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Ladeinfrastruktur für Elektromobilität – AC- und DC-Ladepunkte vergleichen

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Ladeinfrastruktur für Elektromobilität – AC- und DC-Ladepunkte vergleichen

Zielgruppe: Ausbildung in Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik, Mechatronik und Gebäudetechnik

Niveau: Berufliche Ausbildung – Grundlagen bis Anwendung

Dauer: ca. 90–120 Minuten

Kurzbeschreibung: Leistungselektronik und Energiepfade verstehen. Du vergleichst AC- und DC-Ladepunkte, untersuchst ein Gebäudemodell mit Photovoltaik und Lastmanagement und löst einen praxisnahen Diagnosefall.

Lernform: Kurze Lerneinheiten, Anlagenschemata, Bilder, Videos, interaktive Übungen, Simulation und Transferaufgaben.

Einleitung

Elektrofahrzeuge speichern elektrische Energie in einer Traktionsbatterie. Doch wie gelangt der Strom vom Netz oder von einer Photovoltaikanlage in die Batterie?

Die entscheidende Frage lautet:

Wo wird Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt – im Fahrzeug oder in der Ladestation?

Bildauftrag: Vergleiche die beiden Steckverbindungen. Links siehst Du CCS Combo 2, rechts Typ 2.

Deine Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du:

Wechselstrom und Gleichstrom im Ladeprozess unterscheiden.
Die Energiepfade beim AC- und DC-Laden erklären.
Leistungselektronik und Bordladegerät funktional einordnen.
Ladeleistung, Energiemenge und idealisierte Ladedauer berechnen.
Ein Gebäudemodell mit Photovoltaik und Lastmanagement auswerten.
Typische Leistungsbegrenzungen anhand simulierter Diagnosedaten erklären.
Sicherheitsgrenzen erkennen und erforderliche Fachfreigaben benennen.

Wichtige Sicherheitsgrenze: Alle Arbeiten zu Hochvoltsystemen, Traktionsbatterien und PV-Gleichspannungen bleiben in diesem Kurs theoretisch oder finden ausschließlich in einem sicheren Simulator statt. Du öffnest keine Hochvoltkomponenten, misst nicht an spannungsführenden HV- oder PV-DC-Teilen und führst keine Eingriffe in reale elektrische Anlagen durch.

Für reale Arbeiten sind Gefährdungsbeurteilung, passende Qualifikation, betriebliche Arbeitsfreigabe, Herstellerunterlagen und die jeweils aktuellen Vorschriften erforderlich. Die DGUV Information 209-093 behandelt die Qualifizierung für Arbeiten an Fahrzeugen mit Hochvoltsystemen. Dieser Lernkurs vermittelt keine Arbeitsberechtigung und stellt keine Befähigungsbescheinigung dar.

Lerneinheit 1: AC- und DC-Laden verstehen

Lernzeit: 10 Minuten

AC-Laden: Umwandlung im Fahrzeug

AC bedeutet Alternating Current – Wechselstrom.

Bei einer AC-Wallbox wird das Fahrzeug über eine geeignete Ladeeinrichtung mit Wechselstrom versorgt.

Das Bordladegerät (On-Board Charger, OBC) wandelt diesen Wechselstrom für die Batterie in Gleichstrom um.

Beispiel einer AC-Wallbox.

Vereinfachtes Anlagenschema:

STROMNETZ (AC)
      |
      v
Gebäudeverteilung
      |
      v
AC-Wallbox
      |
      v
Typ-2-Verbindung
      |
      v
Bordladegerät
(AC -> DC)
      |
      v
Batteriemanagement
      |
      v
Traktionsbatterie (DC)

Merksatz: Beim AC-Laden findet die wesentliche AC-DC-Umwandlung im Fahrzeug statt.

DC-Laden: Umwandlung in der Ladestation

DC bedeutet Direct Current – Gleichstrom.

Bei einer netzgespeisten DC-Ladestation erfolgt die AC-DC-Umwandlung in der Leistungselektronik der Station.

Die Station liefert geregelten Gleichstrom an das Fahrzeug. Das Batteriemanagement des Fahrzeugs überwacht und begrenzt die zulässige Ladeleistung.

Beispiel einer DC-Schnellladestation.

Vereinfachtes Anlagenschema:

STROMNETZ (AC)
      |
      v
Netzanschluss und Verteilung
      |
      v
DC-Ladestation
mit Leistungselektronik
(AC -> DC)
      |
      v
CCS-Combo-2-Verbindung
      |
      v
Fahrzeugseitige Ladefreigabe
und Batteriemanagement
      |
      v
Traktionsbatterie (DC)

Merksatz: Beim netzgespeisten DC-Laden findet die wesentliche AC-DC-Umwandlung in der Ladestation statt.

