[Werbeblock] Seit Andreas mir geholfen hat, gegen etliche Widerstände eine Wallbox auf meinem Tiefgaragenstellplatz zu installieren, verbindet uns das Interesse, die Emobilität nicht "irgendwie" voran zu bringen, sondern so, dass sie auch für Otto Normalverbraucher und Lieschen Müller bequem und sicher zu handhaben ist. Andreas hat sich mit seinem Betrieb inzwischen auf die Installation von Ladestationen spezialisiert und hat unter anderem bei der BVG (Berliner Verkehrsbetriebe) dutzendweise Ladestationen installiert. Er selbst fährt seit 2013 eine Renault Zoe. [/Werbeblock]
Hier nun zunächst die versprochenen Fakten:
Und hier die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst: Hintergrund
Eine "mobile Wallbox" ist ein wandelnder Widerspruch. Eine Wallbox gehört eigentlich fest installiert an die Wand, wie der Name schon sagt. Zur Installation gehört die entsprechende Anordnung der Infrastruktur, insbesondere der FI-Schutzschalter. Jede moderne Hausinstallation verfügt über einen FI Typ A, der AC-Fehlerströme erkennt und höchstens 30 mA höchstens 300 ms lang zulässt. Diesen Werte gelten als für den Menschen unbedenklich. Das genügt für alle haushaltsüblichen Anwendungen, denn dort können konstruktionsbedingt nur AC-Fehlerströme auftreten.
Zur Erinnerung: AC - Alternating Current - Wechselstrom. DC - Direct Current - Gleichstrom.
Beim Laden eines Elektro-Autos können allerdings auch DC-Fehlerströme auftreten, die ein FI Typ A nicht erkennen kann. Auch diese dürfen 30 mA nicht überschreiten, damit sie dem Menschen nicht gefährlich werden können. Dafür eignet sich zum Beispiel ein FI Typ B, der sowohl AC- als auch DC-Fehlerströme erkennt und entsprechend auslöst. Hier ist aber die fachgerechte Installation entscheidend: Ein FI Typ A, der die Hausinstallation schützen soll, darf nicht vor einem FI Typ B verbaut sein, der die Ladestation absichert, denn auch unbedenkliche DC-Fehlerströme unterhalb von 30 mA können den FI Typ A "erblinden" lassen: Auch zulässige DC-Fehlerströme, auf die der FI Typ B (korrekterweise) nicht anspricht, können den FI Typ A in die Sättigung bringen, was zur Folge hat, dass er nun auch keine AC-Fehlerströme mehr erkennt und die Hausinstallation nicht mehr schützen kann.
(EDIT 10.4.2017, siehe meine Antwort auf den Beitrag von Lokverführer weiter unten.)
In der Regel gibt es also zwei Möglichkeiten, eine Ladebox -- ob mobil oder nicht -- sicher an eine Hausinstallation anzuschließen:
- Entweder verwendet man einen FI Typ B auf einem separaten Stromkreis. Der FI Typ B schützt vor AC- und DC-Fehlerströmen ab 30 mA. Die übrige Hausinstallation wird von einem FI Typ A gesichert, der nicht von eventuellen DC-Fehlerströmen aus dem E-Auto beeinträchtigt werden kann, weil es sich um getrennte Stromkreise handelt.
- Oder man schließt die Ladebox an einen Stromkreis an, der bereits von einem FI Typ A gegen AC-Fehlerströme abgesichert wird. Dies ist bei der Verwendung von "mobilen Wallboxen" ein normaler Anwendungsfall. In diesem Fall muss der DC-Fehlerschutzschalter der Ladebox bereits bei 6 mA auslösen. DC-Fehlerströme unterhalb von 6 mA gelten auch in Verbindung mit einem FI Typ A als unbedenklich. Eventuell auftretende höhere DC-Fehlerströme könnten den FI Typ A in seiner Funktion beeinträchtigen. Ein solcher Fehlerstromschutzschalter, der bereits bei DC-Fehlerströmen von 6 mA abschaltet, wird als "FI Typ A EV" bezeichnet.
