweise bis zu 20% Ladeverlust während eine gute DC Wallbox 10% oder weniger schaffen könnte.

Bei der Kostenrechnung für das jeweilige Auto muss man immer die Ladeverluste des Bordladers mitrechnen da die Nutzung zu hause an einer AC Wallbox wohl das häufigste Szenario sein wird.
Und ob 10 oder 20% Ladeverluste macht einen großen Unterschied bei den Kosten auf lange Sicht und natürlich auch bei der Ladezeit aber da kommt es mehr auf die jeweilige Ladekurve in Abhängigkeit von der Temperatur an wie lange es dauert.

Also nur weil der Zoe z.B. 50kW unterstützt sagt das erstmal gar nichts über die Ladezeit bei einer gewissen Temperatur aus.

Mir wird in all den Informationen zur Elektromobilität auch viel zu wenig auf den Praxiseinsatz und die Folgen davon eingegangen. So vergrault man nur Leute die sich über dies oder jenes wundern.

 

[Alchemist]

Die DC Boxen sind dann vor allem interessant, wenn die Systeme drum herum auch auf DC ausgelegt sind.
Beispielsweise PV Anlage mit Heimspeicher, dann muss da nicht immer mit Verlusten konvertiert werden.
Zusätzlich kann eigentlich jeder BEV 20kW DC Laden, 22kW AC ist soweit ich weiß nicht die Regel (e-Tron, Taycan).
Außerdem sparst du bei DC Wallboxen die Umwandlung im Fahrzeug, dies verlängert unter Umständen die Lebensdauer des OBC (on board chargers). Auch gibt es dabei verschiedene Techniken, die zum Teil sehr verlustbehaftet sind.

 

[Daniel#]

Warum die DC Wallboxen bei >10000€ liegen? Keine Ahnung, vermutlich weil's ein neuer Markt mit relativ wenig Volumen ist.

Meiner Meinung nach ein fetter Aufschlag für Early Adopter.
Viele e-Autos haben nur einen 3,7 kW Lader an Bord und 11 kW kostet extra aber das sind keine 10.000€+ und das Bordladegerät ist auch noch sehr kompakt und leicht im Vergleich zu einer Wallbox.

 

[TriggerThumb87]

Als stiller Mitleser ist es mir schon anhand der Komplexität dieser Diskussion nicht ersichtlich, wie man E-Autos kaufen will bzw. erwartet, dass diese Verbrenner ersetzen. Alleine der Aufpreis einer Ladesäule, für die man dann wohl auch Garagen-/Hauseigentümer sein muss.
32A finde ich, wie hier einmal gesagt wurde, gar nicht so unüblich. Man denke mal an "große" Durchlauferhitzer, die 3-phasig angeschlossen sind und 21KW Leistung haben wollen.

 

[Daniel#]

Für deutlich ausführlichere und praxistauglichere Infos zur Elektromobilität würde ich die Webseite und den Youtube Kanale von nextmove empfehlen:
https://nextmove.de/
https://www.youtube.com/channel/UCgmB8S3f8-9dR8alVUZuZxQ

 

[florian.]

Wenn ich den Zoe heute mit der AC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann leerfahre und morgen mit der DC-Wallbox von 0 auf 100 Prozent lade, dann müsste das doch fast gleich lange dauern. Das meine ich.

ob 22KW DC oder 22KW AC macht (sofern es das Auto kann) keinen unterschied.
Ob die Wandlungsverluste nun im Auto oder in der Wallbox stattfinden... gehupft wie gesprungen.
DC geht aber halt höher als 22KW

Wobei das daheim wo das Auto 10h Steht eh egal ist.
11KW, 10h lang, macht auch 100kwh