Wie Ladeverluste reduzieren?

[JoDa]

Hallo,

ich habe im Wiki "Zu Hause laden - Ein Ratgeber" geschrieben.
Da ich gerade Ferien habe, habe ich mir gedacht ich messe mal die Ladeverluste von meinem neuen E-Auto dem FIAT500e.
Der FIAT hat den "Standardlader", also einen dreiphasigen Lader mit Ladeströmen von 6 bis 16 Ampere, der auch kurz 11kW-Lader genannt wird.
Daher könnte dies auch für Andere E-Auto Fahrer relevant sein.
Interessant sind dabei die zusätzlichen Kosten durch die Ladeverluste, die aber vom Stromtarif abhängen.
Ich beschränke mich daher hier auf die Verluste an el. Energie beim Laden in kWh.
Also um welchen Faktor die Ladeenergie E1 in kWh am "Stromzähler" (die man bezahlen muss) höher ist als die Ladeenergie E2 in kWh welche die Batterie lädt!

Screenshot 2024-08-06 085339.png (37.2 KiB) 897 mal betrachtet

Wer es genau wissen möchte, der kann in nachfolgender EXCEL-Arbeitsmappe nachsehen.

Ladeverluste Fiat500e.xlsx

(40.64 KiB) 41-mal heruntergeladen

(Inhaltsangabe: 1.) Beschreibung der Messung 2.) Messwerte 3.) Fehlerabschätzung und Erkenntnisse 4.) Relevanz der Messung)

Auszug daraus: 4.) Relevanz der Messung

Der E-Auto Besitzer der, so wie ich, zu Hause lädt müsste sich keine Gedanken machen!
Er kann an einer Haushaltssteckdose, mit dem mit dem Auto mitgelieferten Schuko auf Typ2-Ladeziegel, laden.
Aufgrund der Ladeverluste (ohne Leitungsverluste der Zuleitung) würde man beim Fiat500e mit seinem mitgelieferten 12A-Schuko-Ladekabel um 10% mehr Energiebedarf haben.

Da Wallboxen die dreiphasig mit 3*16A*230V=11kW laden gefördert werden (Kosten werden/wurden vollständig bezahlt),
lade auch ich zu Hause mit der max. Ladeleistung des Boardladers von 11kW.
Aufgrund der Ladeverluste erhöht sich dann der Energiebedarf um 5% .

Hat man zu Hause eine Photovoltaik, so wählt man eine Wallbox bei der man den Ladestrom verstellen kann, und ein dazu passendes Smartmeter im Hausverteiler, um eine "PV geführte Überstromladung" zu realisieren.
(Leider ist die Smartmeter Schnittstelle der österreichischen Smartmeter nicht einfach auszulesen, weshalb man ein zusätzliches Smartmeter installieren muss, dass aber nicht viel kostet. Die dazu passende Wallbox wird von der Förderung bezahlt.)
Im schlechtesten Fall, beim Laden mit der min. Ladeleistung von 6A*230V=1,4kW, erhöht sich dann der Ladeenergiebedarf um 20% .

Wenn man nicht zu Hause arbeitet, dann steht das Auto aber sowieso nicht bei der PV wenn die Sonne scheint!
Bei den Heute verwendeten überdimensionierten Akkus mit einer Reichweite von 300km und mehr, und den überdimensionierten PV-Anlagen mit 5kWp bzw. 5000kWh/a und mehr, reicht es dann aber sowieso zumeist wenn man das Auto am Wochenende volllädt!
Am Wochenende steckt man dann das Auto entweder händisch über Mittag ein und aus, oder programmiert einmal den Wochenplaner des Boardcomputers. Was auch beim Laden an einer Haushaltssteckdose, mit dem vorhandenen Schuko auf Typ2-Ladeziegel, problemlos funktioniert.

Bei den in der EU, außer in D, flächendeckend ausgerollten Smartmetern sind auch stundenbasierte Stromtarife möglich (z.B. aWATTar hourly bei mir in Ö), und dann lädt man am Wochenende zu den Stunden wo der Energiepreis nahezu Null ist den überschüssigen Ökostrom der netzseitigen PV-Anlagen mit der max. Ladeleistung des Boardladers, bei min. rel. Ladeverlusten.

[Optimus]

Danke für die Messreihen und die Auswertung im Wiki. Bestätigt meine Beobachtungen bzgl. der Verluste (3~ =< 5% und 1~ =<10%) und das 1~ möglichst mit >13A geladen werden sollte, um die Verluste gering zu halten. Bei mehrphasigem Laden spielt die Stromstärke im Bereich 8-16A eher eine untergeordnete Rolle in Bezug auf die Verluste.
Was bei 1~ Ladung auch schlecht möglich ist, sind so Komfortfunktionen wie Laden zum geplanten Abfahrtszeitpunkt mit Innenraum/Akku vorheizen. Dann bricht die Ladung beinahe ganz ab und der Akku ist nicht auf dem gewünschten SoC bei der Abfahrt.

