Ladestation für das E-Auto: So laden Sie effizient mit der Wallbox

Wallbox heißt erst einmal nicht viel mehr als „Kasten an der Wand“ (wall box). Was in dem Wandkasten drin ist, bleibt sprachlich eine black box. Warum sich hierzulande der Begriff Wallbox durchgesetzt hat, ist so rätselhaft wie das Handy und sein deutscher Name.

Im englischsprachigen Raum wird der Begriff „charger“ – Lader / Ladegerät bevorzugt, der exakt widerspiegelt, was der mysteriöse Kasten an der Wand kann: aufladen. Und zwar das Elektroauto. Und das deutlich schneller und sicherer als über den Hausanschluss.

Wie der hierzulande gebräuchliche Name nahelegt, wird die Wallbox in der Regel an der Haus- oder Garagenwand montiert. Sie ist die einfache Version der Ladestationen im öffentlichen Raum. 

Die Wallbox sorgt für sichere Ladevorgänge auch bei hohen Leistungen, indem sie nur bei sicherer Verbindung von Stecker und Fahrzeug lädt und den Ladevorgang steuert und überwacht. Hinzu kommen die höhere Effizienz und der Komfort für den Nutzer.

In Zukunft wird die Wallbox / der Charger noch viel mehr können. Darauf gehen wir am Ende des Artikels ein.

Rund eine Million öffentliche Ladestationen für E-Autos soll es nach dem Willen der Bundesregierung bis zum Jahr 2030 an Deutschlands Straßen geben. Derzeit reicht die Ausstattung mit Ladestationen vielerorts jedoch noch nicht aus. Insbesondere in ländlichen Gegenden mangelt es an gut zugänglichen Ladepunkten, wie die Übersichtskarte über E-Tankstellen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) zeigt. 

Ein E-Auto lädt man am besten dort, wo es über einen längeren Zeitraum steht - dann stellen auch ausgedehnte Ladezeiten kein Problem dar. Zu diesen Orten gehören die eigene Garage, das Carport oder der Stellplatz am Haus. 

Als Hauseigentümer haben Sie die Wahl, woher der Strom für das Auto kommt. Idealerweise handelt es sich um Ökostrom aus dem Netz oder um Solarstrom vom Dach, denn so wird die Elektromobilität besonders umweltfreundlich. Unabhängig davon lädt das Auto zuhause in der Regel auch deutlich günstiger als an öffentlichen Ladestationen.

Schuko-Steckdosen erlauben in der Regel eine maximale Strombelastung von 16 Ampere und eine Spannung von 230 Volt. Daraus ergibt sich eine maximale Leistung von 3.680 Watt (16 A * 230 V), die als Belastungsgrenze für diese Steckdosen gilt. 

Um die Sicherheit zu gewährleisten und mögliche Gefahren wie Kurzschluss, Überhitzung oder gar Brand zu vermeiden, darf diese Belastungsgrenze nicht überschritten werden. Langfristige hohe Belastungen können aber auch unterhalb dieser Grenze Probleme verursachen.

Theoretisch lässt sich das E-Auto über eine herkömmliche Haushaltssteckdose laden. Für die Wallbox spricht jedoch die höhere Sicherheit: Die hohen Ströme, die für das Laden eines E-Autos benötigt werden, können die Hausinstallation überlasten. 

Eine Wallbox hingegen ist mit mehreren Sicherheitseinrichtungen ausgestattet, darunter beispielsweise mit einem Überlastungs- und einem Überhitzungsschutz. Die beim Laden an der Haushaltssteckdose bestehende Brandgefahr lässt sich so nahezu ausschließen. 

Im Vergleich mit dem Laden über eine Haushaltssteckdose bietet die Wallbox in der Garage oder am eigenen Stellplatz auch noch einen deutlichen Vorteil hinsichtlich der Ladezeiten. Aus einer Haushaltssteckdose können dauerhaft nur 2,3 Kilowatt (kW) an Wechselstrom entnommen werden – gängige Wallboxen liefern 11 oder gar 22 kW. 

