Internationale Norm beschreibt Anforderungen an DC-Zähler in Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Der Ausbau der Elektromobilität, so ist es häufig zu lesen und zu hören, scheitere an der geringen Reichweite der Fahrzeuge. Es braucht eine flächendeckende Schnellade-Infrastruktur, um lange Strecken ohne viele Stopps zum Aufladen der Elektrobatterie fahren zu können. Um das wiederum gewährleisten zu können, ist es nicht ausreichend, möglichst viele Ladesäulen anzubieten.

Das Laden an der Ladesäule muss für Verbraucher*innen schnell, komfortabel und transparent möglich sein. Dafür werden einerseits Ladesäulen benötigt, die in kürzester Zeit die Batterie des Elektrofahrzeugs laden, sowie andererseits Messtechniken, die das elektrische „Betanken“ nachvollziehbar machen.

Seit einigen Jahren werden zunehmend High Power Charger (HPC, Ultraschnellladesäulen) aufgebaut. HPC-Systeme mit einer Leistung von bis zu 900 kW können die aktuelle Generation von E-Fahrzeugen innerhalb von fünf Minuten für eine Strecke von mehreren 100 Kilometern betanken. Beim HPC-Ausbau wurden und werden die Fragen zur DC-Messung beim Ladevorgang immer dringlicher.

IEC 62053-41 bietet verbindliche Vorgaben für die Typ-Prüfungen von Gleichstrom-Elektrizitätszählern

Die im Juni 2021 veröffentlichte Norm IEC 62053-41:2021 Ed.1 stellt nun einen – in diesem Sinne – großen Schritt für den Ausbau der Elektromobilität dar: Sie bietet erstmals verbindliche Vorgaben für die Typ-Prüfungen statischer Wattstundenzähler (oder auch Gleichstrom- bzw. DC-Zähler) mit Nennspannungen bis zu 1.500 V Gleichstrom.

Der Geltungsbereich von IEC 62053-41 umfasst unter anderem

• die Messung elektrischer Gleichstromenergie in Elektrofahrzeug-Ladestationen oder
• in Elektrofahrzeug-Ladeinfrastrukturen, wenn die Messung auf der DC-Seite erfolgt.

Damit stehen, unter Berücksichtigung der allgemeinen Anforderungen aus IEC 62052-11, Vorgaben zur Verfügung, anhand derer sich Hersteller orientieren und DC-Zähler konzipieren können.

Für Hersteller von Ladesäulen mit DC-Zählern verspricht die Messgerätekonstruktion nach genaueren Regeln der Technik mehr Rechtssicherheit und eine ebenso vereinfachte Zulassung der Geräte für den Verrechnungsverkehr in Europa.

Nicht nur Hersteller profitieren von der Norm, sondern auch Nutzer*innen von Ultraschnellladesäulen. Diese ermöglichen einen Ladevorgang mit Gleichstrom – bei Nennspannungen von 400 V bis 1,5 kV passend zum Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie. Die Batterie des Elektrofahrzeugs lässt sich so schnell und unkompliziert laden. Allerdings lassen sich Wandlungsverluste beim Ladevorgang in der Anwendung dieser Technik nicht vermeiden: nicht jede Kilowattstunde kommt im Fahrzeug an.

Vorgaben zur Konzipierung und Prüfung von DC-Zählern sind daher von besonderer Relevanz, da sie sicherstellen, dass Verbraucher*innen den tatsächlichen Wert ihres Ladevorgangs bezahlen und Hersteller nachweisen können, dass ihre Systeme einwandfrei gebaut wurden.

Das Bezahlsystem an der Ladesäule: Investitionssicherheit durch Normen und Standards

Obwohl die Lade- und Entladeinfrastruktur zuletzt stetig ausgebaut wurde, herrscht auf Betreiber- und Endkundenseite noch immer Unsicherheit. Insbesondere das Bezahlsystem an der Ladesäule ist aktuell vielerorts uneinheitlich geregelt.

Mit der Ladesäulenverordnung und der neuen VDE Anwendungsregel VDE-AR-E 2532-100 ist zukünftig eine umfassende Standardisierung sowie ein einheitliches Bezahlsystem an der Ladesäule möglich.

