Elektromobilität Wallbox – alles Wissenswerte über Wandladestationen

Autor / Redakteur: Nick Luhmann / Christoph Seyerlein

Wer sein Elektroauto zuhause laden kann, ist für einen Umstieg weg vom Verbrenner bestens gerüstet. Um dabei nicht auf die langsame Haushaltssteckdose angewiesen zu sein, kann man sich eine Wallbox zulegen. Doch was gilt es dabei zu beachten?

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Wer sein Elektroauto stressfrei zu Hause laden will, kommt um die Anschaffung einer Wallbox kaum herum.
Wer sein Elektroauto stressfrei zu Hause laden will, kommt um die Anschaffung einer Wallbox kaum herum.
(Bild: Honda)

Elektromobilität gewinnt immer mehr an Bedeutung. Mit einer Wallbox können Fahrer ihre Elektroautos auch zuhause effizient aufladen. Sie werden dadurch unabhängiger von der Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum. Doch was gilt es zu beachten, wenn man sich eine Wallbox anschaffen will? Wir beantworten die wichtigsten Fragen.

Was ist eine Wallbox? Die Definition

Eine Wallbox ist eine Wandladestation für Elektroautos und Plug-in-Hybride. Sie ist an der Wand oder an einer Säule befestigt und stellt die Verbindung des Fahrzeugs zum Stromnetz her. Ohne Wandladestation können die meisten Elektrofahrzeuge mit Wechselstrom geladen werden. Das Laden über eine normale Steckdose erfolgt aufgrund der Absicherung mit einem Leitungsschutzschalter nur bis 16 Ampere und mit geringer Leistung. Ein Ladevorgang dauert so bis zu 40 Stunden.

Eine Wandladestation verkürzt die Ladezeit deutlich und erhöht die Ladeleistung. Im Gegensatz zu einer Haushaltssteckdose ist aufgrund eines An- und Ausschalters zwischen Stromnetz und Ladeelektronik des Fahrzeugs ein besserer Schutz vor Überlastung des Stromnetzes gewährleistet. Beim Aufladen des Elektrofahrzeugs an der Haushaltssteckdose besteht Brandgefahr.

So funktioniert die Wallbox

Mit der Wallbox wird das Elektrofahrzeug zu Hause oder auf dem Firmenparkplatz während der Standzeit aufgeladen, wenn es nicht benutzt wird. Im Idealfall wird ein günstiger Stromtarif genutzt, bei dem eine Kilowattstunde deutlich günstiger ist als an einer öffentlichen Ladestation. Die Wallbox reduziert Ladeverluste, im Gegensatz zur haushaltsüblichen Steckdose. Da der Ladevorgang mit der Wandladestation vergleichsweise kurz dauert, geht weniger Energie ungenutzt verloren. Möglichst schnell, aber nicht zu schnell gelangt über die Wallbox Strom in die Batterie des Elektrofahrzeugs. Schutzvorrichtungen schützen vor Fehlerströmen und Überlastung.

So wird der Stromfluss überwacht

Beim Aufladen von Elektrofahrzeugen überwacht und regelt externe Technik permanent den Stromfluss. Die Wallbox kommuniziert mit der Ladeelektronik im Fahrzeug. Ein Fehlerstromschalter (FI-Schutz) verhindert gefährliche Überspannungen oder Fehlerströme. Um Schäden zu vermeiden, wird der Ladevorgang abgebrochen, wenn eine Störung auftritt. Starkstrom liegt mit der Wallbox erst dann am Ladeanschluss an, wenn eine stabile Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladekabel besteht. So werden Stromunfälle vermieden.

Eine Wallbox verfügt abhängig vom Modell über einen oder mehrere Ladepunkte. An jedem Ladepunkt kann ein Fahrzeug geladen werden. Sind mehrere Ladepunkte vorhanden, können entsprechend viele Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden.

