CCS-Laden: Funktionsweise & Nutzen des Combined Charging System

In der Elektromobilität gibt es verschiedene Begriffe und Technologien, die für viele neu und unbekannt sind. Einer dieser Begriffe ist das Combined Charging System, oft abgekürzt als CCS. Doch was verbirgt sich hinter diesem Begriff und welche Bedeutung hat er für Elektroauto-Besitzer? 

Volle Ladung Wissen zu CCS-Laden auf einen Blick

• Das Combined Charging System (CCS) ist ein internationaler Standard für das Schnellladen von Elektrofahrzeugen.
• Mit CCS können Elektroautos sowohl mit Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) geladen werden.
• E-Auto Fahrer können in Europa an vielen Ladestationen aufladen, ohne sich über Stecker-Kompatibilität Gedanken machen zu müssen.
• In Europa ist der Typ 2-Stecker am gängigsten, erweitert um zwei Gleichstrompole als Combo 2. In Nordamerika gibt es den Combo 1.
• CCS ist vor allem in Europa und Nordamerika verbreitet..
  
  

Was ist das Combined Charging System (CCS)? 

Das Combined Charging System, kurz CCS, ist ein international anerkannter Standard für das Schnellladen von Elektrofahrzeugen. Das Hauptziel dieses Systems ist es, das Laden von Elektrofahrzeugen zu vereinheitlichen und zu standardisieren.

Mit einem CCS-Steckersystem können Elektroautos sowohl mit Gleichstrom (DC) als auch mit Wechselstrom (AC) geladen werden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge, die mit einem CCS-Ladesystem ausgestattet sind, an einer Vielzahl von Ladestationen aufgeladen werden können, unabhängig davon, ob sie Wechselstrom oder Gleichstrom verwenden. Es kombiniert die Vorteile beider Systeme und bietet so eine hohe Flexibilität beim Laden. Während Wechselstrom in der Regel für das zu Hause oder über Nacht verwendet wird, ermöglicht Gleichstrom ein deutlich schnelleres Laden, ideal für unterwegs oder wenn es schnell gehen muss.

In der Praxis bedeutet das für Fahrer von Elektrofahrzeugen, dass sie auf Reisen in Europa ihr Fahrzeug an einer Vielzahl von Ladestationen aufladen können, ohne sich über die Kompatibilität der Stecker Gedanken machen zu müssen. Dadurch wird das Reisen mit einem Elektrofahrzeug erheblich erleichtert und die Verbreitung von Elektrofahrzeugen gefördert.

Der CCS-Stecker und seine Varianten

Die einzelnen Stecker-Varianten berücksichtigen die unterschiedlichen elektrischen Standards und Anforderungen in verschiedenen Teilen der Welt. Die folgende Infografik macht den Unterschied der verschiedenen Stecker-Varianten zum CCS-Stecker hoffentlich gut deutlich.

Abb. Darstellung der verschiedenen Stecker-Typen

Der Basisstecker: Typ 2

Der in Europa am häufigsten verwendete Stecker für das CCS-System ist der Typ 2. Dieser Stecker wurde ursprünglich für das Wechselstromladen entwickelt und ist in der EU als Standard für Ladeleistungen über 3,6 kW für Wechselstrom festgelegt. Er kann bis zu sieben Kontakte für die Wechselstromladung nutzen.

Die Erweiterung: Combo 2

Für das Gleichstromladen wurde der Typ 2-Stecker um zwei zusätzliche Gleichstrompole erweitert und wird als Combo 2 bezeichnet. Dieser Stecker ermöglicht es, sowohl mit Typ 2 als auch mit Combo 2 zu laden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge, die mit einer CCS-Ladedose ausgestattet sind, sowohl über Typ-2- als auch über Combo-2-Stecker aufgeladen werden können.

Die nordamerikanische Variante: Combo 1

Während in Europa der Typ 2 und Combo 2 dominieren, gibt es in Nordamerika eine andere Variante namens Combo 1. Dieser basiert auf der Typ-1-Fahrzeugkupplung, die für einphasiges Laden entwickelt wurde. Für das CCS-Laden wurde auch hier eine Erweiterung um zwei Gleichstrompole vorgenommen.

