E-Mobilität einfach erklärt: E-Fahrzeuge & Ladeinfrastruktur

Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Autos ohne Benzin oder Diesel fahren können? Genau hier kommt die E-Mobilität ins Spiel: Anstelle von fossilen Brennstoffen wird Strom für den Antrieb von Fahrzeugen genutzt. Geladen werden die Fahrzeuge an Ladeinfrastruktur wie Wallboxen (meist im Privatbesitz) oder Ladestationen (überwiegend im öffentlichen Bereich) - im Idealfall stammt der dabei verwendete Strom auch gleich aus erneuerbaren Energien, aber hierzu folgt später mehr.

In diesem Beitrag unserer Reihe "E-Mobilität einfach erklärt" verschaffen wir Ihnen einen ersten Überblick über die Grundlagen der Elektromobilität und gehen insbesondere darauf ein, was E-Fahrzeuge sind, was elektrische Antriebe auszeichnet und was man unter Ladeinfrastruktur versteht.

Was ist E-Mobilität und was sind E-Fahrzeuge?

E-Mobilität, die Kurzfassung für Elektromobilität, bezieht sich auf die Nutzung von Strom als Energiequelle für Antriebe von Fahrzeugen im Straßenverkehr. Statt mit fossilen Brennstoffen, wie Benzin oder Diesel, werden e-mobile Fahrzeuge mit Strom angetrieben, der aus einer Batterie im Fahrzeug in den Antrieb gespeist wird. Diese Batterien speichern, wie Ihr Telefon oder Ihr Laptop, den Strom und liefern somit die Energie, die benötigt wird, um ein Fahrzeug in Bewegung zu setzen.

Wenn ein Elektrofahrzeug aufgeladen werden muss, kann es an eine Ladestation angeschlossen werden, ähnlich wie Sie Ihre Geräte zum Aufladen einstecken. Ladestationen sind im Grunde als Tankstellen für E-Fahrzeuge zu verstehen, an denen die Antriebsbatterien mit Strom aufgeladen werden. Manche Menschen haben kleine Ladestationen in Form sogenannter Wallboxen zu Hause, sozusagen eine Mini-Tankstelle in der Garage.

E-Fahrzeuge produzieren keine schädlichen Emissionen, was bedeutet, dass sie die Umwelt schonen und zur Verringerung der Luftverschmutzung beitragen. Außerdem arbeiten sie leise, was die Lärmbelästigung in den Städten verringert. Mit dem technischen Fortschritt und der Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Wasser-, Solar- und Windenergie stellt die E-Mobilität eine saubere und nachhaltige Art der Fortbewegung dar.

Wie funktioniert der Antrieb von E-Fahrzeugen?

Die Antriebstechnik von E-Fahrzeugen resultiert grundsätzlich aus dem Zusammenspiel zwischen Antriebsbatterie und Elektromotor: Die Batterie in einem E-Fahrzeug dient als Stromquelle, die den Strom speichert, der für den Betrieb des Elektromotors benötigt wird. Um die elektrische Energie in mechanische umzuwandeln, ist eine geschickte Anordnung von Magneten und Spulen notwendig:

1. Elektrische Ströme: Wenn der Elektromotor an die Batterie angeschlossen wird, beginnt der Strom aus der Batterie durch ihn zu fließen. Dieser Strom besteht aus winzigen Teilchen, den Elektronen.
2. Magnetisches Feld: Im Inneren des Motors befinden sich Magnete. Diese Magnete erzeugen ein Magnetfeld.
3. Spulen und Drähte: Um die Magnete herum befinden sich gewickelte Drähte, sogenannte Spulen. Diese bestehen aus speziellem Metall, normalerweise Kupfer. Wenn Strom durch diese Spulen fließt, erzeugt er ein weiteres Magnetfeld.
4. Magnetische Wechselwirkung: Jetzt geschieht etwas Erstaunliches - die Magnetfelder der Magnete und der Spulen interagieren miteinander. Sie schieben und ziehen sich gegenseitig an, wodurch eine Drehbewegung entsteht.
5. Mechanische Energie: Da die Magnete und die Spulen weiterhin aneinander ziehen und schieben, wird die Drehbewegung auf eine Welle übertragen, die mit Rädern oder Zahnrädern verbunden ist. An dieser Stelle passiert das Entscheidende - die elektrische Energie aus der Batterie wird in mechanische Energie umgewandelt, die den Motor zum Drehen bringt und die Räder des Elektrofahrzeugs antreibt.