So gelingt der Aufbau einer Wallbox

Als moderne Ladetechnik für Elektrofahrzeuge ist die Wallbox mit einem umfangreichen Innenleben an Technik ausgestattet. Es gibt verschiedene Modelle von zahlreichen Herstellern. Die grundlegende Bauweise und Ausstattung sind bei allen Modellen ähnlich:

  • FI-Schutzschalter als Sicherheitsmechanismus bei Fehlerstrom
  • Installationsschutz als ferngesteuerter Ein- und Ausschalter, startet und stoppt den Stromschutz
  • Phasenstromerkennung, die misst, wie viel Strom das Fahrzeug aus einer oder mehreren Phasen zapft
  • DC-Fehlerstrommodul als Gegenstück zum FI-Schalter, das Ladestation und Haushaltselektrik vor fahrzeugseitigen Fehlerströmen schützt
  • Ein Energiezähler misst den Verbrauch an Kilowattstunden
  • Logging Gateway für eichrechtskonformen Betrieb und manipulationssichere Abrechnung, speichert Werte aus dem Zähler und signiert sie
  • Notfall-Kondensator entriegelt die Verbindung zum Fahrzeug bei Stromausfall und ermöglicht problemloses Ziehen des Steckers
  • Electric Vehicle Charge Controller (EVCC) als Kommunikationszentrale zwischen Fahrzeug, DC-Fehlerstromerkennung und Phasenstromerkennung, schaltet Ladevorgang über Installationsschütz frei
  • Backend, liest Daten aus EVCC und Energiezähler aus und kann den Strom intelligent zwischen mehreren Elektrofahrzeugen aufteilen.

Zusätzlich können LED-Anzeigen zur Statusanzeige des Ladevorgangs, ein Schlüsselschalter für die Verriegelung als Schutz vor unberechtigtem Zugriff und ein Kartenleser (RFID) für die Identifizierung der Nutzer und als Zugang zum Ladepunkt vorhanden sein. Meldet sich ein Nutzer über den Schlüsselschalter oder mit der Karte über RFID an, wird der Ladepunkt für ihn freigeschaltet.

Die Ladeleistung einer Wallbox

Die maximale Ladeleistung der Wallbox kann 11 bzw. 22 Kilowatt betragen. Bei einigen Modellen lässt sich die Ladeleistung von 22 auf 11 kW drosseln. Einige Modelle passen sich mit der Ladeleistung intelligent an das Fahrzeug an und reduzieren von selbst die Ladeleistung. Für 22 Kilowatt ist eine Absicherung von 32 Ampere erforderlich, während bei einer Leistung von 11 Kilowatt eine Absicherung von 16 Ampere ausreicht.

Für Installation und Inbetriebnahme ist ab einer Ladeleistung von 22 kW die Zustimmung des Netzbetreibers erforderlich. Eine Ladeleistung von 11 Kilowatt ist für den privaten Einsatz der Wandladestation sinnvoller. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gewährt für Wallboxen mit exakt 11 Kilowatt eine Förderung.

Eine Ladeleistung von 11 kW reicht für die meisten Akkus in Elektrofahrzeugen aus. Ein Auto mit einer 40 kWh-Batterie kann mit einer Wallbox mit 11 kW Ladeleistung innerhalb von fünf Stunden aufgeladen werden. Die Ladezeit könnte sich mit einer Wallbox mit einer Ladeleistung von 22 kW halbieren. In Unternehmen, in denen es auf schnelles Laden ankommt, ist eine Ladestation mit 22 kW mitunter sinnvoll. Transporter und Firmenwagen können schneller aufgeladen werden.

Der Akku des Elektrofahrzeugs wird jedoch beim zeitintensiveren Laden mit 11 kW im Gegensatz zu 22 kW geschont. Die Lebensdauer des Akkus steigt mit einer geringeren Ladeleistung. Der kostenintensive Austausch des Akkus wird verzögert. Einige Fahrzeuge lassen nur das Laden mit 7,4 kW pro Stunde zu. Eine Ladeleistung von 22 kW ist dann überflüssig.

