Wallbox für Ihr E-Auto

Auf deutschen Straßen fahren immer mehr Elektrofahrzeuge. Zu ihren Vorteilen gehört es, dass die Autos zuhause an einer eigenen Wandladestation oder Wallbox geladen werden können, idealerweise mit günstigem und sauberen Strom aus der Photovoltaikanlage.

Ein E-Auto lädt man am besten dort, wo es lange steht - dann stellen auch lange Ladezeiten kein Problem dar. Zu diesen Orten gehören die eigene Garage, das Carport oder der Stellplatz am Haus. Als Hauseigentümer haben Sie die Wahl, woher der Strom für das Auto kommt. Idealerweise handelt es sich um Ökostrom aus dem Netz oder Solarstrom vom Dach, denn so wird die Elektromobilität besonders umweltfreundlich. Unabhängig davon lädt das Auto zuhause in der Regel auch deutlich günstiger als an öffentlichen Ladestationen.

Fast jedes Einfamilienhaus verfügt auch im Außenbereich oder in der Garage über eine Vielzahl an Steckdosen. Jedoch sind diese normalen Haushaltssteckdosen nicht wirklich geeignet, ein Elektroauto aufzuladen. Bei langen Ladevorgängen mit einer hohen Last wie sie für Elektroautos üblich ist, können Kabel, Stecker oder Steckdose überhitzen. Das führt im ungünstigen Fall zu einem Kabelbrand. Hinzu kommt: Bei der durch Haushaltssteckdosen realisierbaren, verhältnismäßig geringen Ladeleistung verlängert sich die Ladedauer (ca. 15 Stunden).  

Hohe Belastung für die Elektrik und lange Ladedauer: Aus beiden Gründen gibt es spezielle Ladestationen für Elektrofahrzeuge im privaten Bereich, die als Wallbox oder Wandladestation bezeichnet werden. Wie der Name sagt, wird die Wallbox in der Regel an der Haus- oder Garagenwand montiert. Sie ist im Prinzip die einfache Version der Ladestationen im öffentlichen Raum. Die Wallbox sorgt für sichere Ladevorgänge, auch bei hohen Leistungen, indem sie nur bei sicherer Verbindung von Stecker und Fahrzeug lädt und den Ladevorgang steuert und überwacht. Hinzu kommen die höhere Effizienz und der Komfort für den Nutzer.

Eine Wallbox lädt das Elektroauto mit Wechselstrom, entweder mit 11 oder 22 kW. Für das Aufladen ist ein dreiphasiger Anschluss notwendig. Ladeeinrichtungen mit Leistungen ab 3,6 kW müssen vor ihrer Installation beim lokalen Verteilnetzbetreiber angemeldet werden. Für eine Wallbox ist ab einer Leistung von mehr als 11 kW zudem eine Genehmigung des Netzbetreibers erforderlich - ein Grund dafür, dass viele private Ladestationen auf 11 kW begrenzt sind. 

Dauer des Ladevorgangs an der Wallbox

Die Leistung der Ladestation ist, neben dem Lademanagement des Fahrzeugs und der Akkutemperatur, entscheidend für die Dauer des Ladevorgangs. Bei einem leeren Akku mit einer Kapazität von 60 kWh ergeben sich ungefähr folgende Ladezeiten:

• 3,7 kW Wallbox: ca. 16 Stunden
• 11 kW Wallbox: ca. 5,5 Stunden
• 22 kW Wallbox: ca. 3 Stunden

In der Praxis wird der Akku des Fahrzeugs jedoch nie vollständig leer sein. Auch kann die reale Ladeleistung in der Praxis, bedingt durch das Lademanagement der Wallbox, geringer sein. Dadurch ergeben sich abweichende Zeiten für die Dauer eines Ladevorgangs.

Sicherheitseinrichtungen der Wallbox

Aus Sicherheitsgründen sollte die Installation der Wallbox durch einen Elektro-Fachbetrieb erfolgen. Dieser stellt sicher, dass das Stromnetz im Haus für den Betrieb einer Ladestation geeignet ist und alle notwendigen Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden.

