Überspannungsschutz für Elektromobilität

In den Markt der Elektromobilität kommt Bewegung. Alternative Antriebe verzeichnen ein stetig steigendes Zulassungsplus und auch dem erforderlichen Bedarf an flächendeckenden Ladepunkten kommt besondere Aufmerksamkeit zu. Für 1 Million E-Autos werden nach Berechnung des BDEW Verbandes 70.000 Normalladepunkte und 7.000 Schnellladepunkte benötigt. Drei unterschiedliche Ladeprinzipien finden sich am Markt. Neben dem in Deutschland noch recht wenig verbreiteten kabellosen Laden basierend auf dem Induktionsprinzip wurden als weitere Alternative Batteriewechselstationen als für den Benutzer komfortabelste Variante des Ladens entwickelt, am weitesten verbreitet hingegen ist das kabelgebundene konduktive Laden … und genau hier ist auf einen zuverlässig und sorgfältig konzipierten Blitz- und Überspannungsschutz zu achten. Gilt das Automobil aufgrund seiner Metallkarosserie und damit dem Prinzip des Faraday´schen Käfigs folgend als sicherer Aufenthaltsort bei Gewittern und ist auch die Elektronik relativ sicher vor Hardwareschäden, so ändern sich die Verhältnisse während des konduktiven Ladens. Beim konduktiven Laden hängt nunmehr die Fahrzeugelektronik an der Ladeelektronik, gespeist durch das Energieversorgungssystem. Über diese galvanische Verbindung zum Energieversorgungsnetz können sich nun auch Überspannungen in das Fahrzeug einkoppeln. Blitz- und Überspannungsschäden sind durch diese Konstellation deutlich wahrscheinlicher und der Schutz der Elektronik vor Überspannungen gewinnt an Bedeutung. Überspannungsschutzgeräte (SPD) in der Ladeinfrastruktur bieten eine einfache und effiziente Möglichkeit die Elektronik der Ladestation als auch insbesondere die des Pkw vor kostenintensiven Schäden zu bewahren.

Kabelgebundenes Laden



Ein typischer Installationsort solcher Ladeeinrichtungen befindet sich im privaten Umfeld in den Garagen der Eigenheime oder Tiefgaragen. Die Ladestation ist Bestandteil des Gebäudes. Die typische Ladeleistung pro Ladepunkt beträgt hier bis zu 22 kW, dem sog. Normalladen, wobei gemäß aktueller Anwendungsregel VDE-AR-N 4100 Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge mit Bemessungsleistungen ≥ 3,6 kVA beim Netzbetreiber anzumelden sind, gar bei einer zu installierenden Summen-Bemessungsleistung von > 12 kVA einer vorherigen Zustimmung bedürfen. Als Grundlage für die Bedarfsermittlung des vorzusehenden Überspannungsschutzes sei hier speziell die DIN VDE 0100-443 erwähnt. Sie beschreibt den „Schutz bei transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen“. Zur Auswahl der hier zu installierenden Komponenten verweisen wir auf die DIN VDE 0100-534. Eine von CITEL erstellte Auswahlhilfe erleichtert die Auswahl der infrage kommenden Ableiter. Bitte schauen Sie hier.





Ladebetriebsart 4

Last but not least beschreibt die Ladebetriebsart 4 das sog. Schnellladeverfahren mit > 22 kW, meist mit DC bis derzeit typisch 350kW (perspektivisch 400kW und mehr). Anzutreffen sind derartige Lade-stationen überwiegend im öffentlichen Bereich. Hier greift die DIN VDE 0100-722 „Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Stromversorgung von Elektrofahrzeugen“. Explizit bei Ladepunkten in öffentlich zugänglichen Einrichtungen wird ein Überspannungsschutz gegen transiente Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder bei Schalthandlungen gefordert. Werden die Ladestationen in Form von Ladesäulen außerhalb des Gebäudes installiert, so erfolgt die Auswahl des erforderlichen Blitz- und Überspannungsschutzes nach dem gewählten Aufstellungsort. Die Anwendung des Blitzschutzzonenkonzeptes nach DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) gibt hier weitere wichtige Hinweise zur korrekten Auslegung der Blitz- und Überspannungsableiter.



Parallel zu beachten ist insbesondere bei den Wallboxen und Ladesäulen der Schutz der Kommunika-tionsschnittstelle. Nicht nur aufgrund der Empfehlung der DIN VDE 0100-443 sollte dieses extrem wichtige Interface Beachtung finden, stellt es doch das Bindeglied zwischen dem Fahrzeug, der Lad-einfrastruktur und dem Energiesystem dar. Auf die Anwendung zugeschnittene Schutzmodule stellen auch hier den zuverlässigen und sicheren Betrieb der Elektromobilität sicher.

Download „ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ FÜR Elektromobilität“