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Power to the People

Der überall in Europa zu verzeichnende rapide steigende Absatz von Elektrofahrzeugen führt zu verstärkten Investitionen in die Ladeinfrastruktur. Dieser Wandel wird in jeder Entwicklungsphase durch rigoroses Testen verschiedenster Technologien unterstützt, um schnelles und zuverlässiges Laden sicherzustellen.

Die Revolution der Elektromobilität gewinnt rasant an Fahrt. Überall in Europa stimulieren Regierungen mit finanziellen und gesetzlichen Anreizen die Verbrauchernachfrage im Rahmen konzertierter nationaler Bemühungen zur Reduzierung der Schadstoffemissionen und zur Verbesserung der Luftqualität.

So wurde beispielsweise in Großbritannien das Verbot des Verkaufs neuer Benzin- und Dieselfahrzeuge um fünf Jahre auf 2030 vorgezogen. Ähnlich drastische Fristkürzungen werden angesichts der Dringlichkeit von Umweltaspekten auch in vielen anderen europäischen Ländern erwogen.

Diese Vorhaben wirken sich positiv auf den Absatz von E-Fahrzeugen aus, wie die steigenden Zahlen belegen. Laut einer Studie von Transport and Environment, einer Lobbygruppe für Null-Emissions-Fahrzeuge, war 2020 jeder zehnte Neuwagenkauf in Europa ein Elektro- oder Plug-in-Hybridfahrzeug, und diese Zahl dürfte Prognosen zufolge bis Ende nächsten Jahres auf 15 % steigen.

Bedarf an Ladeinfrastruktur

Der Vormarsch von E-Fahrzeugen bedingt den Ausbau der Ladeinfrastruktur. Prognosen der Branche zufolge müssen bis zum Ende des Jahrzehnts in Europa rund 3 Millionen öffentlich zugängliche Ladepunkte in Betrieb sein, wobei Länder wie Deutschland, Frankreich und Großbritannien voraussichtlich über die höchste Plug-in-Ladenetzdichte verfügen werden.

Aus Sicht des Umweltschutzes ist das alles positiv. Um aber die Fahrzeuge maximal effizient mit Strom zu versorgen und damit die Ladezeiten zu verkürzen, gilt es, alle Aspekte der Ladeinfrastruktur sorgfältig zu bedenken.

Um dies zu erreichen, ist die Gewährleistung der Qualität der angebotenen Stromversorgung von entscheidender Bedeutung. Mit der zunehmenden Anzahl von Ladepunkten steigt auch die Anforderung, nichtlineare Lasten zu bewältigen, woraus eine stärkere Prävalenz von Faktoren wie Oberschwingungen führen. Dies bereitet insbesondere den Energieversorgern erhebliches Kopfzerbrechen, die für die kontinuierliche Aufrechterhaltung höchster Stromqualität in ihren Netzen verantwortlich sein werden.

Wie können wir also die Stromqualität von Ladestationen für Elektrofahrzeuge angesichts der raschen Ausbreitung sicherstellen? Die Antwort liegt in der strengen Prüfung von Komponenten und Systemen, um komplette Konformität mit den ISO-Normen für die Automobilindustrie und den IEC-Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik zu gewährleisten. Effektive Testverfahren können eingesetzt werden, um Interoperabilitätsprobleme zu bewältigen, z. B. mit elektromagnetisch verträglichen Komponenten, normgerechten Verfahren und kompatiblen Technologien, die eine fehlerfreie Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug (EV) und der Ladestation (EVSE) gewährleisten. Diese Techniken können für ein sicheres, schnelles und höchst zuverlässiges Laden von Elektrofahrzeugen sorgen, damit Autofahrer ohne große Umstände und Unterbrechungen weiterfahren können.

Fortschritte beim Testen von Ladesystemen

Betrachten wir einmal einige der neuesten Lade- und Infrastruktur-Testsysteme, die entwickelt wurden, um die Ladeschnittstellen zwischen E-Fahrzeug und Ladestation im Labor oder im Feld zu testen. In der Vergangenheit war die gängigste Methode zur Durchführung von Ladetests, ein E-Fahrzeug mit der Ladestation zu verbinden und auf Interoperabilitätsprobleme und Ladefehler zu prüfen. Dieser Ansatz hat jedoch Mängel, da sich eventuell auftretende Probleme nicht quantitativ bewerten oder beheben lassen.