Die hier getroffenen Aussagen gelten nur für die konkreten getesteten Geräte! Möglicherweise sind andere Versionen im Umlauf, die andere Eigenschaften aufweisen. Von jedem Gerät hatten wir jeweils nur ein Exemplar vorliegen, alle sind in Privatbesitz, wurden im Handel erworben und wurden nicht modifiziert. Die Seriennummern und weitere Daten zu den getesteten Geräten sind in der oben verlinkten Tabelle vermerkt. Aus Zeitgründen haben wir die meisten Messungen nur einmal durchgeführt. Dadurch, dass wir jeweils positiven und negativen DC-Fehlerstrom gemessen haben, ist bereits eine gewisse Redundanz gegeben. Bei auffälligen Werten haben wir die Messung im Einzelfall wiederholt, in der Tabelle sind dann zwei Werte angegeben.
Tesla UMC (Version 1, 3-phasig)
Der Tesla UMC besitzt eine Gleichfehlerstromerkennung, aber das ist auch schon alles. Die Auslöseströme von pulsierenden DC-Fehlerströmen sind viel zu hoch, um einen installationsseitig vorhandenen FI Typ A vor dem Erblinden zu bewahren. Auf langsam ansteigende glatte DC-Fehlerströme reagiert er überhaupt nicht, und auf schlagartig anliegende Fehlerströme viel zu träge. Trotz seiner gut gelösten Adapterautomatik, die die maximal nutzbare Stromstärke sinnvoll beschränkt, ist der Tesla UMC daher mit Vorsicht zu genießen.
Wir können eigentlich nur darauf vertrauen (Spekulation!), dass der Tesla beim Laden konstruktionsbedingt keine DC-Fehlerströme verursachen kann, denn ansonsten wäre nicht auszuschließen, dass die Nutzung des UMC an einer Hausinstallation den dort vorhandenen FI Typ A außer Gefecht setzt und der Rest des Hauses somit nicht mehr zuverlässig gegen AC-Fehlerströme geschützt wäre. Entsprechende Angaben zur Tesla-Ladetechnik liegen mir leider nicht vor.
NRGkick
Der NRGkick wird mit einem integrierten FI (Typ B-Charakteristik) beworben. Dessen Spezifikation erfüllt er auch weitgehend, lediglich bei der Erkennung pulsierender DC-Fehlerströme reagiert er erst auf etwas zu hohe Ströme. Als problematisch ist jedoch -- wie beim Tesla UMC -- anzusehen, dass er DC-Fehlerströme bis 30 mA ungehindert passieren lässt. Solche Fehlerströme sind für Menschen zwar nicht unmittelbar gefährlich, können aber einen vorgelagerten FI Typ A außer Gefecht setzen (s.o.), so dass allfällig auftretende gefährliche AC-Fehlerströme im Rest der Hausinstallation unbemerkt bleiben würden. Im Unterschied zum Tesla UMC wurde der NRGkick nicht für ein bestimmtes Fahrzeugmodell konstruiert und kann sich insofern nicht darauf berufen, dass das Fahrzeug solche Fehlerströme gar nicht produzieren kann.
Wer den NRGkick regelmäßig einsetzt, sollte daher sicherstellen, dass die verwendete Steckdose von der übrigen Hausinstallation getrennt angeschlossen ist. Alles andere kann nur im Ausnahmefall als Notlösung oder Provisorium akzeptabel sein. Wer auf den NRGkick schwört, weil er so "zuverlässig" funktioniert, sollte bedenken, dass man mangelhafte Schutzfunktionen so lange nicht bemerkt, bis man sie gebraucht hätte.
Juice Booster 2
Der Juice Booster 2 ist das einzige Gerät im Test, welches auch ohne genaue Kenntnis der Hausinstallation guten Gewissens eingesetzt werden kann. Der JB2 reagiert -- wenn auch etwas zu träge -- auf DC-Fehlerströme von 6 mA und gewährleistet so die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit eines eventuell vorgeschalteten FI Typ A. Zugleich gibt es zumindest bei dem getesteten Exemplar keinerlei Hinweis darauf, dass der JB2 etwa bei Vorliegen eines unkritischen AC-Fehlerstroms zu früh abschalten würde. Im Umkehrschluss bedeutet dass: Wer Probleme hat, mit dem JB2 zu laden, muss in Betracht ziehen, dass das Fahrzeug in unzulässiger Weise Fehlerströme produziert.