Der Gleichstrom wird dabei nicht ungeregelt in die Batterie geleitet. Ladefreigabe, Überwachung und Schutzfunktionen sind weiterhin erforderlich.

Lernvideo: AC und DC erklärt

Elektrotechnik einfach erklärt: Elektroauto laden – Ladedauer, AC/DC und Steckverbindungen.

Beobachtungsauftrag: Achte im Video auf das Bordladegerät, die Unterschiede der Ladestecker und die Ladekurve.

Basisaufgabe 1

Auftrag: Zeichne die beiden Energiepfade als Blockschema. Markiere jeweils den Ort der AC-DC-Umwandlung.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Beide Ladewege beginnen hier am Wechselstromnetz.
Hilfe 2: Die Batterie speichert elektrische Energie in Gleichstromform.
Hilfe 3: Beim AC-Laden liegt der Gleichrichter im Fahrzeug, beim DC-Laden in der Station.

Begründetes Feedback: Richtig ist Dein Schema, wenn die Umwandlung an der passenden Stelle liegt. Entscheidend ist nicht die Bauform der Ladesäule, sondern die Art des Stroms an der Schnittstelle zum Fahrzeug.

Lerneinheit 2: Steckverbindungen und Ladebetriebsarten

Lernzeit: 10 Minuten

Typ 2 und CCS Combo 2

Typ-2-Steckverbindung für das AC-Laden.

CCS Combo 2 erweitert die Typ-2-Bauform um Gleichstrom-Leistungskontakte.

Merkmal	AC-Laden	DC-Laden
Übliche europäische Steckverbindung	Typ 2	CCS Combo 2
Übertragene Stromart	Wechselstrom	Gleichstrom
Typische Ladebetriebsart	Mode 3	Mode 4
AC-DC-Umwandlung	Im Fahrzeug	In der Ladestation
Typischer Einsatz	Betriebshof, Parkplatz, Zuhause	Schnellladepark, Fernverkehr

Die Ladebetriebsarten werden unter anderem in der Normenreihe IEC 61851 behandelt. Das Stecksystem ist in der Normenreihe IEC 62196 beschrieben.

Auch beim AC-Laden sind Überwachungs- und Schutzfunktionen notwendig. Eine AC-Wallbox ist nicht einfach eine gewöhnliche Steckdose.

Lernvideo: Aufbau einer AC-Ladeeinrichtung

Öffentliche Ladeinfrastruktur – Aufbau, Steuerung und Lastmanagement.

Videoauftrag: Unterscheide drei Funktionen: Energie übertragen, Ladevorgang steuern und Daten austauschen.

Basisaufgabe 2

Auftrag: Begründe, warum ein Fahrzeug mit CCS-Combo-2-Anschluss auch an einer geeigneten Typ-2-AC-Ladestation laden kann.

Hilfe: Betrachte die kombinierte Fahrzeugladebuchse.

Begründetes Feedback: CCS Combo 2 integriert den Typ-2-AC-Anschluss und zusätzliche DC-Kontakte. Die Kompatibilität ist gegeben, wenn Fahrzeug, Ladeeinrichtung und Ladekabel die jeweilige Ladeart unterstützen.

Lerneinheit 3: Leistungselektronik und Ladeleistung

Lernzeit: 15 Minuten

Wo arbeitet die Leistungselektronik?

Die Leistungselektronik wandelt oder regelt elektrische Energie.

Beim AC-Laden erfolgt die AC-DC-Wandlung im Bordladegerät.

Bei einer netzgespeisten DC-Station übernehmen externe Leistungsmodule diese Aufgabe.

Baustein	Aufgabe
Gleichrichter	Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln
Leistungselektronische Regelung	Elektrische Ausgangsgrößen anpassen
Bordladegerät	AC-Ladung im Fahrzeug ermöglichen
Batteriemanagementsystem	Batterie überwachen und zulässige Ladebedingungen vorgeben
Energiemanagementsystem	Verfügbare Leistung auf Verbraucher verteilen

Architektur der Ladeinfrastruktur: Unterscheide Energieverbindungen und Datenkommunikation.

Ladeleistung ist nicht Energiemenge

Leistung: Kilowatt (kW)

Energie: Kilowattstunden (kWh)

Für eine konstante Leistung gilt vereinfacht:

$E = P \cdot t$

Daraus folgt:

$t = \frac{E}{P}$

Rechenbeispiel:

Ein Fahrzeug benötigt zusätzlich 18 kWh in der Batterie.

Die AC-Wallbox stellt 11 kW zur Verfügung. Im Modell beträgt der Wirkungsgrad des Bordladegeräts 90 %.

$P_{B a t t e r i e} = 11 k W \cdot 0,90 = 9,9 k W$

$t = \frac{18 k W h}{9,9 k W} \approx 1,82 h$

Ergebnis: etwa 1 Stunde und 49 Minuten unter idealisierten Bedingungen.

