pv magazine top innovation: Günstig und intelligent Laden mit ChargeX

Alles fing damit an, dass sich Tobias Wagner über diejenigen geärgert hat, die länger als nötig eine Elektroladesäule blockieren. Aus dem Ärger entwickelte sich eine Geschäftsidee. „Man muss akzeptieren, dass die Menschen ihr Auto nicht extra umparken wollen“, sagt er. Dass es nicht genug Ladepunkte gibt, hängt auch mit den Kosten zusammen und diese mit ineffizienten Ansätzen. Ineffizienz ist nach Ansicht Wagners, nur auf vollwertige Ladepunkte zu setzen.

Nachdem er das erkannt hatte und zuvor bereits bei Tesla und The Mobility House Erfahrung mit Elektroautos, Ladesäulen und Nutzerverhalten gemacht hat, gründete er mit einem Kommilitonen und einem Arbeitskollegen vor eineinhalb Jahren ein Start-up mit dem Namen „ChargeX“. Das Unternehmen entwickelt seitdem ein System, das die Zahl der Ladepunkte für einen deutlich niedrigeren Preis vervielfachen kann, als es mit heutigen vollwertigen Ladepunkten, die mit 22 Kilowatt Leistung bereitstellen, möglich ist. Das ist insbesondere auch für Mitarbeiterparkplätze von Betrieben, die selbst Solarstrom erzeugen, oder für halböffentliche Parkplätze in Wohngebäuden interessant. Dafür erhält das Unternehmen das Prädikat pv magazine top innovation.

Die Idee: Die zentrale Ladestation mit 22 Kilowatt, die heute zwischen 1.000 und 1.500 Euro kostet, lädt bei ChargeX nicht nur ein Fahrzeug. Stattdessen werden daran drei bis acht Untereinheiten angeschlossen, an diese wiederum die Autos. Die Untereinheiten schalten intelligent gesteuert immer nur die Beladung eines Autos an. Dieses lädt für eine bestimmte Zeit mit voller Ladeleistung. Dann kommt das nächste Auto an die Reihe. „Unsere Zielkosten liegen bei 50 Prozent von heutigen, intelligenten Ladestationen“, sagt Tobias Wagner.

Das System ermöglicht so auch Einsparungen bei der Installation. Da immer nur ein Auto lädt, muss nicht jede dieser Untereinheiten mit einem eigenen Kabel am Netzanschlusspunkt angebunden werden. Es reicht aus, eine Untereinheit jeweils mit einem kurzen Kabel mit der nächstliegenden anderen Untereinheit zu verbinden.

Die Beladung erfolgt also der Reihe nach, die Lade-Untereinheiten liegen an einer Kabelkette – das macht auch den Begriff für diese Ladetechnik plausibel: sequenzielles Laden.

Die Frage, ob Elektroautofahrer die gedrosselte Ladezeit überhaupt akzeptieren, drängt sich bei dem System auf. Derzeit gehen die Bestrebungen ja vor allem dahin, dass die Ladeleistung gesteigert und damit die Ladezeit reduziert wird. „Für Ladestationen an der Autobahn wird es sicherlich so sein, dass die Ladeleistung hoch sein muss“, sagt Hans Urban, Berater in der Praxis und Mitglied der pv magazine Highlight-Jury. „Doch bei vielen Ladestellen erlaubt das Netz überhaupt nicht, immer alle Autos gleichzeitig mit vollen 22 Kilowatt zu laden.“ Da sei es entsprechend auch eine Verschwendung, mit viel Geld vollwertige Wallboxen für alle zu installieren.

Intelligenz ist die zweite Aufgabe

Wie lange ein Auto geladen wird, entscheidet eine intelligente Steuerung nach diversen Vorgaben. Diese zu entwickeln ist mindestens ebenso wichtig wie die sequenzielle Ladesäule. „Man muss sich klarmachen, dass nur wenige stets eine volle Batterieladung benötigen“, erklärt Wagner. Die Steuerung soll als Kriterium berücksichtigen, welchen Energiebedarf ein Fahrer pro Tag hat. Erst wenn jedes Auto die entsprechende Ladung bekommen hat, lädt der Controller die Batterien sukzessive voll. Ein RFID-Chip identifiziert das Auto gegenüber der Steuerung und ermöglicht es der Steuerung, das Verhalten des jeweiligen Fahrers „kennenzulernen“ und auch die Abrechnung.