Ladezeiten lassen sich daher auf ein Fünftel und weniger verkürzen. So genügt es, das E-Auto einige Stunden über Nacht zu laden, während an der einfachen Steckdose die Ladezeiten je nach Größe des Akkus 12, 16 oder sogar 24 Stunden betragen können. 

Dauer des Ladevorgangs an der Wallbox

Die Leistung der Ladestation ist, neben dem Lademanagement des Fahrzeugs und der Akkutemperatur, entscheidend für die Dauer des Ladevorgangs. Bei einem leeren Akku mit einer Kapazität von 60 kWh ergeben sich ungefähr folgende Ladezeiten:

• 3,7 kW Wallbox: ca. 16 Stunden
• 11 kW Wallbox: ca. 5,5 Stunden
• 22 kW Wallbox: ca. 3 Stunden

In der Praxis wird der Akku des Fahrzeugs jedoch nie vollständig leer sein. Auch kann die reale Ladeleistung in der Praxis, bedingt durch das Lademanagement der Wallbox, geringer sein. Dadurch ergeben sich abweichende Zeiten für die Dauer eines Ladevorgangs.

Die auf dem Markt erhältlichen Wandladestationen unterscheiden sich unter anderem in der Steuerung des Ladevorgangs. Einfache Wallboxen lassen sich nur ein- und ausschalten und stellen eine bestimmte, feste Ladeleistung zur Verfügung.

Komfortable Wallboxen ermöglichen ein intelligentes und dynamisches Laden der Elektrofahrzeuge. So lassen sich beispielsweise günstiger Strom, z. B. aus der PV-Anlage, oder besonders preiswerte Netztarife nutzen.

Über eine Energiemanagement-App erlauben diese Wallboxen auch die Programmierung der Ladezeiten. Sie bieten Nutzern eine Überwachung des Ladestatus und diverse Statistiken der Ladevorgänge.

Die Fähigkeit zum dynamischen Laden bietet für Betreiber von PV-Anlagen einen wesentlichen Vorteil: Die Wallbox passt ihre Ladeleistung an die Stromerzeugung der PV-Anlage (PV-Überschusseinspeisung) an. So lassen sich Überschüsse optimal nutzen.

Die Kompatibilität mit der Wallbox ist in der Regel kein Problem, denn im europäischen Raum hat sich der sogenannte Typ-2-Stecker als Standard durchgesetzt. 

Dennoch sollten Käufer beim Erwerb eines neuen E-Autos nachfragen, denn gerade bei US-amerikanischen und asiatischen Modellen ist auch der Typ-1-Stecker noch in Gebrauch. Viele Automarken bieten zu ihren E-Autos gleich passende Ladestationen an. 

Wie schnell ein E-Auto geladen werden kann, wird aber nicht allein durch die Wallbox, sondern vor allem durch das interne Ladegerät des Fahrzeugs bestimmt. Auch das Ladekabel hat einen Einfluss auf die Ladeleistung. 

Derzeit ist im privaten Umfeld eine Ladeleistung zwischen 3,7 und 22 kW möglich. Eine höhere Ladeleistung geht mit einer verkürzten Ladezeit einher, der Aufwand aber steigt, denn alle Wallboxen über 11 kW müssen genehmigt werden. 

Für ein übliches Privatfahrzeug jedoch ist eine Wallbox mit 11 kW in der Regel ausreichend. Der Akku kann damit über Nacht vollständig geladen werden. Zudem wird die E-Auto-Batterie normalerweise ohnehin nur selten vollständig entleert. Das heißt, in der Regel genügen einige Stunden Ladezeit. 

Achtung: Ab einer Ladeleistung von mehr als 11 kW muss die Wallbox nicht nur beim Netzbetreiber angemeldet, sondern auch genehmigt werden – mehr dazu im Abschnitt „Genehmigung und Installation“. 