In der Realität beeinflussen weitere Verluste, Temperatur, Ladezustand, Nebenverbraucher und Leistungsregelung das Ergebnis.

Wichtig: 90 % ist eine angenommene Modellgröße, kein allgemeingültiger Wirkungsgrad.

Warum bedeuten 50 kW nicht immer 50 kW?

Die tatsächliche Ladeleistung wird unter anderem durch folgende Grenzen beeinflusst:

Leistungsfähigkeit der Ladeeinrichtung
Leistungsgrenze des Fahrzeugs
Ladezustand und Temperatur der Batterie
Verfügbare Leistung am Standort
Regelung und Leistungsverteilung des Systems

Insbesondere beim DC-Laden verändert sich die mögliche Leistung während des Ladevorgangs.

Dieser Verlauf heißt Ladekurve.

Anwendungsaufgabe 1

Eine AC-Wallbox stellt maximal 22 kW bereit. Das Fahrzeug kann über seinen Bordlader maximal 11 kW aufnehmen.

Frage: Mit welcher maximalen AC-Leistung kann das Fahrzeug unter sonst idealen Bedingungen laden?

Lösung: 11 kW.

Begründetes Feedback: Die Nennleistung der Station ist lediglich eine Obergrenze. Das Fahrzeug kann die bereitgestellten 22 kW nicht vollständig nutzen, weil sein Bordladegerät auf 11 kW begrenzt ist.

Lerneinheit 4: Gebäudemodell mit Photovoltaik

Lernzeit: 15 Minuten

Energiepfade im Ausbildungsbetrieb

Ein Gebäude kann gleichzeitig elektrische Energie aus dem öffentlichen Netz beziehen, Photovoltaikstrom erzeugen und Elektrofahrzeuge laden.

Prinzip einer PV-Anlage: Die Module erzeugen Gleichstrom, der Wechselrichter stellt Wechselstrom bereit.

Vereinfachtes Gebäudemodell:

                 PV-MODULE
                   (DC)
                    |
                    v
             PV-Wechselrichter
                 (DC -> AC)
                    |
                    v
STROMNETZ ------ AC-GEBÄUDEVERTEILUNG
                    |
          +---------+----------+
          |         |          |
          v         v          v
     Gebäudelast  AC-Wallbox  DC-Lader
                    |          |
                  AC zum      AC->DC
                  Fahrzeug    im Lader
                    |          |
                 Bordlader    CCS
                    |          |
                    v          v
                Batterie    Batterie

Wichtig: Im dargestellten Modell wird der PV-Gleichstrom zuerst durch den PV-Wechselrichter in das AC-Gebäudenetz eingespeist. Ein direkter Anschluss von PV-Modulen an die Traktionsbatterie ist hier nicht vorgesehen.

Was macht Lastmanagement?

Lastmanagement berücksichtigt die am Standort verfügbare Leistung.

Es kann Ladeleistungen reduzieren oder verteilen, damit der festgelegte Planungsgrenzwert am Netzanschluss nicht überschritten wird.

Fiktiver Ausbildungsbetrieb „Campus Süd“:

Modellgröße	Wert
Planungsgrenzwert Netzbezug	60 kW
Installierte AC-Ladepunkte	2 × 11 kW
Geplanter DC-Ladepunkt	50 kW Ausgangsleistung
Gebäudelast mittags	28 kW
PV-Erzeugung mittags	12 kW
Gebäudelast abends	48 kW
PV-Erzeugung abends	0 kW

Alle Werte sind didaktische Annahmen, keine Messwerte oder pauschal zulässigen Netzanschlussleistungen.

Energiefall A: Laden am Mittag

Die Gebäudelast beträgt 28 kW, die PV-Anlage erzeugt 12 kW und die beiden AC-Ladepunkte nutzen jeweils 11 kW.

Berechne den Netzbezug:

$P_{N e t z} = 28 - 12 + 11 + 11 = 38 k W$

Ergebnis: 38 kW Netzbezug.

Feedback: Der Modellgrenzwert von 60 kW wird eingehalten, weil die PV-Erzeugung einen Teil der Gebäudelast deckt. Die AC-Ladepunkte können in diesem Beispiel gleichzeitig ihre volle Nennleistung nutzen.

Energiefall B: Laden am Abend

Die Gebäudelast beträgt 48 kW und die PV-Anlage liefert keinen Strom.

Zwei Fahrzeuge möchten jeweils mit 11 kW AC laden.

Ohne Lastmanagement ergäbe sich:

$P_{N e t z} = 48 + 11 + 11 = 70 k W$

Frage: Wie viel Ladeleistung steht innerhalb des Modellgrenzwerts zusammen zur Verfügung?

