Eine neue Landschaft: Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Von Ward Arms – forensischer Elektrotechniker bei EFI Global und Wes Hansen – forensischer Elektrotechniker bei EFI Global

Elektrofahrzeuge (EVs) sind ein relativ neues Verkehrsmittel, das in Serie hergestellt wird. Da sie mit Strom angetrieben werden, entsteht nach und nach eine neue Infrastruktur – eine, mit der nur wenige vertraut sind. Es ist wichtig, die Faktoren rund um die Ladetechnologien zu untersuchen, darunter Ladezustände, Ladedauer und Nutzungskosten sowie die allgemeine Zuverlässigkeit der Ladestationen. Eine öffentliche Ladeinfrastruktur – mit angemessenen Standards für Installation, Betrieb, Wartung und Sicherheit – muss landesweit eingerichtet werden, damit sich Elektrofahrzeuge in großem Maßstab durchsetzen können. Während diese Infrastruktur geschaffen und Standards für die öffentliche Nutzung und Sicherheit eingeführt werden, wird es zu entsprechenden Sachschäden kommen, auf die man sich am besten schon jetzt vorbereiten sollte.

Die Ladetechnologien unterscheiden sich stark voneinander

Bei der Betrachtung der Ladetechnologien ist zu beachten, dass nicht alle gleich sind. Die niedrigste Stufe und langsamste Lademethode,Stufe 1, ist ein tragbares Ladegerät, das zusammen mit dem Fahrzeug verkauft wird. Es wird hauptsächlich im privaten Umfeld verwendet und an eine normale 120-V-Steckdose angeschlossen. Obwohl es ein Elektrofahrzeug relativ langsam lädt (3,5 bis 6,5 Meilen pro Stunde), hat es eine geringe Ausgangsleistung (1 Kilowatt) und verursacht daher geringere Stromkosten. Angenommen, im Monat werden typischerweise 1.200 Meilen zurückgelegt und Strom kostet 15 Cent pro kW, würden die Kosten für das Aufladen des Elektrofahrzeugs 52 Dollar pro Monat betragen.

Wenn ein E-Auto-Besitzer an einer schnelleren Aufladung interessiert ist, könnte er sich nach einerLevel-2-Ladestationumsehen – einer Art Ladestation, die man kaufen und fachgerecht in der Garage installieren lassen kann und die auch gegen eine Gebühr an öffentlichen Standorten zur Nutzung angeboten wird. EinLevel-2-Ladegerätermöglicht eine 3- bis 7-mal schnellere Aufladung und verkürzt die Gesamtladezeit von mehr als 30 Stunden auf etwa 10 Stunden. Die Kosten pro Stunde für die Nutzung eines öffentlichenLevel-2-Ladegerätsliegen zwischen 1 und 5 US-Dollar.

Schließlich sind Gleichstrom-Schnellladegeräte (DCFC), auch als Schnellladestationen bekannt, deutlich leistungsstärker als die beiden erstgenannten. Während mancheLevel-1-Ladegeräteeine Ladegeschwindigkeit von 3,5 Meilen pro Stunde erreichen, schaffenDCFCsdasselbe in einer Minute (und können sogar bis zu 20 Meilen erreichen). Logischerweise haben diese eine höhere Ausgangsleistung (50–300 kW) und ihre Nutzung ist teurer (10 bis 30 Dollar pro Stunde).

Fehlende nationale Standards und Fragen der Zuverlässigkeit

Bislang gibt es noch keine nationalen Standards für die Installation, den Betrieb oder die Wartung von Ladestationenfür Elektrofahrzeuge. Erst Anfang dieses Jahres hat die US-Regierung erstmals öffentlich auf diesen Bedarf hingewiesen. Im Juni kündigte das Weiße Haus einen Plan zur Entwicklung neuer Standards für das „allererste nationale Netzwerk von 500.000 Ladestationen für Elektroautos“ an und fügte hinzu: „Ohne strenge Standards wären Ladestationen weniger zuverlässig, würden möglicherweise nicht für alle Fahrzeuge funktionieren und es gäbe keine einheitlichen Zahlungsmethoden.“ In Bezug auf die bislang spärlich vorhandene öffentliche Ladeinfrastruktur beschrieb das gemeinsame Amt für Energie und Verkehr eine Situation mit geringer Einheitlichkeit und erklärte: „… es bestehen große Unterschiede zwischen den Ladestationen für Elektrofahrzeuge hinsichtlich wichtiger Komponenten wie Betriebsabläufe, Zahlungsmethoden, Standortgestaltung, Anzeige der Ladekosten, Ladegeschwindigkeit und Ladeleistung …“

Ebenso wichtig – wenn nicht sogar noch wichtiger – ist es, Sicherheitsstandards festzulegen. Derzeit gibt es keine Sicherheitsvorschriften, an die sich die Ladestationen nach ihrer Installation halten müssen, was eine Vielzahl von Risiken für Sachwerte und die Personen, die ihre Fahrzeuge aufladen, mit sich bringt.