Die auf dem Markt verfügbaren Wallboxen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht, zum Beispiel im Hinblick auf Ladeleistung, Preis, Steuerung und Autorisierung. Beachten Sie die folgenden Kriterien, um die beste Wallbox für Ihre Zwecke auszuwählen: 

• Steuerung: Einfache Wallboxen lassen sich manuell steuern oder ggf. auch zeitlich auf bestimmte Ladezeiten programmieren, etwa um Nachtstromtarife nutzen zu können. Komplexere Modelle ermöglichen die Steuerung per App, teilweise per Bluetooth oder auch per WLAN, was einen Zugriff aus der Ferne ermöglicht. Manche Apps bieten auch einen Überblick über Verbrauch, Stromkosten etc.
• Bedienung: Von der einfachen Bedienung über Schalter bis hin zur intuitiven und komfortablen Bedienung via Touchscreen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Achten Sie auch darauf, wie groß und sichtbar die Ladeanzeige ist.
• Ladeleistung: Eine Ladeleistung von 11 kW ist für die meisten Privathaushalte ausreichend. Die Ladeleistung der Wallbox wird immer an die Ladeleistung des E-Autos angepasst und ggf. automatisch heruntergeregelt. Beachten Sie, dass Wallboxen mit mehr als 11 kW (also auch die leistungsstarken 22-kW-Wallboxen) genehmigungspflichtig sind.
• Autorisierung: Wird die Ladestation für das E-Auto an einem öffentlich zugänglichen Ort (z. B. in der Tiefgarage) installiert, sollte sie mit einer Autorisierungsmöglichkeit ausgestattet sein, um unbefugte Nutzung zu verhindern. Die Autorisierung kann beispielsweise per PIN-Code, App oder RFID-Karte erfolgen. Achten Sie auch darauf, dass das Kabel fest installiert ist oder verriegelt werden kann, damit es nicht entwendet wird.
• Preis: Wallboxen sind durchschnittlich schon ab 700 € erhältlich, können aber auch 1.500 € oder mehr kosten. Hinzu kommen Kosten für die Installation, die ebenfalls unterschiedlich hoch ausfallen. 
  Am schnellsten amortisiert sich die Investition, wenn die Wallbox mit Solarstrom versorgt wird. Förderungen für Wallboxen können die Amortisationsdauer verkürzen.
• Automatisches Weiterladen: Ohne diese Funktion, die in der Regel einer Autorisierung bedarf, nimmt die Wallbox nach einem Stromausfall das Laden nicht automatisch wieder auf. Im schlimmsten Fall bleibt so der Akku leer – und das E-Auto ist am nächsten Morgen nicht einsatzbereit.
• Die Kombination der Ladestation mit Energiemanagementsystem empfiehlt sich, wenn der Eigenverbrauch an Solarstrom optimiert werden soll. 
  Damit Informationen zwischen Fahrzeug und Stromnetz ausgetauscht werden können, ist ein sogenanntes OCPP-Protokoll notwendig, mit dem beide Seiten - Wallbox und Energiemanagementsystem - arbeiten können.
• Energiezähler: Nicht jede Wallbox verfügt über einen Energiezähler, der über den Stromverbrauch informiert. Ist ein Energiezähler vorhanden, sollte außerdem geprüft werden, ob dieser an der Wallbox direkt oder per Internet- oder App-Zugriff abgelesen wird.
• Sicherheitsmechanismen: Prüfen Sie, ob die Wallbox Ihren Sicherheitsanforderungen entspricht. Achten Sie beispielsweise auf Überhitzungsschutz und eine DC-Fehlerstromerkennung.
• Stromsparmodus: Ist die Wallbox abschaltbar, wenn sie nicht genutzt wird, oder existiert zumindest ein stromsparender Standby-Modus? So lassen sich die Stromkosten reduzieren.

Die Ladestationen für das Eigenheim unterscheiden sich durch eine Reihe von Merkmalen: 

• Ladeleistung: 11 oder 22 kW
• Anschluss: einphasig oder dreiphasig (die Wallboxen selbst sind immer dreiphasig)
• Ladekabel: meist fest mit Wallbox verbunden
• Steckersystem: in Europa sind Typ 2 Stecker Standard
• Schutzeinrichtungen: integriert und extern
• Zugangssicherung: Schutz vor unbefugtem Zugriff
• Laden: ungesteuert oder intelligent/dynamisch
• Bedienung: Display oder App-Steuerung, seltener Bedienfeld
• Verbindung: LAN oder WLAN

Hinzu kommt der Zähler zur Ermittlung des Stromverbrauchs:

• nicht zertifiziert (für den privaten Gebrauch ausreichend)
• MID-zertifizierter Zähler 
  Kommen im privaten und halböffentlichen Bereich zum Einsatz bzw. überall dort, wo keine öffentliche Abrechnung des Stroms erfolgt
• eichrechtskonformer Zähler
  Werden dort eingesetzt, wo Ladevorgänge kWh-genau abgerechnet werden sollen.