$P_{L a d e n} = 60 - 48 = 12 k W$

Mögliche Aufteilung: 6 kW pro Ladepunkt.

Feedback: Die Aufteilung hält den Grenzwert ein. Sie ist nicht die einzig mögliche Lösung: Ein geeignetes Energiemanagement könnte die 12 kW auch anders verteilen, sofern die technischen Mindest- und Höchstgrenzen der angeschlossenen Fahrzeuge und Ladepunkte berücksichtigt werden.

Energiefall C: DC-Ladestation am Mittag

Eine DC-Ladestation soll 50 kW an das Fahrzeug abgeben.

Für diese Modellrechnung wird ein Wirkungsgrad der DC-Station von 90 % angenommen.

$P_{E i n g a n g} = \frac{50}{0,90} \approx 55,6 k W$

Der gesamte Netzbezug wäre:

$P_{N e t z} = 28 - 12 + 55,6 = 71,6 k W$

Ergebnis: Der angenommene Netzbezugsgrenzwert von 60 kW wäre überschritten.

Feedback: Vor der Auswahl eines DC-Laders muss die erforderliche Eingangsleistung betrachtet werden. Ein DC-Lader mit 50 kW Ausgangsleistung benötigt bei Wirkungsgradverlusten mehr als 50 kW Eingangsleistung.

Video: PV-Überschussladen

PV-Überschussladen mit der Wallbox – Anbieter-Erklärvideo.

Medienkompetenz: Das Video stammt von einem Anbieter. Unterscheide technische Erklärungen von Produktwerbung.

Arbeitsauftrag: Zeichne einen Pfeil für PV-Erzeugung, einen für Netzbezug und einen für die AC-Wallbox.

Lerneinheit 5: Konkreter Ausbildungsfall

Lernzeit: 20 Minuten

Kundenauftrag: Ladeplätze am Campus Süd

Ein Ausbildungsbetrieb plant zwei AC-Ladepunkte für Beschäftigte und einen DC-Ladepunkt für Servicefahrzeuge.

Die Auszubildenden sollen zunächst eine theoretische Vorplanung erstellen.

Die elektrische Anlagenplanung, Installation und Inbetriebnahme sind nicht Teil dieses Lernkurses und müssen durch entsprechend qualifizierte und beauftragte Fachkräfte erfolgen.

Kundenanforderungen:

Nutzergruppe	Nutzung	Anforderung
Beschäftigte	Mehrstündige Standzeit	Zwei AC-Ladepunkte
Servicefahrzeuge	Kurze Standzeit	DC-Lademöglichkeit
Gebäudebetrieb	Gleichzeitig laufende Verbraucher	Einhaltung des Netzbezugsgrenzwerts
Betreiber	PV-Nutzung und Transparenz	Energiemanagement und dokumentierte Messwerte

Schritt 1: Bedarf bewerten

Basisfrage: Welche Ladeart passt besser zu den Beschäftigtenfahrzeugen?

Musterlösung: AC-Laden.

Feedback: Mehrstündige Standzeiten ermöglichen das Laden mit geringerer Leistung. DC-Schnellladen ist für diesen Anwendungsfall nicht zwingend notwendig.

Schritt 2: Schnellladen bewerten

Anwendungsfrage: Das Servicefahrzeug kann maximal 35 kW DC aufnehmen. Der DC-Ladepunkt kann 50 kW liefern. Welcher Wert ist zunächst maßgeblich?

Musterlösung: 35 kW als fahrzeugseitige Obergrenze.

Feedback: Die Station könnte zwar mehr bereitstellen, aber das Fahrzeug bestimmt mit, welche Ladeleistung tatsächlich zulässig ist. Zusätzliche Einschränkungen können die Leistung weiter reduzieren.

Schritt 3: Investitionsentscheidung vorbereiten

Transferfrage: Ist der 50-kW-DC-Ladepunkt für den Campus sofort eine geeignete Wahl?

Musterantwort: Nicht allein anhand der Nennleistung entscheidbar. Zu prüfen sind Lastprofile, Netzanschluss, Fahrzeugkompatibilität, Standzeiten, Lastmanagement, Wirtschaftlichkeit und eine fachgerechte technische Planung.

Feedback: Ein funktionierender Steckanschluss beweist noch nicht, dass der Standort die benötigte Leistung dauerhaft bereitstellen kann.

Drei gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall

Hilfestufe	Leitfrage
Hilfe 1 – Orientierung	Welche Fahrzeuge stehen lange und welche nur kurz?
Hilfe 2 – Energiepfad	Wo befindet sich bei jeder Ladeart die AC-DC-Umwandlung?
Hilfe 3 – Berechnung	Welche Differenz besteht zwischen dem Netzbezugsgrenzwert und dem aktuellen Gebäudenetzbezug?