Eine Wallbox mit einer Ladeleistung von 11 kW unterliegt nicht der Meldepflicht. Eine einfache Meldung beim Netzbetreiber reicht für die Anschaffung einer solchen Ladebox aus. Eine Ladebox mit 22 kW ist meldepflichtig und muss zusätzlich vom Netzbetreiber genehmigt werden.

Fest angebrachtes Kabel für mehr Komfort

Die Wallbox ist je nach Modell mit oder ohne fest angebrachtem Kabel erhältlich. Ein Kabel wird als Zubehör in verschiedenen Längen angeboten. Mit einer Buchse wird es an Fahrzeug und Wallbox angeschlossen. Bei einem fest angebrachten Kabel an der Wandladestation ist kein separates Ladekabel erforderlich. Zum Anschluss des Ladekabels am Fahrzeug dient ein spezieller Stecker.

Einige Wallboxen sind mit dem Internet verbunden. Das gewährleistet zusätzlichen Komfort, da jederzeit eine Kontrolle des Ladevorgangs möglich ist. Zumeist ist dafür eine App vorhanden. Verbrauchsdaten und Ladehistorie sind über die App abrufbar.

Ladegeschwindigkeit der Wallbox

Die Wallbox ermöglicht ein deutlich schnelleres Laden von Elektroautos als eine haushaltsübliche Steckdose. Die Ladegeschwindigkeit hängt von der gewählten Wallbox und weiteren Faktoren ab:

  • Kapazität der Batterie des Elektroautos, in Kilowatt angegeben
  • Batteriemanagement des Fahrzeugs
  • Außentemperatur

Die Ladedauer lässt sich ermitteln, indem die Akkukapazität durch die Ladeleistung dividiert wird. Dabei werden Außentemperatur und Batteriemanagement nicht berücksichtigt.

Praxisbeispiele für eine Wallbox

Die Zahl der in Deutschland zugelassenen Elektrofahrzeuge steigt schnell. Gab es 2020 noch 136.617 Elektroautos in Deutschland, hat sich die Zahl inzwischen mehr als verdoppelt.

Eine Wallbox eignet sich für Besitzer von Eigenheimen, die zuhause ihre Elektrofahrzeuge aufladen und unabhängig von den Ladesäulen in der Stadt sein wollen. Vermieter installieren mitunter Ladeboxen, um den Mietern in Mehrfamillienhäusern das Laden ihrer Elektrofahrzeuge zu ermöglichen. Inzwischen haben Mieter auch einen rechtlichen Anspruch darauf. Die Kosten für die Einrichtung einer Wallbox müssen sie im Zweifel aber selbst tragen.

Unternehmer, die auf Nachhaltigkeit und erneuerbare Energien setzen, ermöglichen ihren Mitarbeitern das Aufladen ihrer eigenen Fahrzeuge mit der Wallbox oder laden die Firmenfahrzeuge daran auf. Mitarbeiter dürfen in vielen Unternehmen die elektrisch betriebenen Firmenfahrzeuge auch privat nutzen und an der Wandladestation des Unternehmens aufladen.

Die Wallbox kann mit Strom aus dem Netz betrieben werden. Wer zuhause seinen eigenen Strom mit einer Photovoltaikanlage erzeugt, kann die Wallbox damit kombinieren. Damit die Energie immer verfügbar ist, auch in der Nacht oder an trüben Wintertagen, kann ein Batteriespeicher zwischengeschaltet werden. Er speichert den Strom, der aktuell nicht benötigt wird, und stellt ihn dann bereit, wenn er gebraucht wird.

Einige Wallboxen sind mit einer bidirektionalen Schnittstelle ausgestattet. Sie funktionieren in beide Richtungen. Das Auto wird mit Strom aufgeladen. Umgekehrt kann der Strom aus dem Auto wieder zurück ins Netz oder in die hauseigene Stromversorgung gespeist werden, wenn er nicht gebraucht wird. Das Auto kann dann als Notstromversorgung funktionieren.