CCS-Laden: Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation? 

Die "Kommunikation" zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation stellt sicher, dass der Ladevorgang effizient und mit den spezifischen Anforderungen des Fahrzeugs kompatibel ist. Die Kommunikation setzt sich aus zwei wesentlichen Komponenten zusammen:

Kommunikationsprotokoll:

Das Herzstück der Kommunikation ist das Kommunikationsprotokoll. Es handelt sich dabei um eine Reihe von Regeln und Standards, die festlegen, wie Informationen zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation ausgetauscht werden. Wenn Sie ein Elektroauto in der EU mit einem CCS-Stecker laden, verwendet das Auto die "Configuration FF" aus dem Anhang C von IEC 61851-24, um mit der Ladestation zu kommunizieren. Dieses Protokoll beschreibt, wie die digitale Kommunikation zwischen der Gleichstrom-Ladestation und dem Fahrzeug ablaufen soll.

Kommunikationsablauf:

Sobald ein Fahrzeug an eine Ladestation angeschlossen ist, beginnt ein Austausch von Informationen. Zunächst teilt das Fahrzeug der Ladestation mit, wie viel Energie es benötigt und welche Art von Ladung es unterstützt (z.B. Wechselstrom oder Gleichstrom). Die Ladestation sendet dann Informationen über die verfügbare Energie und den aktuellen Ladestatus zurück. Dieser Informationsaustausch ermöglicht es beiden Parteien, den Ladevorgang optimal zu steuern.

Ein einfaches Beispiel:

Wenn Sie Ihr Handy an ein Ladegerät anschließen, teilt das Handy dem Ladegerät mit, wie viel Energie es benötigt. Das Ladegerät passt dann die Energiemenge an, die es an das Handy sendet, um es aufzuladen. Bei Elektrofahrzeugen und Ladestationen funktioniert es ähnlich, nur mit komplexeren Daten und Kommunikationsprotokollen.

Warum ist CCS so praktisch?  

Das Combined Charging System (CCS) hat sich in den letzten Jahren als ein führendes Ladesystem für Elektrofahrzeuge etabliert. Aber was macht es so praktisch für Nutzer und Hersteller von Elektrofahrzeugen

• Einheitlicher Standard: Internationaler Standard für den Anschluss von Elektrofahrzeugen an Schnellladestationen.  
• Flexibilität beim Laden: Sowohl an Schnellladestationen (DC) als auch an konventionellen Ladestationen (AC) ist Laden möglich.
• Schnellladefähigkeit: Heutige Schnellladestationen können mit bis zu 500 A (200 kW bei 400 V) laden. Damit können Fahrzeuge in kurzer Zeit aufgeladen werden, was vor allem auf Langstrecken von Vorteil ist.
• Zukunftssicherheit: Das CCS-System wird ständig weiterentwickelt, um den wachsenden Anforderungen und Bedürfnissen der Nutzer von Elektrofahrzeugen gerecht zu werden. So deckt die Version CCS 2.0 Leistungen von bis zu 350 kW und Spannungen von 200 bis 1000 V ab, was zukünftig noch schnellere Ladezeiten ermöglicht.
• Breite Unterstützung: Viele große Automobilhersteller und Unternehmen unterstützen und fördern das CCS-System. Das sorgt für eine weitere Verbesserung der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge.

Herausforderungen und Kritik am CCS-Standard

Die öffentliche Akzeptanz des CCS-Standards ist gemischt. Während einige die Vorteile eines einheitlichen Ladesystems sehen, sind andere von der Vielzahl der verfügbaren Systeme verwirrt. Darüber hinaus können negative Medienberichte oder individuelle schlechte Erfahrungen das Vertrauen in den Standard beeinträchtigen. Trotz seiner Vorteile gibt es also auch Kritik und Herausforderungen im Zusammenhang mit CCS:

Konkurrenz durch andere Standards: Während CCS in vielen Regionen als dominierender Standard angesehen wird, hat Tesla mit seinem proprietären System eine starke Präsenz aufgebaut. Diese unterschiedlichen Standards führen zu einer Fragmentierung des Marktes. Für die Verbraucher bedeutet das, dass sie sich je nach Fahrzeugtyp mit unterschiedlichen Ladestationstypen auseinandersetzen müssen. Dieser Wettbewerb der Standards führt zu einer Verlangsamung der Entwicklung einer einheitlichen Ladeinfrastruktur und stellt eine Herausforderung für eine breitere Akzeptanz der Elektromobilität dar.