Die Kosten einer Wallbox hängen von den jeweiligen Anforderungen ab und liegen zwischen 700 und 2.000 Euro. Hinzu kommen die Installationskosten. Je nach Montageaufwand und Zustand der vorhandenen Elektroinstallation können zusätzliche Kosten in vergleichbarer Höhe entstehen (Quelle).

Für Privatpersonen gibt es derzeit keine bundesweite Wallbox-Förderung. Durch die große Nachfrage waren die im Jahr 2021 zur Verfügung gestellten Fördermittel schnell ausgeschöpft. Heute erhalten nur Unternehmen eine finanzielle Unterstützung zur Installation von Ladeeinrichtungen. 

Auf Landesebene fördert aktuell nur Baden-Württemberg mit dem BW-e-Solar-Gutschein der L-Bank die entsprechenden Investitionen durch Privatpersonen. In allen anderen Bundesländern werden nur gewerblich genutzte Ladestationen gefördert.

Darüber hinaus bieten aber eine Reihe von Kommunen eigene Förderungen für die Installation einer Wallbox an. Auch Energieversorger unterstützen ihre Kunden bei der Investition in eine eigene Ladestation. Es kann sich also lohnen, sich vor Ort über lokale Förderangebote zu informieren. 

Kosten des Ladevorgangs zuhause

Die Kosten der Ladevorgänge daheim lassen sich leicht ausrechnen. Bei einem Elektroauto mit einer Akkukapazität von 60 kWh kommt man bei einem Strompreis von 35 Cent pro kWh auf maximale Kosten von 21,00 Euro pro Ladevorgang. 

Mit der geladenen Strommenge lässt sich eine Strecke von 300 bis 400 km (350 km) zurücklegen. Das heißt, 100 km Fahrleistung schlagen mit ca. 6 Euro zu Buche. Zum Vergleich: Ein typischer Benziner verbraucht 7 Liter auf 100 km. Abhängig vom aktuellen Spritpreis sind das bis zu 14 Euro. 

Ein spezieller Stromtarif ist für die Wallbox nicht notwendig. Es gibt jedoch Kombitarife für Autostrom und Haushaltsstrom, die beim regelmäßigen Laden eines E-Fahrzeugs oft günstiger als der normale Haushaltsstromtarif sind.

Noch günstiger sind reine Autostromtarife, für die jedoch ein eigener Hauptzähler vom Energieversorger notwendig ist. Das lohnt sich auch aufgrund der fälligen zusätzlichen Grundgebühr nur für Nutzerinnen und Nutzer, die viel fahren und dennoch überwiegend zu Hause laden. In der Praxis wird die Wallbox deshalb so gut wie immer an den bestehenden Haushaltszähler angeschlossen.

Unschlagbar günstig ist das Laden am eigenen Haus, wenn der Strom aus der Photovoltaikanlage kommt. Nach Angaben des Fraunhofer ISE kostet bei kleinen PV-Anlagen der Strom 8 bis 11 Cent pro kWh (10 Cent / kWh). Für obiges Beispiel (60 kWh, 350 km Reichweite) würden bei Aufladung ausschließlich mit PV-Strom ca. 6,00 € oder 1,71 € auf 100 km fällig werden. 

Kommt anteilig Netzstrom zum Einsatz, wird der Ladevorgang entsprechend teurer. Über das Jahr gesehen ist ein Strommix aus ca. 50 % PV und 50 % Netzstrom realistisch. Damit ließen sich also Preise von ca. 4 Euro auf 100 km realisieren.