Lerneinheit 6: Sicherer Diagnosefall

Lernzeit: 15 Minuten

Diagnose nur mit Simulationsdaten

Die folgenden Diagnosefälle werden ausschließlich mit fiktiven Anzeigen, vorbereiteten Daten und einem sicheren Simulator durchgeführt.

Keine Messung, Öffnung, Reparatur oder Fehlersuche an realen Hochvoltkomponenten.

Diagnoseprotokoll A: DC-Ladung erscheint zu langsam

Simulierter Parameter	Anzeige
DC-Station	Maximale Ausgangsleistung 50 kW
Fahrzeug	Aktuell freigegebene Ladeleistung 35 kW
Beobachtete Ladeleistung	35 kW
Kommunikationsstatus	Ladefreigabe vorhanden
Simulierter Fehlercode	Kein Fehlercode

Auftrag: Entscheide, ob aus diesen Daten bereits ein Defekt der Station nachgewiesen werden kann.

Lösung: Nein.

Begründetes Feedback: Die beobachtete Leistung entspricht der aktuellen fahrzeugseitigen Freigabe. Das ist zunächst ein plausibler Betriebszustand. Für eine weitere Bewertung wären beispielsweise Ladezustand, Batterietemperatur und Leistungsbegrenzungen des Standorts zu prüfen – ausschließlich anhand freigegebener Diagnosedaten oder im Simulator.

Diagnoseprotokoll B: Beide AC-Ladepunkte laden reduziert

Simulierter Parameter	Anzeige
Gebäudelast	48 kW
PV-Leistung	0 kW
Netzbezugsgrenzwert	60 kW
Ladepunkt A	6 kW
Ladepunkt B	6 kW

Auftrag: Erkläre die reduzierte Ladeleistung.

Lösung: Das Lastmanagement nutzt die verbleibenden 12 kW und verteilt sie gleichmäßig.

Begründetes Feedback: Die Leistungsreduzierung ist in diesem Modell eine gewollte Schutz- und Steuerungsmaßnahme und kein Hinweis auf ein defektes Bordladegerät.

Diagnoseprotokoll C: Fehlende Ladefreigabe

Eine Simulation zeigt einen fehlgeschlagenen Kommunikationsaufbau zwischen Fahrzeug und Ladepunkt.

Auftrag: Entwirf einen Diagnosebericht, ohne am realen System einzugreifen.

Der Bericht soll enthalten:

Beobachtete Anzeige und Zeitpunkt
Ladeart und betroffene Schnittstelle
Mögliche Ursachen als Hypothesen
Fehlende Informationen
Sichere nächste Schritte und zuständige Fachperson

Begründetes Feedback: Eine saubere Diagnose trennt Beobachtung von Vermutung. Aus einer einzelnen Fehlermeldung lässt sich nicht zuverlässig auf ein bestimmtes defektes Bauteil schließen.

Sicherheits- und Qualifikationscheck

Lernhandlung	Im Kurs vorgesehen?
AC/DC-Blockschaltbilder vergleichen	Ja
Mit fiktiven Lastprofilen rechnen	Ja
Ladeprotokolle im sicheren Simulator auswerten	Ja
Traktionsbatterie öffnen	Nein
Spannungsmessung an realen HV- oder PV-DC-Komponenten	Nein
DC-Lademodul eigenständig reparieren	Nein
Reale elektrische Arbeiten ohne Qualifikationsprüfung und Fachfreigabe	Nein

Normen- und Freigabehinweis: Für reale Projekte müssen insbesondere die einschlägigen Anforderungen aus DIN VDE 0100-722, DIN EN IEC 61851, DIN EN IEC 62196, Netzanschlussbedingungen und betrieblichen Sicherheitsverfahren in ihrer aktuellen Fassung geprüft werden. Im Fahrzeugbereich ist insbesondere die DGUV Information 209-093 relevant. Die erforderliche Qualifikation hängt von der Tätigkeit und der Gefährdungsbeurteilung ab.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wo erfolgt beim üblichen AC-Laden die Umwandlung von Wechselstrom zu Gleichstrom? (Im Bordladegerät des Fahrzeugs) (!Im Reifen des Fahrzeugs) (!Im Ladekabel selbst) (!Im Stromzähler des Hauses)

Wo erfolgt bei einer netzgespeisten DC-Ladestation die wesentliche AC-DC-Umwandlung? (In der Ladestation) (!Im Typ-2-AC-Ladekabel) (!Im Reifen des Fahrzeugs) (!In der Fahrzeugbeleuchtung)

Welche Steckverbindung wird in Europa typischerweise beim AC-Laden verwendet? (Typ 2) (!HDMI) (!USB A) (!RJ45)

Welches Stecksystem wird in Europa typischerweise für das DC-Schnellladen von Pkw verwendet? (CCS Combo 2) (!Schutzkontaktstecker) (!USB C) (!Koaxialstecker)