Selbst wenn öffentliche Ladestationen einmal weit verbreitet sind, stellen sich Fragen hinsichtlich ihrer allgemeinen Zuverlässigkeit. Autofahrer sehen sich oft mit Situationen konfrontiert, in denen die Ladestationen deutlich langsamer laden als angegeben. Ladestationen sollen zwar so konstruiert sein, dass sie rauen Umgebungsbedingungen standhalten, doch diese Annahme hat sich auf den globalen Märkten für Elektrofahrzeuge nicht bewährt, da viele Ladegeräte bereits bei der Lieferung defekt sind oder nach dem Anschließen nicht mit dem Ladevorgang beginnen.

Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und Sachschäden

Der unvermeidliche Prozess des Ausprobierens bei der Entwicklung und Umsetzung einer soliden öffentlichen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wird erhebliche Auswirkungen auf die Sachschadenbranche haben. Faktoren wie Materialfehler, unsachgemäße Installation, unzureichende Wartung und Umgebungsbedingungen haben bereits zu zahlreichen Sachschäden geführt. Im Jahr 2019 führte ein Defekt an einer Ladestation dazu, dass deren Aluminium-Frontblende explodierte, als das Ladegerät vom Fahrzeug getrennt wurde. Im Jahr 2020 kam es bei einer Gruppe von Superchargern, die neben einem Hotel errichtet worden waren, zu einem Schaden, da sie in einem regelmäßig überfluteten Gebiet installiert worden waren. Und im Jahr 2022 brach ein Großbrand auf einem Parkplatz aus, der laut Ermittlern wahrscheinlich auf einen Kurzschluss an einer der Schnellladestationen zurückzuführen war. Je mehr Elektrofahrzeuge in der Gesellschaft Einzug halten, desto häufiger werden auch technische Ausfälle von Ladegeräten und Sachschäden auftreten.

Elektrische Ausfälle sind die Folge und keine Seltenheit

Betrachten wir einmal, warum Transformatoren und andere elektrische Anlagen im Außenbereich häufig ausfallen. Erstens kann Wasser – sei es durch Hurrikane, Tornados oder Unfälle – zum Eindringen von Wasser oder, schlimmer noch, zum Untertauchen führen. Je nach den im Wasser enthaltenen Verunreinigungen kann der Kontakt mit Wasser sofortige Kurzschlüsse verursachen und/oder die elektrische Isolierung sowie empfindliche Metalle beeinträchtigen. Darüber hinaus können Brände durch lose oder glühende Verbindungen ausgelöst werden. Laut der National Fire Protection Association kommt es zu einer glühenden Verbindung, „wenn ein Stromkreis eine schlechte Verbindung aufweist, wie beispielsweise eine lose Schraube an einer Klemme; der erhöhte Widerstand führt zu einer verstärkten Erwärmung an der Kontaktstelle, was die Bildung von Oxid begünstigt … An dieser Oxidgrenzfläche entsteht eine Erwärmungsstelle, die dann heiß genug wird, um zu glühen.“ Befinden sich brennbare Materialien nahe genug an dieser Erhitzungsstelle, können sie sich entzünden. Ein Beispiel großen Ausmaßes hierfür ereignete sich im Juni 2022, als das auf digitale Automatisierung und Energiemanagement spezialisierte Unternehmen Schneider Electric 1,4 Millionen Schalttafeln aufgrund von Verbrennungs- und Brandgefahren zurückrief; in allen Fällen lag eine lose Schraubverbindung des Neutralleiters innerhalb der Lastverteilerstation vor.

Zu den weiteren grundlegenden Ursachen für Ausfälle von elektrischen Anlagen zählen unter anderem der Versagen von Isoliermaterialien aufgrund von Reibung, Rissen oder übermäßiger elektrischer Belastung sowie Transformatorausfälle, die unter anderem auf einen unzureichenden Schutz vor Überspannungen oder Materialfehler zurückzuführen sind. Schließlich kann es zu konstruktiven Mängeln kommen – bei denen ein Produkt unter normalen Nutzungsbedingungen einen systemischen Ausfall erleidet und dabei den Nutzer verletzt oder Sachschäden verursacht, wenn es bestimmungsgemäß verwendet wird.

Immer einen Schritt voraus sein

Langsam aber sicher werden Elektrofahrzeuge und Ladestationen zu einem festen Bestandteil des modernen Alltags. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir uns nicht nur mit der Technologie von Elektrofahrzeugen vertraut machen, sondern uns auch darauf vorbereiten, wie sich diese neue technologische Landschaft auf Sachschäden auswirken wird. Mit diesem Wissen und dieser Vorbereitung wollen wir bereit sein, wenn es soweit ist, und nicht überrascht werden – wir wollen nicht mühsam versuchen, den Anschluss zu finden, sondern uns stattdessen zügig anpassen, um den Bedürfnissen unserer Kunden gerecht zu werden.

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