Kannst du noch was zu dem verwendeten Kabelquerschnitt sagen? Da gibt es ja die entsprechenden Konsequenzen und hier immer den größten Streit.

[JoDa]

Volle Zustimmung!

Deine früher oft gestellte Frage habe ich auch schon im Wiki Artikel beantwortet.
Dort schreibe ich:
"Hat man zu Hause am Standplatz des Autos noch keinen Stromanschluss, so wird zumeist ein „dickes“ Kabel gelegt, da es kaum mehr kostet (dreiphasig 5 x 6 mm² Kabel für Ladeleistungen bis zu 3 * 230 V * 32 A = 3 * 7,2 kVA = 22 kVA.) Damit kann jedes aktuelle Elektroauto mit der max. Ladeleistung seines Boardladers geladen werden."
Und wenn man dort "dickes Kabel" anklickt, kommt man zu der von mir gestalteten Seite, wo ich vorrechne das die Kabelverluste nicht relevant sind.

LG
JoDa

[Optimus]

Danke. Es sollten deutlich mehr Leute/neue Mitglieder (zuerst) in das Wiki schauen. Die Seiten wurden doch nicht umsonst erstellt und werden weiter gepflegt.

[Hofer60]

Da Wallboxen die dreiphasig mit 3*16A*230V=11kW laden gefördert werden (Kosten werden vollständig bezahlt),
lade auch ich zu Hause mit der max. Ladeleistung des Boardladers von 11kW.

Das verstehe ich nicht. Ist die Wallboxförderung (in Deutschland!) nicht schon lange ausgelaufen? Oder bezieht sich dieser Absatz auf die Fördermöglichkeiten in einem anderen Land?

Ansonsten vielen Dank für den informativen Post und die Arbeit, die Du da reingesteckt hast.

[Optimus]

Es sollte wohl besser

.. gefördert wurden...

heißen (Präteritum).
In D gibt es jedenfalls derzeit keine private mir bekannte Förderung von WBs durch den Bund (in einzelnen Regionen/Kommunen vllt. noch). Außerdem schreibt er aus Sicht eines Österreichers. Da kann es auch (noch) anders sein.

[koaschten]

@Hofer60 der @JoDa ist Österreicher.

[JoDa]

"I´m from Austria" (Unsere heimliche Nationalhymne )

Bevor ich jetzt wieder "durchdrehe" wegen der unsozialen, kontraproduktiven, ... Förderungen, kurz die Fakten:
In Ö kriegt man derzeit beim Kauf eines E-Autos und einer "intelligenten" Ladelösung, einen Zuschuss von bis zu 600€ für eine "intelligente" Ladelösung, wenn man für das Auto und die Ladelösung um die Bundesförderung ansucht.
In D gab es 2021-2023 die KfW-Förderung wo jeder für beliebig viele "intelligente" Wallboxen bis zu 900€/St bekam. Fördervoraussetzung war nur die Vorlage der Rechnung. (Über 500 Mio. € wurden so an Steuergeld versenkt. 2024 wurden auch die Sinnvollen Förderungen gestrichen, weil kein Geld mehr da ist.)

[mweisEl]

Um nicht jeweils eine vollständige Ladung durchführen zu müssen, ist es vorteilhaft statt der Energie die Leistung P in kW zu messen.
Die Ladezeit ist irrelevant, denn E2/E1=(P1*t)/(P2*t)=P1/P2, solange beim Laden die Ladeleistungen P unverändert bleiben.

Falls die Leistungmessung aber nur zu 1 Zeitpunkt erfolgt, unterschlägt das allerdings den über Stunden/Minuten kleiner werdenden Leistungsbedarf der Nachladeleistung für die 12V-Batterie. Dieser "Ladeverlust" tritt bei allen Ladeleistungen auf, aber je nach Zeitpunkt der Leistungsmessung ergeben sich kleinere oder größere Fehler.

[JoDa]

... deshalb ist auch in der EXCEL-Arbeitsmappe nachzulesen, was ich wie und warum gemessen habe.
Z.B. Steht dort, dass ich mit Hilfe einer Stromzange kontaktlos den Ladestrom des 12V Bleiakkus gemessen habe,
um genau diesen Fehler zu kompensieren den du gerade beschrieben hast.