Die Wallbox darf nur von einer qualifizierten Elektrofachkraft installiert werden. Jede Wallbox muss außerdem beim Netzbetreiber angemeldet werden. Wallboxen mit einer Leistung von mehr als 11 kW sind genehmigungspflichtig. In diesem Zusammenhang wird vor der Installation überprüft, ob der Hausanschluss für den Wallbox-Betrieb ausgelegt ist. 

Tipp: Achten Sie beim Kauf einer Wallbox zudem darauf, dass eine sogenannte Konformitätserklärung vorliegt. Diese bestätigt, dass die gewählte Wallbox den geltenden EU-Bestimmungen entspricht.

Sicherheitseinrichtungen der Wallbox

Aus Sicherheitsgründen sollte die Installation der Wallbox durch einen Elektro-Fachbetrieb erfolgen. Dieser stellt sicher, dass das Stromnetz im Haus für den Betrieb einer Ladestation geeignet ist und alle notwendigen Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden.

Eine Ladestation muss an einen separaten, gegen Überstrom und Überspannung abgesicherten Stromkreis angeschlossen werden. In der Wallbox befindet sich in der Regel ein Gleichstromfehlersensor. 

Ein externer Leistungsschutzschalter bewahrt die Wallbox und das Kabel vor Überlastung und ein FI-Schalter sorgt für einen Schutz vor Fehlerströmen. Die externen Sicherheitsvorkehrungen müssen bei der Installation von der Elektrofachkraft montiert werden. 

Die Nutzer selbst haben häufig die Möglichkeit, den Ladevorgang über die Wallbox vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Die Freigabe geschieht, je nach Modell, über einen eigenen Schlüssel, eine Ladekarte oder über eine App im lokalen Netzwerk (LAN- oder WLAN-Verbindung). 

Nur wenige Wallboxen verfügen über ein Bedienfeld oder einen Schalter direkt am Gerät. In der Regel muss das Auto nur angesteckt werden und die Wallbox beginnt mit der maximalen Leistung zu laden. Die Wallbox kann jedoch meist über ein externes Energiemanagement geregelt und überwacht werden, z.B. mittels einer App.

Elektroautos erzeugen im Betrieb keine lokalen Emissionen. Damit sie besonders umweltfreundlich fahren, ist es ratsam, sie mit Ökostrom zu laden. Besonders gut für das Klima und die Haushaltskasse ist es, Solarstrom direkt vom eigenen Dach zu nutzen.

Die Kombination aus Wallbox und Photovoltaik ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Zum einen wird der relativ hohe Strombedarf eines Elektroautos mithilfe einer Photovoltaikanlage auf die bei Weitem günstigste Weise gedeckt. 

Zum anderen trägt die Wallbox als großer Verbraucher dazu bei, den Eigenverbrauch bei der Nutzung der PV-Anlage zu optimieren. Das hilft bei der Amortisierung der Investition und senkt die Mobilitätskosten deutlich.

Empfehlenswert ist die Installation eines intelligenten Energiemanagementsystems, das die Verteilung des erzeugten Solarstroms reguliert. So lässt sich der selbst erzeugte Solarstrom optimal einsetzen und die weniger rentable Einspeisung ins öffentliche Stromnetz reduzieren.

Das Energiemanagementsystem kennt die aktuell erzeugte Strommenge, die Wetteraussichten und den Bedarf, und weiß damit, wie viel Strom noch zur Verfügung steht. Das Energiemanagement kann 

• den Ladevorgang starten, wenn genügend Solarstrom erzeugt wird,
• die Ladeleistung dynamisch anpassen und
• das Laden abbrechen, wenn nicht mehr ausreichend Solarstrom zur Verfügung steht.

E-Autos sind tagsüber meist im Einsatz. So ist es sinnvoll, den während der sonnigen Mittagsstunden im Überschuss produzierten Solarstrom für die abendliche Aufladung des Elektroautos zu speichern. Idealerweise wird das Energiesystem deshalb noch um einem Stromspeicher erweitert.