Eine AC-Wallbox stellt 22 kW bereit und der Fahrzeugbordlader ist auf 11 kW begrenzt. Welche maximale Ladeleistung ist ohne weitere Begrenzungen möglich? (11 kW) (!22 kW) (!33 kW) (!44 kW)

Welche Größe wird in Kilowattstunden angegeben? (Elektrische Energie) (!Elektrische Spannung) (!Elektrische Stromstärke) (!Elektrischer Widerstand)

Welches Gerät wandelt im betrachteten Gebäudemodell PV-Gleichstrom in Wechselstrom um? (PV-Wechselrichter) (!Typ-2-Stecker) (!Energiezähler) (!Schutzleiter)

Wie hoch ist der Netzbezug mittags bei 28 kW Gebäudelast, 12 kW PV-Erzeugung und zwei AC-Ladepunkten mit jeweils 11 kW? (38 kW) (!50 kW) (!60 kW) (!22 kW)

Welche gesamte Ladeleistung bleibt bei 60 kW Netzbezugsgrenzwert und 48 kW Gebäudelast ohne PV-Erzeugung verfügbar? (12 kW) (!22 kW) (!48 kW) (!60 kW)

Eine DC-Station kann 50 kW liefern und das Fahrzeug gibt aktuell 35 kW frei. Was bedeutet eine beobachtete Leistung von 35 kW zunächst? (Die Leistung entspricht der Fahrzeugfreigabe) (!Die Station ist nachweislich defekt) (!Die Batterie ist vollständig leer) (!Die Netzspannung ist nachweislich ausgefallen)

Memory

AC-Laden	Wechselstromübergabe
DC-Laden	Gleichstromübergabe
Bordladegerät	AC-DC-Wandlung im Fahrzeug
Gleichrichtermodul	AC-DC-Wandlung in der Station
Typ 2	Europäische AC-Steckverbindung
CCS Combo 2	Kombinierte DC-Steckverbindung
Lastmanagement	Anpassung an Leistungsgrenzen
Ladekurve	Verlauf der Ladeleistung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion im Energiesystem
Photovoltaikmodul	Erzeugung elektrischer Gleichenergie
PV-Wechselrichter	Einspeisung ins AC-Gebäudenetz
Energiezähler	Erfassung elektrischer Energie
AC-Wallbox	Geregelte Übergabe von Wechselstrom
DC-Lader	Netzseitige Umwandlung zu Gleichstrom
Batteriemanagement	Überwachung der fahrzeugseitigen Ladebedingungen

Kreuzworträtsel

Wallbox	Wie heißt eine kompakte Ladestation für Elektrofahrzeuge an einer Wand?
Gleichrichter	Welcher elektrische Funktionsbaustein wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um?
Ladekurve	Wie heißt der Verlauf der Ladeleistung während eines Ladevorgangs?
Schutzleiter	Welcher Leiter dient im elektrischen Schutzkonzept dem Schutz gegen elektrischen Schlag?
Wechselstrom	Welche Stromart wird einer üblichen netzgespeisten AC-Wallbox zugeführt?
Batterie	Welcher Energiespeicher nimmt beim Laden elektrische Energie auf?

LearningApps

Suche nach weiteren interaktiven Übungen zum Thema Ladeinfrastruktur.

Lückentext

Beim AC-Laden erhält das Elektrofahrzeug

von der Ladeeinrichtung.

Die Umwandlung in Gleichstrom übernimmt dabei das

.

Beim DC-Laden befindet sich die wesentliche AC-DC-Umwandlung in der

.

Die typische europäische Steckverbindung für AC-Laden heißt

.

Das kombinierte europäische DC-Schnellladesystem wird als

bezeichnet.

Elektrische Leistung wird in der Einheit

angegeben.

Die elektrische Energiemenge wird in

angegeben.

Der Ladezustand und die Temperatur beeinflussen die

.

Eine Photovoltaikanlage erzeugt zunächst

.

Im betrachteten Gebäudemodell übernimmt der PV-Wechselrichter die Umwandlung in

.

Die bedarfsgerechte Begrenzung und Verteilung von Ladeleistungen heißt

.

Beim Diagnosefall mit 48 kW Gebäudelast stehen insgesamt

kW für die AC-Ladepunkte zur Verfügung.

}

Aufgaben mit gestuften Hilfen und Feedback

Basis: Energiepfade zuordnen

Auftrag: Du erhältst die Bausteine Netz, AC-Wallbox, DC-Lader, Bordladegerät und Traktionsbatterie. Erstelle zwei passende Energiepfade.

Hilfen:

Erkenne zuerst die Stromart an der Schnittstelle.
Suche anschließend den Ort der AC-DC-Umwandlung.
Ordne zuletzt den Energiespeicher zu.