Eine Ladestation muss an einen separaten, gegen Überstrom und Überspannung abgesicherten Stromkreis angeschlossen werden. In der Wallbox befindet sich in der Regel ein Gleichstromfehlersensor. Ein externer Leistungsschutzschalter bewahrt die Wallbox und das Kabel vor Überlastung und ein FI-Schalter sorgt für einen Schutz vor Fehlerströmen. Die externen Sicherheitsvorkehrungen müssen bei der Installation von der Elektrofachkraft montiert werden. 

Die Nutzer selbst haben häufig die Möglichkeit, den Ladevorgang über die Wallbox vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Die Freigabe geschieht, je nach Modell, über einen eigenen Schlüssel, eine Ladekarte oder über eine App im lokalen Netzwerk (LAN- oder WLAN-Verbindung). 

Nur wenige Wallboxen verfügen über ein Bedienfeld oder einen Schalter direkt am Gerät. In der Regel muss das Auto nur angesteckt werden und die Wallbox beginnt mit der maximalen Leistung zu laden. Die Wallbox kann jedoch meist über ein externes Energiemanagement geregelt und überwacht werden, z.B. mittels einer App. Die Verbindung zum Elektrofahrzeug erfolgt über einen Typ 2-Stecker, der in der Regel mit einem fest verbauten Kabel an der Wallbox angeschlossen ist.

Smartes und dynamisches Laden

Die auf dem Markt erhältlichen Wandladestationen unterscheiden sich unter anderem in der Steuerung des Ladevorgangs. Einfache Wallboxen lassen sich nur ein- und ausschalten und stellen eine bestimmte, feste Ladeleistung zur Verfügung.

Komfortable Wallboxen ermöglichen ein intelligentes und dynamisches Laden der Elektrofahrzeuge. So lassen sich beispielsweise günstiger Strom, z. B. aus der PV-Anlage, oder besonders preiswerter Netztarife nutzen. Über eine Energiemanagement-App erlauben diese Wallboxen auch die Programmierung der Ladezeiten. Sie bieten Nutzern eine Überwachung des Ladestatus und diverse Statistiken der Ladevorgänge.

Die Fähigkeit zum dynamischen Laden bietet für Betreiber von PV-Anlagen einen wesentlichen Vorteil: Die Wallbox passt ihre Ladeleistung an die Stromerzeugung der PV-Anlage (PV-Überschusseinspeisung) an. So lassen sich Überschüsse optimal nutzen.

Kosten des Ladevorgangs zuhause

Die Kosten der Ladevorgänge daheim lassen sich leicht ausrechnen. Bei einem Elektroauto mit einer Akkukapazität von 60 kWh kommt man bei einem Strompreis von 37 Cent pro kWh auf maximale Kosten von 22,20 Euro pro Ladevorgang. Mit der geladenen Strommenge lässt sich eine Strecke von 300 bis 400 km (350 km) zurücklegen. Das heißt, 100 km Fahrleistung schlagen mit ca. 6,35 Euro zu Buche. Zum Vergleich: Eine typischer Benziner verbraucht 7 Liter auf 100 km. Abhängig vom aktuellen Spritpreis sind das bis zu 14 Euro. 

Ein spezieller Stromtarif ist für die Wallbox nicht notwendig. Es gibt jedoch Kombitarife für Autostrom und Haushaltsstrom, die beim regelmäßigen Laden eines E-Fahrzeugs oft günstiger als der normale Haushaltsstromtarif sind.

Noch günstiger sind reine Autostromtarife, für die jedoch ein eigener Hauptzähler vom Energieversorger notwendig ist. Das lohnt sich auch aufgrund der fälligen zusätzlichen Grundgebühr nur für Nutzerinnen und Nutzer, die viel fahren und dennoch überwiegend zu Hause laden. In der Praxis wird die Wallbox deshalb so gut wie immer an den bestehenden Haushaltszähler angeschlossen.

Unschlagbar günstig ist das Laden am eigenen Haus, wenn der Strom aus der Photovoltaikanlage kommt. Nach Angaben des Fraunhofer ISE kostet bei kleinen PV-Anlagen der Strom 8 bis 11 Cent pro kWh (10 Cent / kWh). Für obiges Beispiel (60 kWh, 350 km Reichweite) würden bei Aufladung ausschließlich mit PV-Strom ca. 6,00 € oder 1,71 € auf 100 km fällig werden. Kommt anteilig Netzstrom zum Einsatz, wird der Ladevorgang entsprechend teurer. Über das Jahr gesehen ist ein Strommix aus ca. 50 % PV und 50 % Netzstrom realistisch. Damit ließen sich also Preise von ca. 4 Euro auf 100 km realisieren.