Die Wandladestation eignet sich für die Garage, den Carport, aber auch den Außenbereich. Für den Einsatz im Freien ist sie spritzwassergeschützt nach IP54 oder strahlwassergeschützt nach IP65.

So gelingt die Installation einer Wallbox

Wer sich eine Wallbox kaufen möchte, sollte sie nicht selbst installieren. Die vom Hersteller gewährte Garantie könnte erlöschen. Zunächst muss für die Inbetriebnahme der geeignete Ort ausgewählt werden. Wallboxen sind zwar leicht und wiegen meistens weniger als vier Kilogramm, doch muss die Wand für die Installation über die nötige Tragfähigkeit verfügen. Ist das nicht gewährleistet, kann die Wallbox alternativ dazu an einer speziellen Stele montiert werden.

Ein Stromanschluss ist Voraussetzung für die Installation. Wenn keiner vorhanden ist, kann ein Anschluss in vielen Fällen nachträglich gelegt werden. Empfehlenswert ist ein intelligenter Stromzähler (Smart Meter), der die Verbräuche im Haushalt anzeigt und eine Abrechnung ermöglicht, wenn Dienstfahrzeuge zu Hause aufgeladen werden.

Die Installation muss immer von einer Fachfirma erfolgen. Einige Hersteller von Wallboxen verfügen über Fachpartner, die eine Installation vornehmen. Mit der Installation kann eine Elektroinstallationsfirma beauftragt werden.

Die Gebühren für die Installation sind vom Installationsaufwand abhängig. Sie werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

  • Art des Gebäudes
  • Baujahr des Gebäudes, da bei älteren Gebäuden Modernisierungsarbeiten erforderlich werden könnten
  • Parksituation im oder am Gebäude (Tiefgarage, Garage, Carport oder Stellplatz)
  • Entfernung vom Stromverteilerkasten bis zur Wandladestation, je nach Bedarf an Stromkabel
  • ober- oder unterirdische Verlegung der Stromleitung
  • Anzahl der erforderlichen Wanddurchbrüche zur Verbindung des Verteilerkastens mit der Wallbox
  • Art und Ort der Montage, beispielsweise am oder im Gebäude oder an einer Stele

Technologien für die Wallbox

Einfache Wallboxen ermöglichen lediglich das Aufladen von Elektrofahrzeugen. Sie verfügen über keine Internetverbindung und kein RFID. Die Vernetzung mit intelligenten Geräten ist nicht möglich. Diese einfach ausgestatteten Wandladestationen eignen sich für den privaten Bereich in Einfamilienhäusern. Sie ermöglichen keine Verbindung mit einer Photovoltaikanlage und sind nicht erweiterbar.

Im Gegensatz dazu gibt es smarte Wallboxen, die internetfähig sind. Sie sind zukunftsfähig und lassen sich mit anderen elektronischen Geräten über LAN, WLAN, Ethernet oder GSM vernetzen. Diese intelligenten Ladestationen sind mit der Photovoltaikanlage oder einem Smart Meter koppelbar. Sie können mit verschiedenen Komponenten erweitert werden, beispielsweise einem Kartenleser, und sind über eine App steuerbar.

Die App informiert über den Ladezustand. Mit dem Smart Meter wird der aktuelle Stromverbrauch überwacht und für einen optimalen Ausgleich an die Ladestation kommuniziert. Lastmanagement oder Stromabrechnungsservice können mit einer intelligenten Ladestation genutzt werden. Die Internet-Konnektivität ermöglicht die zentrale Erfassung aller Daten und Ladevorgänge und kann sie an ein Smartphone übermitteln.

Mit dem dynamischen Lastmanagement lassen sich mehrere Wallboxen an einem Standort gleichzeitig und effizient nutzen. Eine Erhöhung der Anschlussleistung ist nicht notwendig.