Feedback: Beim AC-Pfad muss das Bordladegerät vor der Batterie stehen. Beim DC-Pfad findet die Umwandlung bereits im externen Lader statt. Beide Darstellungen müssen die Fahrzeugfreigabe beziehungsweise das Batteriemanagement berücksichtigen.

Anwendung: Zwei Ladepunkte gleichzeitig

Auftrag: Die gesamte verfügbare Ladeleistung beträgt 14 kW. Zwei geeignete AC-Fahrzeuge sollen gleichmäßig versorgt werden. Berechne eine mögliche Verteilung.

Lösung: Je 7 kW.

Feedback: Die beiden Leistungen ergeben zusammen 14 kW. Die Verteilung ist im Modell möglich, wenn die angeschlossenen Ladeeinrichtungen und Fahrzeuge diese Leistungswerte unterstützen.

Transfer: Technische Entscheidung begründen

Auftrag: Ein Betrieb kann nur begrenzt zusätzliche elektrische Leistung bereitstellen. Begründe, weshalb intelligente Ladeplanung sinnvoller sein kann als die Installation ausschließlich möglichst leistungsstarker Ladepunkte.

Musterargumentation: Entscheidend sind Standzeiten, reale Fahrzeuglimits, elektrische Anschlussmöglichkeiten und das Lastprofil des Gebäudes. Ein Energiemanagement kann vorhandene Leistung gezielter verteilen und hohe gleichzeitige Lastspitzen vermeiden.

Feedback: Eine gute Begründung berücksichtigt sowohl technische als auch organisatorische Faktoren. Die größte Nennleistung führt nicht automatisch zur besten Gesamtlösung.

Offene Aufgaben

Leicht

AC-Laden: Erstelle ein beschriftetes Blockschaltbild mit den wichtigsten Stationen des Energiepfads.
DC-Laden: Gestalte eine Vergleichskarte mit den drei wichtigsten Unterschieden zum AC-Laden.
Ladestecker: Erstelle eine bebilderte Übersicht zu Typ 2 und CCS Combo 2 mit Lizenzangaben zu den verwendeten Bildern.
Elektrische Energie: Entwickle ein Lernplakat, das kW und kWh anhand eines Ladebeispiels unterscheidet.

Standard

Lastmanagement: Werte ein fiktives Lastprofil für einen Betrieb aus und zeichne die verfügbare Ladeleistung über den Tag.
Photovoltaikanlage: Erstelle ein Gebäudeschema mit Stromnetz, PV-Wechselrichter, AC-Wallbox und DC-Ladestation.
Ladeleistung: Vergleiche anhand von drei simulierten Fahrzeugdatenblättern die erreichbare AC- und DC-Leistung.
Fehlerdiagnose: Erstelle einen Diagnosebericht aus vorbereiteten Simulationsdaten. Trenne Beobachtungen, Hypothesen und offene Fragen.

Schwer

Energieversorgung: Entwickle eine theoretische Ladeinfrastruktur für einen kleinen Ausbildungsbetrieb mit begrenzter Anschlussleistung.
Leistungselektronik: Produziere ein kurzes Erklärvideo, das die AC-DC-Umwandlung im Bordlader und in einer DC-Ladestation gegenüberstellt.
Energiemanagement: Simuliere einen Tagesverlauf mit Gebäudelast, PV-Erzeugung und mehreren Ladeanforderungen. Begründe die gewählte Leistungsverteilung.
Elektrotechnische Sicherheit: Erstelle eine Sicherheits- und Qualifikationsmatrix für theoretische Planung, Simulation, elektrische Installation und Arbeiten an Fahrzeug-Hochvoltsystemen. Nutze aktuelle offizielle Fachquellen und benenne die erforderlichen betrieblichen Freigaben.

Lernkontrolle

Die Lernkontrolle prüft Zusammenhänge, begründete Entscheidungen und die Übertragung auf neue Situationen.

AC- und DC-Laden: Ein Fuhrpark besitzt Fahrzeuge mit unterschiedlichen Bordladegeräten und DC-Freigaben. Entwickle ein Konzept, wie Du die passende Ladeinfrastruktur auswählst.
Leistungselektronik: Erläutere, welche Auswirkungen eine Verlagerung der AC-DC-Umwandlung vom Fahrzeug in eine externe DC-Ladestation auf den Energiepfad und die technische Ausstattung hat.
Lastmanagement: Ein Gebäude erreicht zur Mittagszeit seine geplante Netzbezugsgrenze. Entwickle zwei alternative Strategien zur Verteilung der Ladeleistung und begründe ihre Vor- und Nachteile.
Photovoltaik: Untersuche anhand eines fiktiven Tagesprofils, wann PV-Erzeugung den Netzbezug beim AC-Laden verringern kann und weshalb daraus kein direkter Anschluss der PV-Module an die Traktionsbatterie folgt.
Fehlerdiagnose: Eine 150-kW-DC-Station liefert nur 55 kW. Formuliere mehrere plausible Ursachen und entwirf ein sicheres Prüfkonzept ausschließlich auf Grundlage von Simulationsdaten und dokumentierten Betriebsinformationen.
Arbeitssicherheit: Entscheide für einen fiktiven Arbeitsauftrag, welche Tätigkeiten im Lernraum zulässig sind und welche eine qualifizierte Fachperson, Gefährdungsbeurteilung und betriebliche Freigabe voraussetzen.