Spezifikationen der Wallboxen 

Die Ladestationen für das Eigenheim unterscheiden sich durch eine Reihe von Merkmalen: 

• Ladeleistung: 11 oder 22 kW
• Anschluss: einphasig oder dreiphasig (die Wallboxen selbst sind immer dreiphasig)
• Ladekabel: meist fest mit Wallbox verbunden
• Steckersystem: in Europa sind Typ 2 Stecker Standard
• Schutzeinrichtungen: integriert und extern
• Zugangssicherung: Schutz vor unbefugtem Zugriff
• Laden: ungesteuert oder intelligent/dynamisch
• Bedienung: Display oder App-Steuerung, seltener Bedienfeld
• Verbindung: LAN oder WLAN

Zähler

• nicht zertifiziert (für den privaten Gebrauch ausreichend)
• MID-zertifizierter Zähler 
  Kommen im privaten und halböffentlichen Bereich zum Einsatz bzw. überall dort, wo keine öffentliche Abrechnung des Stroms erfolgt
• eichrechtskonformer Zähler
  Werden dort eingesetzt, wo Ladevorgänge kWh-genau abgerechnet werden sollen.

Elektroautos erzeugen im Betrieb keine lokalen Emissionen. Damit sie besonders umweltfreundlich fahren, ist es ratsam, sie mit Ökostrom zu laden. Besonders gut für das Klima und die Haushaltskasse ist es, Solarstrom direkt vom eigenen Dach zu nutzen. 

Der Strom aus der Solaranlage versorgt die einzelnen Verbraucher im Haushalt und der Überschuss lädt das Elektroauto. Reicht der Strom vom Dach nicht aus, um das Elektroauto zu laden, wird zusätzlicher Strom aus dem öffentlichen Netz geladen. 

Alternativ verteilt ein intelligentes Energiemanagementsystem den erzeugten Strom auf die Verbraucher im Haushalt und die Ladestation. Es kennt die aktuell erzeugte Strommenge, die Wetteraussichten und den Bedarf, und weiß damit, wie viel Strom noch zur Verfügung steht.

Eine Voraussetzung hierfür: der Wechselrichter der Solaranlage kann mit dem Energiemanagement kommunizieren, das die Wallbox steuert. Damit kann das Energiemanagement den Ladevorgang starten, wenn genügend Solarstrom erzeugt wird, die Ladeleistung dynamisch anpassen und das Laden abbrechen, wenn nicht mehr ausreichend Solarstrom zur Verfügung steht. 

Viele Autos sind jedoch tagsüber unterwegs, wenn Stromüberschuss vorhanden wäre, um sie zu laden. Abhilfe schafft ein Batteriespeicher, der den Solarstrom vom Tag für die spätere Nutzung speichert. Allerdings kann das Auto nur zu einem Teil aus der Batterie geladen werden, da die Kapazität der Batterie im Auto deutlich höher ist, als die des stationären Speichers im Haus.

Ein weiteres Argument für das Laden mit Solarstrom sind die gegenüber dem Netzstrom deutlich niedrigeren Kosten. 

Die Kosten einer Wallbox hängen von den jeweiligen Anforderungen ab und liegen zwischen 500 und 2.000 Euro. Hinzu kommen die Installationskosten. Je nach Montageaufwand und Zustand der vorhandenen Elektroinstallation können zusätzliche Kosten in vergleichbarer Höhe entstehen (Quelle).

Für Privatpersonen gibt es derzeit keine bundesweite Wallbox-Förderung. Durch die große Nachfrage waren die im Jahr 2021 zur Verfügung gestellten Fördermittel schnell ausgeschöpft. Heute erhalten nur Unternehmen eine finanzielle Unterstützung zur Installation von Ladeeinrichtungen. 