Inzwischen ist es jedoch möglich, zwischen E-Fahrzeug und Ladesäule geschaltete Labor-Ladesysteme zu verwenden, die als Analysator fungieren und alle elektrischen Signale und Stromflüsse erfassen und überwachen. Diese Geräte ermöglichen es Ingenieuren, alle AC- und DC-Ladeschnittstellen von E-Fahrzeugen und Ladestationen in Echtzeitumgebungen zu testen – und dabei Fehler, die durch Interoperabilitätsprobleme verursacht werden, sofort zu identifizieren, zu bewerten und entsprechend darauf zu reagieren.

Die Labor-Ladesysteme können auch auf andere Weise eingesetzt werden. Bei einem E-Fahrzeug-Test fungiert das Gerät als Ladestation, mit dem die Testingenieure Parameter wie Spannung und Strom für wiederholte Tests ändern können. Alternativ kann das Gerät auch als Ladestationstester Einsatz finden, der faktisch als Elektrofahrzeug fungiert. In diesem Modus können die Testingenieure eine Reihe von Faktoren analysieren, wie z. B. die Sicherheit, Konformität und Lebensdauer von Ladesäulen.

Die modulare Bauweise dieser Labor-Ladesysteme bietet Ingenieuren ein hohes Maß an Flexibilität. Steckplatzbasierte Module können schnell und einfach entfernt und ausgetauscht werden, sodass individuelle Anforderungen verschiedener Länder und Regionen umgehend reproduziert werden können. Die EMV-Versionen der Geräte ermöglichen zudem leitungsgeführte und gestrahlte EMV-Messungen während des Ladevorgangs. All dies kann in der sicheren Laborumgebung erfolgen, wodurch eine hohe Reproduzierbarkeit der Tests ermöglicht wird.

Effektive Wartung von Ladesystemen

Doch die Schnittstellen zwischen dem E-Fahrzeug und der Stromtankstelle bedürfen nicht nur in der Designphase sorgfältiger Analyse. Tests werden sich wie ein roter Faden durch die gesamte Wertschöpfungskette der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge ziehen, von der Forschung und Entwicklung der Ladepunkte und der zugehörigen Technik bis hin zur Installation und Überwachung/Wartung der an das Netz angeschlossenen Geräte.

Für Wartungstests von installierten Ladegeräten sind beispielsweise bereits tragbare Adapterkits verfügbar, mit denen mobile Teams schnell und flexibel Sicherheits- und Funktionstests mit simuliertem Vorhandensein eines E-Fahrzeugs durchführen können. Spezifische Vortest-Modi sorgen für eine schnelle Bestätigung, dass die Ladestation richtig verkabelt ist und der Schutzleiter korrekt funktioniert. Auch allgemeine Kriterien wie Spannungsausgänge, Phasenfolge und Schleifenimpedanz können über die tragbaren Geräte analysiert werden. Mittlerweile können auch Fehler wie Unterbrechungen des Schutzleiterbereichs ohne Verzögerung simuliert werden.

Regionale Unterschiede, wie z. B. örtliche Netzversorgung und klimatische Bedingungen, werden sich zweifellos auf die Überlegungen zu Installations- und Wartungstests auswirken. Angesichts des immer rasanteren Voranschreitens der E-Mobilität müssen Ingenieure in der Tat das gesamte Energie-Ökosystem, das die Sicherheitsleistung von E-Fahrzeugen bestimmt, im Blick haben – von PV-Wechselrichtern, die Sonnenenergie nutzen und umwandeln, bis hin zur Energiespeicherung und -verteilung. Die Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass energieeffiziente Produkte und Systeme schnell und präzise getestet und verifiziert werden können, damit sich der Wandel hin zu schadstoffarmem Verkehr ungehindert vollziehen kann.

Partnerschaft mit Testexperten

An dieser Stelle kommt Electro Rent ins Spiel. Testtechnikfirmen müssen mit Anbietern zusammenarbeiten, die einen schnellen und finanziell flexiblen Zugriff auf die optimal geeigneten Testgeräte für jede Phase des Prozesses gewährleisten können – um Zuverlässigkeit, Rentabilität und das Vertrauen der Verbraucher in diese schnell expandierende Fahrzeuginfrastruktur sicherzustellen. Dazu gehören Produkte von Unternehmen wie Keysight, die ein komplettes Spektrum an Testlösungen für die Elektrifizierung anbieten, darunter Ladetechnik- und Infrastruktur-Testausrüstung.

Die ungebremste Dynamik auf dem Weg zur E-Mobilität ist bereits jetzt klar erkennbar. Und sie wird sich nur noch weiter beschleunigen. Electro Rent bietet ein umfassendes Angebot an Testgeräten, um den Wandel zu erleichtern – heute und in Zukunft.

Autor: Alain Mignot, Manager für Lagerbestand und Service, Electro Rent

www.electrorent.com/