Infrastrukturengpässe: Das CCS-System hat trotz seiner weiten Verbreitung mit erheblichen Infrastrukturengpässen zu kämpfen. In städtischen Gebieten, wo die Dichte an Elektrofahrzeugen höher ist, sind Ladestationen möglicherweise überlastet, insbesondere zu Stoßzeiten. Dies führt zu längeren Wartezeiten für Fahrer, die ihre Fahrzeuge aufladen möchten. In ländlichen oder abgelegenen Gebieten hingegen stellt der Mangel an Ladestationen eine Herausforderung dar, was die Mobilität einschränkt. Hinzu kommt, dass das bestehende Stromnetz durch viele gleichzeitig ladende Fahrzeuge überlastet wird. Dies erfordert erhebliche Investitionen, um das Netz zu verstärken und der steigenden Nachfrage gerecht zu werden.

Kosten und Investitionen: Die Umsetzung des CCS-Standards in der Elektromobilität ist mit erheblichen Kosten verbunden. Die Installation von Ladestationen ist kapitalintensiv, und zu diesen Anfangsinvestitionen kommen laufende Kosten für Wartung und Technologie-Upgrades hinzu. Die Integration von CCS-Ladestationen in das bestehende Stromnetz kann ebenfalls Investitionen erfordern, insbesondere wenn das Netz an seine Kapazitätsgrenzen stößt. Während staatliche Subventionen einen Teil dieser Kosten abdecken, sind häufig auch private Investitionen oder Kooperationen zwischen verschiedenen Akteuren der Branche erforderlich.

Technologische Entwicklungen: Mit der Weiterentwicklung der Ladetechnik ist es denkbar, in Zukunft neue Standards oder verbesserte Versionen von CCS begrüßen zu dürfen. Das wiederum hat möglicherweise neue Kompatibilitätsproblemen zur Folge, wodurch eine Nachrüstung oder ein Austausch von Ladestationen erforderlich ist.

Wie verbreitet ist CCS Laden und warum sollte man es nutzen?

Die Verbreitung von CCS Adaptern und dem damit verbundenen Laden ist vor allem in Europa und Nordamerika zu beobachten, wo viele Automobilhersteller und Ladestationsbetreiber den Standard unterstützen und implementieren.

Neben dem Hauptgrund für den Einsatz von CCS ist ein weiterer Vorteil des CCS-Standards die Unterstützung von Hochleistungsladen (HPC), das Ladeleistungen von bis zu 350 kW ermöglicht. Elektrofahrzeuge können innerhalb weniger Minuten aufgeladen werden, was die Ladegeschwindigkeit, mit der eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor vergleichbar macht.

Die breite Anerkennung und die Förderung von CCS durch die Industrie haben auch zu einer wachsenden Zahl von CCS-kompatiblen Ladestationen geführt, was die Reichweitenangst, die einige Elektroautofahrer haben, weiter verringert. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die kontinuierliche Weiterentwicklung und Verbesserung des CCS-Standards dazu beitragen, zukünftige Anforderungen zu berücksichtigen.

Laut dem Global CCS-Institute, das seinen jährlichen Bericht State of the Art: CCS-Technologies 2023 veröffentlicht hat, gibt es eine breite Palette von kommerziell verfügbaren CCS-Technologien. Diese Technologien bieten den Nutzern Einblicke in die neuesten globalen Fortschritte.

Viele Automobilhersteller und Betreiber von Ladestationen haben den Standard in ihre Systeme integriert, was die Einführung und den Einsatz weiter fördert. Die technologische Entwicklung schreitet stetig voran, wobei der Bericht des Global CCS-Institute mehr als 45 Technologien und Lösungen im Zusammenhang mit dem CCS-Standard hervorhebt.
Für die Zukunft wird erwartet, dass der CCS-Standard weiterhin eine dominierende Rolle im Bereich der Schnellladung spielen wird.