Auf Landesebene fördert aktuell nur Baden-Württemberg mit dem BW-e-Solar-Gutschein der L-Bank die entsprechenden Investitionen durch Privatpersonen. In allen anderen Bundesländern werden nur gewerblich genutzte Ladestationen gefördert.

Darüber hinaus bieten aber eine Reihe von Kommunen eigene Förderungen für die Installation einer Wallbox an. Auch Energieversorger unterstützen ihre Kunden bei der Investition in eine eigene Ladestation. Es kann sich also lohnen, sich vor Ort über lokale Förderangebote zu informieren. 

An den Ladestationen für Elektrofahrzeuge hat sich in den letzten Jahren vieles verändert. Laden an der eigenen Wallbox wird immer komfortabler. Die Hersteller arbeiten bereits an weiteren Features für die Wallbox. Im Fokus steht dabei vor allem die “Kommunikation” mit dem Haus (Smart Home) und dem Fahrzeug, um das Hausnetz optimal zu nutzen und das Auto als zusätzlichen Verbraucher besser in das Smart-Home zu integrieren. 

Ein weiter Schritt ist tarifoptimiertes Laden, das durch die Anbindung an ein Smart-Meter Gateway möglich wird. So können Nutzer Preissignale ihres Energieversorgers nutzen und bei zeitlich variablen Stromtarifen ihr Fahrzeug dann laden, wenn Strom günstig ist.

Das ebnet den Weg für die nächste Stufe in der Evolution der Wallbox: bidirektionales Laden. Bei dieser Technologie dient der Akku des Elektrofahrzeugs als Speicher für das Haus oder alternativ für das öffentliche Stromnetz.  

Der Akku im Auto kann über den Tag mit Strom aus der PV-Anlage geladen werden, abends und nachts beliefert er mittels bidirektionalem Laden das Haus mit Strom. Seine Kapazität ist deutlich größer als die einer stationären Batterie und der Akku könnte das Haus theoretisch mehrere Tage versorgen. Diese Technologie wird als Vehicle-to-Home (V2H) bezeichnet. Ob sich diese im Privathaushalt lohnt, ist von vielen Faktoren abhängig, so denn Kosten für zusätzliche Messeinrichtungen oder den Strompreisen beim Be- und Entladen. Derzeit ist das E-Auto als Ersatz für den PV-Speicher ökonomisch keine sinnvolle Alternative, wenn PV-Überschuss aus dem E-Auto ins Hausnetz fließt und das Fahrzeug später wieder mit Netzstrom geladen werden muss. Auch gibt es recht hohe Umwandlungsverluste beim Rückspeisen des Stroms vom Auto ins Hausnetz, was dieses Vorgehen aus ökologischen Gründen in Frage stellt. 

In der nächsten Stufe gibt das Auto Strom an das Netz ab. Damit leistet es einen Beitrag zur Stabilisierung des lokalen Stromnetzes, wenn der Bedarf an Strom höher als das Angebot ist. Geladen werden die Autos mit der Vehicle-to-Grid (V2G) Technologie, wenn das Angebot an Strom die Nachfrage wieder übersteigt.

Für diese für die Energiewende wichtigen Technologien sind geeignete Wandladestationen und Autos erforderlich, die miteinander bzw. mit dem Energiemanagementsystem im Haus und dem Stromnetz kommunizieren können. Eine Wallbox für bidirektionales Laden lädt und entlädt das Elektroauto mit Gleichstrom (DC), die Wandlung zu Wechselstrom erfolgt in der Wallbox und nicht, wie bei unidirektionalem Laden, im Auto. Die Herausforderung bei dieser Technologie liegt aktuell noch in der Definition von gemeinsamen Schnittstellen zur Kommunikation. Erst dann ist eine breite Anwendung zu erwarten. 

Auf dem Markt sind bereits Wallboxen zum bidirektionalen Laden verfügbar. Mit einem Preis von 3.000 Euro und mehr sind sie jedoch noch sehr teuer. Hinzu kommt, dass neben der Wallbox auch auch das E-Auto zum Laden in beide Richtungen in der Lage sein muss, damit die Vorteile der Technologie genutzt werden können. Auch rechtlich gibt es hier noch einige Aspekte zu klären, da das Auto durch das bidirektionale Laden zum Batteriespeicher wird.