Wenn die Mobilitätswende zum Erfolg werden soll, muss die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzuge zuverlässig sein. Ladesäulen und Wallboxen enthalten eine Vielzahl von empfindlichen elektronischen Komponenten. Damit diese immer sicher und zuverlässig arbeiten, müssen sie gegen Überspannungsimpulse und Blitzeinwirkungen geschützt werden. Mit dem Valvetrab EV T1/T2 bietet Phoenix Contact etwa ein maßgeschneidertes Schutzgerät für die Ladeinfrastruktur.
Ein Großteil der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge befindet sich außerhalb von Gebäuden – und ist daher besonders durch direkte oder indirekte Blitzeinschläge gefährdet. Für einen wirksamen Schutz vor Blitzeinschlägen und Überspannungsimpulsen sind daher mehrere aufeinander abgestimmte Schutzmaßnahmen und Schutzvorrichtungen erforderlich. Dabei unterscheidet man zwischen äußerem und innerem Blitzschutz. Eine umfassende Schutzwirkung gegen direkte Blitzeinschläge wird nur mithilfe eines äußeren Blitzschutzsystems erreicht. Die Fangeinrichtung eines äußeren Blitzschutzsystems hat die Aufgabe, Blitze „einzufangen“, den Blitzstrom sicher zur Erde abzuleiten und im Erdreich zu verteilen. Der innere Blitzschutz soll eine gefährliche Funkenbildung innerhalb der Anlage verhindern und gefährliche Spannungsunterschiede verringern.
Die Spannungsunterschiede, die während einer Blitzentladung auftreten, übersteigen häufig die Isolationsfestigkeit der elektrischen Komponenten der Ladeinfrastruktur. Deshalb müssen geeignete Schutzmaßnahmen getroffen werden. Für einen wirksamen Schutz werden zwei Systeme benötigt: ein leistungsfähiges Potentialausgleichs- und Erdungssystem sowie ein mehrstufiges, aufeinander abgestimmtes System von Überspannungsschutzgeräten.
Überspannungsschutz ist Pflicht.
Außer durch blitzbedingte Überspannungsimpulse wird die Ladeinfrastruktur auch durch „menschengemachte“ Schalthandlungen gefährdet. So können bei Schalthandlungen gefährliche Überspannungsimpulse entstehen, die sich auf elektrischen Leitungen ausbreiten und Betriebsmittel vorzeitig altern lassen. Auch das Starten und Stoppen von Ladevorgängen ist solch eine Schalthandlung mit oft hohen Überspannungsimpulsen. Durch Überspannungsschutzgeräte können Beschädigungen durch Überspannungsimpulse verhindert und die vorzeitige Alterung von Betriebsmitteln vermieden werden.
Seit Jahrzehnten schützen Betreiber ihre Industrieanlagen vor Überspannungen. Seit 2016 ist laut VDE-Vorschriften Überspannungsschutz auch im privaten Haushalt bei jeder Neuerrichtung oder umfassenden Änderung der elektrischen Anlage verpflichtend. Das gilt für fest installierte Betriebsmittel, zu denen auch Ladesäulen und Wallboxen zählen. Im Oktober 2019 wurde die VDE 100 um den Teil 722 [1] ergänzt, darin werden Anforderungen an die Ladeinfrastruktur festgelegt. Öffentlich zugängliche Ladeeinrichtungen müssen ebenfalls gegen Überspannungsimpulse geschützt werden.
Maßgeschneiderter Überspannungsschutz.
Der räumliche Aufbau sowie die Anordnung der Ladepunkte in ihrer Ladeinfrastruktur haben einen großen Einfluss auf die zu erwartende Belastungen durch Überspannungsimpulse und Blitzströme. Deswegen sollte für jeden Ladepark eine Gefährdungsbewertung durchgeführt werden, denn nur so können geeignete Überspannungsschutzgeräte sowie bestmöglichen Einbauorte gewählt werden. Eine fachgerecht durchgeführte Gefährdungsbeurteilung erleichtert die Entscheidung, ob an einem Einbauort Typ 1- oder Typ 2-Überspannungsschutzgeräte eingesetzt werden sollten. Auch die Verlegung der Anschlussleitungen der Geräte kann die Schutzwirkung erheblich beeinflussen. Deshalb ist eine fachgerechte Installation von Überspannungsschutzgeräten von großer Bedeutung, auch die Hersteller der Geräte geben hier entsprechende Empfehlungen.
Wird mit direkten Blitzeinschlägen und energiereichen Blitzströmen gerechnet, sollten leistungsstarke Typ 1-Geräte zum Einsatz kommen. Mit dem Valvetrab EV T1/T2 bietet Phoenix Contact ein maßgeschneidertes Schutzgerät für die Ladeinfrastruktur. Ist kein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden oder erforderlich, erreichen auch kostengünstige Typ 2-Geräte eine gute Schutzwirkung. Eingesetzt werden sie in Unterverteilungen, Ladesäulen und Wallboxen – wie etwa das Typ 2-Überspannungsschutzgerät Valvetrab EV T2 von Phoenix Contact.
In den Ladesäulen werden außerdem zahlreiche Komponenten mit 24 V DC versorgt. Der Schutz der 24 V-Spannungsversorgung kann zum Beispiel mit einem Typ 3-Überspannungsschutzgerät erfolgen. In Ladeparks und bei Ladesäulen, die öffentlich zugänglich sind, sind auch Komponenten für die Kommunikation mit einem Abrechnungssystem vorhanden. Das geschieht zum Beispiel über eine Ethernet-Verbindung, für die ein Überspannungsschutz vom Typ D1 empfohlen wird.
Aufeinander abgestimmt.
Die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen ist so komplex wie das Fahrzeug selbst: Von der Stromversorgung über Komponenten zur optischen Anzeige des Ladevorgangs bis hin zu Leitungen für die Ethernet-Kommunikation finden sich zahlreiche sensible Komponenten in den Ladestationen. Diese gilt es zu schützen – für eine lange Lebensdauer der Ladeinfrastruktur und für die Sicherheit der Benutzer. Um die Mobilitätswende auch in punkto Ladeinfrastruktur zu meistern, ist es vorteilhaft, wenn möglichst viele der eingesetzten Komponenten aufeinander abgestimmt und daher aus einer Hand sind. Anwender, die auf das umfassende Charx-Produktprogramm von Phoenix Contact zurückgreifen, nutzen diese Vorteile für sich.