Hinweis: Achten Sie als Eigentümerin oder Eigentümer einer Photovoltaikanlage darauf, dass die Wallbox mit dem Energiemanagementsystem kompatibel ist. Im besten Fall denken Sie die Wallbox bei der Planung einer Photovoltaikanlage direkt mit und entscheiden sich für ein Gesamtsystem vom selben Hersteller. Wir unterstützen Sie dabei: Fordern Sie jetzt Ihr unverbindliches Angebot von SOLARWATT an! 

An den Ladestationen für Elektrofahrzeuge hat sich in den letzten Jahren vieles verändert. Laden an der eigenen Wallbox wird immer komfortabler. Und die Hersteller arbeiten kontinuierlich an weiteren Features für die Wallbox. 

Im Fokus steht dabei vor allem die “Kommunikation” mit dem Haus (Smart Home) und dem Fahrzeug, um das Hausnetz optimal zu nutzen und das Auto als zusätzlichen Verbraucher besser in das Smart-Home zu integrieren. 

Durch die Anbindung an ein Smart-Meter Gateway wird auch tarifoptimiertes Laden möglich. Das bedeutet: Nutzerinnen und Nutzer von zeitlich variablen Stromtarifen bekommen Preissignale von ihrem Energieversorger. Sie wissen also, wann Strom besonders günstig ist und können dann ihr Fahrzeug laden.

Diese Angebote ebnen den Weg für die nächste Stufe in der Evolution der Wallbox: bidirektionales Laden. Bei dieser Technologie dient der Akku des Elektrofahrzeugs als Speicher für das Haus oder alternativ für das öffentliche Stromnetz.  

Der Akku im Auto kann über den Tag mit Strom aus der PV-Anlage geladen werden, abends und nachts beliefert er mittels bidirektionalem Laden das Haus mit Strom. Seine Kapazität ist deutlich größer als die einer stationären Batterie und der Akku könnte das Haus theoretisch mehrere Tage versorgen. 

Diese Technologie wird als Vehicle-to-Home (V2H) bezeichnet. Ob sich V2H im Privathaushalt lohnt, ist von vielen Faktoren abhängig, so den Kosten für zusätzliche Messeinrichtungen oder den Strompreisen beim Be- und Entladen. 

Derzeit ist das E-Auto als Ersatz für den PV-Speicher ökonomisch keine sinnvolle Alternative, insbesondere wenn PV-Überschuss aus dem E-Auto ins Hausnetz fließt und das Fahrzeug später wieder mit Netzstrom geladen werden muss. 

Auch gibt es recht hohe Umwandlungsverluste beim Rückspeisen des Stroms vom Auto ins Hausnetz, was dieses Vorgehen aus ökologischen Gründen in Frage stellt. 

Auf der anderen Seite kann das E-Auto Strom an das Netz abgeben und damit einen Beitrag zur Stabilisierung des lokalen Stromnetzes leisten. Hier spricht man von Vehicle-to-Grid- (V2G) Technologie.

Für diese beiden, für die Energiewende wichtigen Technologien, sind geeignete Wandladestationen und Autos erforderlich, die miteinander bzw. mit dem Energiemanagementsystem im Haus und dem Stromnetz kommunizieren können. Eine Wallbox für bidirektionales Laden lädt und entlädt das Elektroauto mit Gleichstrom (DC), die Wandlung zu Wechselstrom erfolgt in der Wallbox und nicht, wie bei unidirektionalem Laden, im Auto. 

Die Herausforderung bei dieser Technologie liegt aktuell noch in der Definition von gemeinsamen Schnittstellen zur Kommunikation. Erst dann ist eine breite Anwendung zu erwarten. 

Auf dem Markt sind bereits Wallboxen zum bidirektionalen Laden verfügbar. Mit einem Preis von 3.000 Euro und mehr sind sie jedoch noch sehr teuer. Hinzu kommt, dass neben der Wallbox auch auch das E-Auto zum Laden in beide Richtungen in der Lage sein muss, damit die Vorteile der Technologie genutzt werden können. 

Auch rechtlich gibt es hier noch einige Aspekte zu klären, da das Auto durch das bidirektionale Laden zum Batteriespeicher wird und evtl. auch Netzdienstleistungen anbietet (Systemstabilität).