Ich bin über dieses Ergebnis sehr froh, da ich mein Gesicht und meinen Namen für die Werbung des JB2 hergegeben habe. Da das Thema ohnehin wieder aufkommen wird, nehme ich es gleich vorweg: Ich werbe nur aus einem einzigen Grund für den JB2, und zwar deshalb, weil ich von dem Produkt überzeugt bin und aus Sicherheitsgründen hoffe, dass möglichst viele Nutzer mobiler Ladeboxen die JB2 einsetzen. Unfälle mir nicht näher bekannter Personen könnten mir natürlich egal sein, aber es schadet einfach dem Ansehen der Emobilität. Als Gegenleistung für mein Testimonial habe ich einen einmaligen Rabatt bekommen, als ich eine JB2 für meine Eltern (Zoe 2015) angeschafft habe. Darüber hinaus bin ich der Firma Juice Technology weder wirtschaftlich noch freundschaftlich in irgendeiner Weise verbunden. Ich selbst besitze außer dem Tesla UMC keine mobile Ladebox.
Da es leider hin und wieder Berichte gab, wonach eine Zoe an einer Juice Booster 2 Probleme bereitete, wollte ich die Gelegenheit natürlich nicht ungenutzt lassen, es selbst auszuprobieren. Andreas hat eine Zoe Baujahr 2013, also mit dem alten Conti-Motor. Inzwischen hat er den zweiten Motor und außerdem das gewisse Software-Update, das die Netto-Kapazität des Akkus erhöht. In dieser Konfiguration haben wir die Zoe mit dem JB2 mit 22 kW von 42% auf 100% geladen. Zumindest in diesem einen Fall, der natürlich keine generelle Gültigkeit für sich beanspruchen kann, hat das tadellos geklappt!
Sonstige Anmerkungen
Während des Tests sind noch ein paar Eigenarten der drei Kandidaten aufgefallen, die für die Praxis aber wohl eher untergeordnete Bedeutung haben. So gibt der Juice Booster 2 als einziger differenziert Auskunft über den aufgetretenen Fehler (RCD DC hat eine eigene LED, RCD AC eine andere, und es gibt weitere, dedizierte LEDs für Überhitzung, fehlende Erdung, Fehler am Anschluss, am Auto oder im Juice Booster 2). Der NRGkick blinkt beim Erkennen eines Fehlerstroms mit allen Lampen, gibt aber auch per App/Bluetooth keine nähere Auskunft über den aufgetretenen Fehler, und der Tesla UMC geht einfach komplett aus.
Um nach dem Auftreten eines Fehlers wieder laden zu können, genügt es beim Tesla UMC, ihn vom Netz zu trennen. Sobald er wieder Strom hat, wird die Ladung fortgesetzt. Der Juice Booster 2 kann am Strom bleiben, besteht aber auf eine vollständige Trennung vom Auto, bevor er bereit ist, wieder in Aktion zu treten. Der NRGkick letztlich hat uns am meisten Arbeit gemacht: Er muss sowohl vom Strom als auch vom Auto komplett getrennt werden. Zudem braucht er ein paar Gedenksekunden, nachdem der Stecker bereits verriegelt ist, bevor das Laden starten kann -- ansonsten geht er sofort in einen Fehlermodus, und alles beginnt von vorn. Wie gesagt, diese Details sind anekdotisch sicherlich interessant, für die tägliche Praxis aber wohl weitgehend bedeutungslos.
Update 10.4.2017: Verweis auf die maßgeblichen Abschnitte in der DIN VDE 0100-722, siehe meinen Beitrag weiter unten.
Update 11.4.2017: Erläuterung zum Versuchsaufbau, siehe meinen Beitrag weiter unten.
Update 24.3.2018: Es gibt ein Update (und eine Lösung) für die Kombination Zoe-Juice Booster 2.