Einfach ausgedrückt: Ein Elektromotor nutzt Elektrizität, um magnetische Kräfte zu erzeugen und diese Kräfte bringen den Motor zum Drehen. Wenn sich der Motor dreht, erzeugt er mechanische Energie, die verwendet wird, um die Räder des E-Fahrzeugs anzutreiben.

Was ist Ladeinfrastruktur und welche Bedeutung hat sie für E-Mobilität?

Ladeinfrastruktur in E-Mobilität kann sich einerseits auf ein Netz von speziellen Standorten beziehen, die als Ladestationen bezeichnet werden, zugleich aber auch einzelne Stationen, unabhängig vom eingesetzten Hardwaretyp, meinen. Diese Stationen können sowohl öffentlich allen E-Mobilist:innen zur Verfügung stehen oder nicht-öffentlich zu Privatpersonen, Unternehmen, Organisationen oder Institutionen gehören.

Im Falle von öffentlich-zugänglicher Ladeinfrastruktur sind die Betreiber der Ladeinfrastruktur (Charge Point Operator / CPO) darum bemüht, diese strategisch günstig zu platzieren, um eine hohe Auslastung zu erreichen und möglichst vielen Nutzer:innen einen bequemen Zugang zum Laden von E-Fahrzeugen zu ermöglichen.

Die meisten größeren bzw. leistungsstärkeren Ladestationen sind mittlerweile mit integrierten Ladekabeln / Steckern ausgestattet, die in den Ladeanschluss des E-Fahrzeugs passen, so dass der Strom von der Ladestation zur Fahrzeugbatterie übertragen werden kann. Bei kleineren Stationen und Wallboxen ist ein eigenes Ladekabel vonnöten.

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Welche Arten des Ladens gibt es und wo kommen sie zum Einsatz?

Schauen wir uns die verschiedenen Arten des Ladens von E-Fahrzeugen an:

• Laden zu Hause mit Wallbox: Besitzer:innen von E-Fahrzeugen, die passende lokale Gegebenheiten sowie das entsprechende Kapital haben, setzen zumeist auf kleine Ladestationen, sogenannte Wallboxen, zu Hause. Diese Stationen sind zwar effizient, aber auch leistungsschwach und bieten sich dadurch vor allem in den Fällen an, wenn E-Fahrzeuge über längere Zeit geladen werden und nicht binnen kürzester Zeit wieder fahrbereit bzw. voll aufgeladen sein müssen. E-Fahrzeuge können beispielsweise bequem über Nacht aufgeladen werden.
• Halb-Öffentliches / nicht-öffentliches Laden am Unternehmensstandort: Für Dienstwagenfahrer:innen in Firmen mit E-Flotten gibt es die Möglichkeit, auf Firmenparkplätzen zu laden und somit eigene Ladeinfrastruktur für Flottenfahrzeuge zu nutzen. Diese Lademöglichkeiten können sowohl von Mitarbeiter:innen mit Dienst- als auch Privatfahrzeugen, sowie in vielen Fällen auch optional von Gästen genutzt werden.
• Öffentliche Ladestationen können klassischen Tankstellen sehr ähnlich sein, sind aber speziell für E-Fahrzeuge konzipiert. Sie können sich u.a. auf Parkplätzen, in Einkaufszentren und entlang von Hauptverkehrsstraßen befinden. Auch viele Tankstellen rüsten sich mit Ladeinfrastruktur für die E-Mobilität. E-Mobilist:innen können ihre E-Fahrzeuge aufladen, während sie einkaufen, arbeiten oder eine Pause einlegen - hierfür kommen zumeist leistungsstarke High Power Charger zum Einsatz, mit denen Strom für 100 km Reichweite binnen 5 Minuten geladen werden kann.

Weitere Informationen und Wissenswertes zum Thema E-Mobilität:

• Fachbegriffe der Elektromobilität: E-Mobilitätsglossar
• E-Mobilitätsförderungen in Österreich & Deutschland