Bewertungsschwerpunkte: Fachlich richtige Energiepfade, korrekte Berechnungen, nachvollziehbare Annahmen, systematisches Begründen und konsequente Einhaltung der Sicherheitsgrenzen.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis erstellst Du eine digitale Projektmappe zum Ausbildungsfall „Campus Süd“.

Die Projektmappe enthält:

Ein beschriftetes AC-Energiepfadschema
Ein beschriftetes DC-Energiepfadschema
Einen fachlichen Vergleich von Typ 2 und CCS Combo 2
Eine Berechnung zu Ladeleistung, Energiemenge und idealisierter Ladezeit
Eine Auswertung des Gebäudemodells mit PV und Lastmanagement
Einen Diagnosebericht aus sicheren Simulationsdaten
Eine begründete Empfehlung für die Ladeinfrastruktur
Eine Sicherheitsübersicht mit Qualifikations- und Freigabegrenzen
Ein Quellen- und Medienverzeichnis mit Lizenzangaben

Beurteilung:

Kriterium	Anteil
Fachliche Richtigkeit	30 %
Energie- und Leistungsberechnungen	20 %
Anwendung auf den Ausbildungsfall	20 %
Diagnose und begründete Entscheidungen	15 %
Sicherheit, Quellen und Dokumentation	15 %

Hinweis: Dieser Lernnachweis dokumentiert Lernerfolg. Er ist keine elektrotechnische Fachqualifikation, keine Arbeitsfreigabe und keine Befähigungsbescheinigung.

OERs zum Thema

Wikipedia

Ergänzende Artikel:

Fachliche Quellen

Die folgenden Quellen dienen der fachlichen Prüfung. Herstellerangaben, technische Normen und gesetzliche Anforderungen müssen vor realen Projekten auf ihren aktuellen Stand geprüft werden.

VDE und Partner: Technischer Leitfaden Ladeinfrastruktur Elektromobilität, Version 4 – Planung, Ladebetriebsarten und Sicherheit.
DGUV Information 209-093 – Qualifizierung und sicheres Arbeiten an Fahrzeugen mit Hochvoltsystemen.
Bundesnetzagentur: Steuerbare Verbrauchseinrichtungen nach § 14a EnWG – Regelungen zur netzorientierten Steuerung.
Bundesnetzagentur: Elektromobilität und private Ladeeinrichtungen – Hinweise für Anschluss und sicheren Betrieb.
ADAC: Steckertypen und Ladekabel – Typ 2 und CCS.
ADAC: Ladeverluste beim Elektroauto, 2026 – Energieeffizienz beim AC- und DC-Laden.

Verwendete freie Bilder und Medienrechte

Die folgenden Mediendateien wurden auf Wikimedia Commons recherchiert. Die Angaben beziehen sich auf die dort ausgewiesenen Lizenzen.

Mediendatei	Urheber	Lizenz
Type 2 mennekes.svg	GreatDrok	CC BY-SA 4.0
Combo-ccs-eu.svg	GreatDrok	CC BY-SA 4.0
Iec-type2-ccs-combo2-and-iec-type2-charging-connectors-side-by-side.jpg	Paul Sladen	CC0 1.0
Electric vehicle charging station , Wiesbaden (LRM 20250711 185218).jpg	Matti Blume	CC BY-SA 4.0
Electric vehicle charging station , Wiesbaden (LRM 20250711 194123).jpg	Matti Blume	CC BY-SA 4.0
Electric vehicle charging infrastructure's general architecture.svg	MarcoBalo	CC0 1.0
Photovoltaic power station diagram.svg	Tennessee Valley Authority	Auf Commons als gemeinfrei ausgewiesen

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Freies Zusatzvideo auf Wikimedia Commons

Datei:Ionity Charging Station For Electric Cars (2024).webm

Kurzer Einblick in eine DC-Ladestation. Aufnahme: Maximilian Schönherr, CC BY-SA 4.0.

Beobachtungsauftrag: Untersuche die räumliche Anordnung von Fahrzeug, Ladestation und Ladeverbindung. Verwechsle sichtbare Gehäusegrößen nicht mit gesicherten Aussagen zur Ladeleistung.

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