Ist eine bidirektionale Schnittstelle vorhanden, sind Aufladen des Fahrzeugs und Entnahme von Strom aus dem Fahrzeug zur Einspeisung in das Hausnetz oder das öffentliche Netz möglich.

Im geschäftlichen Umfeld bietet eine intelligente Wallbox den größten Nutzen. Zugangsrechte für Mitarbeiter können vergeben werden. Eine intelligente Abrechnung ermöglicht die Trennung für die betriebliche und private Nutzung. Ein Energiemanager als Software dient der Eigenverbrauchsoptimierung, wenn die Wallbox mit einer Photovoltaikanlage verbunden ist. Die Integration der Wandladestation in das Smart Home System ist möglich.

Wie sieht die Zukunft der smarten Wallbox aus?

Smarte Wallboxen sind mit ihrer intelligenten Technologie den Anforderungen der Zukunft gewachsen. Die Speicherung des mit Wind, Sonne oder Wasser erzeugten Stroms ist die größte Herausforderung. Die Energieerzeugung mit diesen erneuerbaren Energieträgern ist stark vom Wetter abhängig. Je nach Witterung können Überschüsse oder Mängel an Strom vorhanden sein.

Elektroautos speichern den erzeugten Strom zwischen und sorgen für den Ausgleich. Beim Anschluss einer intelligenten Wallbox mit einem Smart Meter an ein Stromnetz wird das angeschlossene Elektroauto automatisch mit Strom aufgeladen. Das Speicherpotential an überschüssigem Strom steigt mit der Zahl an Elektroautos im Straßenverkehr. Smarte Wallboxen leisten einen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes. Die intelligente Ladestation treibt die Energiewende voran.

Werden Wallboxes gefördert?

Eine Förderung der Wallbox durch die KfW ist nach einer kurzen Pause wieder für Privatpersonen und Vermieter möglich, die in Ein- oder Mehrfamilienhäusern eine Wallbox installieren. Voraussetzungen für eine solche Förderung sind eine Ladeleistung von exakt 11 kW sowie Kosten für Anschaffung und Installation von mindestens 900 Euro. Zusätzlich dürfen die Wandladestation nur mit Ökostrom aus erneuerbaren Energien betrieben werden.

Der Bund hatte die Förderung Anfang Juli zwischenzeitlich gestoppt, da die dafür vorgesehenen 500 Millionen Euro ausgeschöpft waren. Über 620.000 Anträge sind nach Angaben der Politik bereits eingegangen. Inzwischen hat das Bundesfinanzministerium weitere 300 Millionen Euro aus dem Energie- und Klimafonds bereitgestellt.

Unternehmen, die eine Wallbox zum Aufladen ihrer Firmenfahrzeuge oder für die Aufladung der Elektrofahrzeuge ihrer Mitarbeiter nutzen wollen, konnten schon bislang keine Förderung durch die KfW erhalten. Doch auch für sie gibt es unter Umständen Chancen auf Subventionen. Abhängig vom Bundesland kann jedoch eine Förderung gewährt werden. Diese unterscheidet sich je nach Bundesland und wird nicht überall gewährt.

Ein Beispiel für die Förderung, die von Unternehmen beansprucht werden kann, ist das Bundesland Nordrhein-Westfalen. Für den Kauf und die Errichtung von Ladestationen werden bis zu 50 Prozent vom Bundesland gefördert. Die Förderung gilt ausschließlich für nichtöffentliche Ladepunkte wie Fuhrpark, für Mieter oder Mitarbeiter. Unternehmer, die sich in Sachen Wallbox und E-Mobilität beraten lassen, können vom Bundesland bis zu 50 Prozent der Beratungskosten, maximal 15.000 Euro, erstattet bekommen. Der Antrag auf Förderung muss vor dem Kauf der Wallbox gestellt werden.

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