Wagner spricht offen aus, dass sich das Verhalten der Nutzer, also der Fahrer, die heute ja meist noch Verbrenner besitzen, aber in absehbarer Zeit auf Elektroautos umsteigen werden, ändern muss. Zum Teil kann man das über die Kosten lösen. Je dringender man viel Ladeenergie braucht, umso teurer wird es. Dass Nutzer die Beschränkung der Ladeleistung akzeptieren müssen, liegt nicht nur an der begrenzten Netzkapazität. Wenn an die Ladesäule eine Solaranlage angeschlossen ist, will man unter Umständen auf die verfügbare Solarleistung regeln. Wenn ein Mitarbeiter in seinem Betrieb lädt, muss an die maximale Peak-Last angepasst werden, die für den jeweiligen Stromtarif erlaubt ist. Eine Intelligenz, die diese Randbedingungen mit den Interessen der Fahrer so gut wie möglich in Einklang bringt, inklusive der Schnittstellen, über die externe Daten eingegeben werden können, ist also sowieso notwendig.

Die Alternative zu sequenziell arbeitenden Ladesäulen, bei denen die Ladezeit begrenzt ist, sind parallel arbeitende Ladesäulen, bei denen dauerhaft eine geringere Ladeleistung abgegeben wird. Wenn die Leistungselektronik statt auf 22 Kilowatt auf 3,7 Kilowatt dimensioniert wird, spart man in ähnlicher Größenordnung Kosten. „Wir haben uns gegen diese Lösung entschieden“, sagt Wagner, „weil sie nicht so flexibel ist.“ Eine Ladesäule, die auf 3,7 Kilowatt ausgelegt ist, kann nie schneller laden. Das ChargeX-System kann jedoch priorisieren und zwischen den Fahrzeugen differenzieren.

Ob nicht die Standardladestationen bei größeren Stückzahlen so billig werden, dass beide Ansätze, Ladezeit oder Ladeleistung zu reduzieren, keinen großen Kostenvorteil mehr bringen? Für Ladestationen ohne Intelligenz hält Wagner das für möglich. Doch „intelligent vernetzte“ Ladestationen werden seiner Einschätzung nach stets einen gewissen Preis haben.

Der Weg zum Erfolg

Es sieht so aus, als ob die Ladestationen für sequenzielles Laden jetzt einen Einstieg in den Markt ermöglichen. Die Intelligenz, an der ChargeX ebenfalls arbeitet, ist aber vielleicht die Entwicklung, die langfristiger im Wettbewerb entscheidend ist.

Die ersten drei Ladepunkte laufen seit einem Jahr auf dem Gelände eines Autohauses. Auch die gläserne Manufaktur des VW-Konzerns in Dresden hat drei Prototypen in der Tiefgarage montiert. Momentan arbeiten die sieben ChargeX-Mitarbeiter daran, die Produkte auf industrielle Bauteile umzustellen und zu zertifizieren, um größere Stückzahlen zu ermöglichen.

Investoren geben der Idee und dem Produkt jedenfalls eine Chance. Die letzten eineinhalb Jahre zum größten Teil mit eigenem Eigenkapital finanziert und mit den Erlösen aus Wettbewerben und Gründungszuschüssen unterstützt, schießt nun der Eon-Accelerator ChargeX drei Monate lang Geld zu. Außerdem stellt er Mentoren und vernetzt im Eon-Konzern mit den relevanten Bereichen, die Ladeinfrastruktur anbieten. Diese wiederum können sich dadurch ein genaueres Bild machen und eruieren, wie groß ihr langfristiges Interesse an dem Produkt und Konzept ist.