Internationale Norm und VDE Anwendungsregel sind weitere Treiber für den Ausbau der Elektromobilität

In internationaler Zusammenarbeit haben die Fachleute in den Normungsgremien DKE/K 461 „Messeinrichtungen und -systeme für Elektrizität“ bzw. DKE/AK 461.0.11 „Basisanforderungen für die Mess- und Steuerungstechnik“ und DKE/UK 461.2 „Messsysteme für nicht stationäre elektrische Betriebsmittel“ die an DC-Zähler gestellten Herausforderungen aufgegriffen und mit der internationalen Norm IEC 62053-41:2021 Ed. 1 verbindliche Prüfmethoden zur Messung von elektrischer Gleichstromenergie in Gleichstromnetzen definiert.

Zusätzlich zur VDE Anwendungsregel für Messsysteme für Ladeeinrichtungen (VDE-AR-E 2418-3-100), die ebenfalls vom Normungsgremium DKE/K 461 in Vorbereitung auf eine internationale Norm veröffentlicht wurde und Maßgaben für eichrechtskonformes Laden von Elektrofahrzeugen definiert, stehen damit international Normdokumente zur Verfügung, die es der Industrie ermöglichen, im Sinne der Verbraucher*innen den Ausbau der Elektromobilität rechtssicher und umweltfreundlich voranzutreiben.

Eine Norm für Eich- und Prüfgeräte für DC-Zähler steht aktuell noch aus. Entwickler von Prüfgeräten können mit IEC 62053-41 jedoch bereits risikominimiert planen und arbeiten, denn Eichzähler müssen die festgelegten Messwerte wesentlich genauer messen als entsprechende Eich- und Prüfgeräte für DC-Zähler.

Eichrechtskonformes Laden von Elektrofahrzeugen

Wer sein Elektrofahrzeug mit Strom „betankt“ möchte – und sollte – am Ende auch nur die Menge an Energie bezahlen, die verbraucht wurde. Zwar beschreibt das REA-Dokument 6-A Anforderungen an Messgeräte und Zusatzeinrichtungen für den Anwendungsbereich der Elektromobilität, bietet jedoch keine ausreichende Grundlage für eichrechtskonforme Systeme.

VDE-AR-E 2418-3-100 für konduktive Ladeeinrichtungen setzt genau an diesem Punkt an und liefert klare Vorgaben für mess- und eichrechtskonforme Gleich- und Wechselstromladeeinrichtungen.

Harmonisierung von IEC 62053-41 schafft sicheren Rechtsrahmen für Hersteller von DC-Zählern

IEC 62053-41 und VDE-AR-E 2418-3-100 bieten Herstellern eine sehr gute Orientierung und Hilfestellung im Hinblick auf die entsprechenden Prüfgrößen für DC-Zähler. Die Fachleute in den Normungsgremien setzen ihre Arbeit weiter fort, um die internationale Norm IEC 62053-41 bei CENELEC als europäische Norm EN 50470-4 zu harmonisieren.

Die Veröffentlichung als harmonisierte Norm im Amtsblatt der EU ist für Hersteller von Ladesäulen mit DC-Zähler insofern wichtig, weil erst mit der Listung eine Vermutungswirkung gilt und Rechtssicherheit vorliegt. In dem Fall dürfen Hersteller ihre DC-Zähler in Europa für den Verrechnungsverkehrt einsetzen.

Zuvor muss noch eine Konsultierung der Harmonised Standards (HAS) Consultants erfolgen. Bei diesem Prozess wird die Norm entsprechend den Vorgaben des Messgeräterichtlinie sowie der EMV-Richtlinie angepasst. Es ist außerdem möglich, dass die Messgeräterichtlinie in diesem Kontext ebenfalls angepasst werden muss, da einige der darin aufgeführten Messgrößen nur für das Laden mit Wechselstrom festgelegt sind.

Mit einer Veröffentlichung von EN 50470-4 ist 2023 zu rechnen. Gleichzeitig arbeiten die Fachleute bereits an der zweiten Edition von IEC 62053-41, die dann weitere Erfahrungen aus der Praxis einbeziehen wird und ebenfalls 2023 veröffentlicht werden soll.

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und -verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im