Lade-Infrastruktur für E-Bike-Akkus

In Fahrradabstellanlagen werden zunehmend auch Lademöglichkeiten für E-Bike-Akkus angeboten. Das macht insbeson­dere Sinn an touristischen POIs, Einkehr- und Unterkunftsstätten für Radtouristen sowie in betrieblichen Abstellanlagen für die Räder der Beschäftigten.

Die Auswahl und Installation einer fachgerechten Lade-Infrastruktur gestaltet sich aber nicht ganz trivial, da sehr unter­schied­liche Aspekte von Sicherheit und Nutzerfreundlichkeit zu berücksichtigen sind, die nicht ganz widerspruchsfrei erfüllbar sind. Die wichtigsten Anforderungen sind:

  • Brandschutz
  • Elektrosicherheit
  • akkufreundliche Temperaturgegebenheiten
  • Diebstahlschutz
  • Nutzerfreundlichkeit

Diese Aspekte werden ganz maßgeblich beeinflusst durch drei grundlegende Entscheidungen, und zwar zur Ladetech­no­logie, zur Bauart und zur Installationsumgebung (indoor/outdoor).

Systementscheidung zur Ladetechnologie

Die heute verbreitetsten Lösungen erfordern, dass die Nutzer ihr persönliches Ladegerät mitführen. Für die Nutzer bedeutet das zusätzliches Gepäckvolumen und Gewicht. Durch den ständigen Transport, mechanische Beanspruchungen (bis hin zu einem Fall) sowie durch Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Regen) verschleißt das Ladegerät und wird im schlimmsten Fall selbst zu einer elektrischen Gefahr oder steuert nicht mehr korrekt den Ladeverlauf, was ein erhöhtes Brandrisiko bedeutet. Ladegeräte sollte daher regelmäßig auf Beschädigungen geprüft werden, im Zweifelsfall von Experten. Bei betrieblichen Ladestationen kann der Arbeitgeber halbjährlich eine fachmännische Prüfung des Ladegeräts nach der DGUV-Vorschrift 3 verlangen, die aber nur die elektrische Sicherheit betrachtet.

Alle diese Nachteile werden vom zukünftigen Standard "energy bus" aus dem Weg geräumt. Dabei steht dem Nutzer ein Niedervolt-Anschluss mit integrierter Kommunikationsschnitt­stelle zur Verfügung. Der Anschluss an den Akku erfolgt über ein intelligentes Ladekabel, das dem "energy bus" die Information zusendet, um welchen zu ladenden Akkutyp es sich handelt. Damit stellt sich der "energy bus" automatisch auf die richtigen Ladeparameter für diesen Akkutyp ein. Der Nutzer muss also statt seines nur persönlichen Ladegerätes noch das spezifische intelli­gente Ladekabel für seinen Akkutyp mitführen. In einigen Radurlaubs­regionen (z. B. Tegernsee, Spessart) hat dieser Standard schon weite Verbreitung gefunden. Wo das Netz solcher Sta­tionen noch dünner ist, können die Radurlauber noch nicht auf die Mitführung ihres persönlichen Ladegeräts verzichten, allerdings werden hier oftmals die intelligenten Ladekabel leihweise angeboten. Besonders ideal ist das "energy bus"-Konzept auch für betriebliche Ladestationen, da den Nutzern hierbei die Ladetechnologie vor Ort definitiv bekannt ist, d. h. das persönliche Ladegerät mit Sicherheit zu Hause bleiben kann.

 

Energy-Bus-Ladestation

Bauart-Entscheidung

Im Wesentlichen werden die folgenden vier Bauarten unterschieden:

• Laden räumlich vom Parken getrennt

Ladeschliessfächer

Mit dieser Bauart wird Ladeinfrastruktur für eine Fahrradabstellanlage ohne Zuordnung zu bestimmten Stellplätzen kompakt an einer Stelle angeboten. Anlagen dieser Bauart bestehen üblicherweise aus einer matrixförmigen Anordnung mehrerer so genannter Ladeschließfächer, in die die Nutzer diebstahlgeschützt ihr persönliches Ladegerät und ihren Akku zum Laden einschließen können. Die Fächer bestehen in der Regel aus feuerhemmendem Stahlblech und enthalten je nach Modell eine oder zwei konventionelle 230V-Steckdosen pro Fach.

Vorteil: Durch die Trennung von Lademöglichkeiten und Stellplätzen wird verhindert, dass die Lademöglichkeiten von normalen Fahrrädern blockiert werden.

Nachteile: Im Fahrradrahmen verbaute Akkus können nicht oder nur schwerlich zum externen Laden entnommen werden und lassen sich daher in Anlagen dieser Bauart meistens nicht laden. Außerdem kommen vermehrt längliche Bauformen von Akkus auf den Markt, die häufig nicht mehr in die gängigen Fachgrößen hineinpassen.

• kombiniertes Laden und Parken ohne Fahrradhalterung

Ladestation ohne Fahrradhalterung

Anlagen dieser Bauart sind vornehmlich dazu bestimmt, einen oder mehrere Stellplätze vorhandener Fahrradabstellanlagen mit Ladeinfrastruktur nachzurüsten. Auch für Neuan­lagen kommt diese Bauart in Frage, um sie mit Fahrradhalterungen kombinieren zu können, die in dieser Kombination nicht aus einer Hand angeboten werden.

Anlagen dieser Bauart tatsächlich ohne geeignete Fahrradhalterungen zu betreiben, ist auf keinen Fall ratsam, da die E-Bikes dann in der Regel nicht ausreichend gegen Umstürzen oder Diebstahl geschützt sind. Diese Risiken machen bei den hochwertigen E-Bikes keinen Sinn. Verschärfend kommt hinzu, dass gerade die Akkus aus Brand­schutzgründen möglichst vor jedem Sturz bewahrt werden sollten.

• kombiniertes Laden und Parken mit Fahrradhalterung

Ladestation mit Fahrradhalterung

Bei dieser Bauart ist jeder Fahrradhalterung ein Ladepunkt zugeordnet - entweder ein Ladeschließfach oder ein energy-bus-Anschluss.

Bei Ladeschließfächern sollte darauf geachtet werden, dass die Schließfachtüren eine kleine Aussparung o. ä. aufweisen, damit ein Ladekabel ohne Quetschgefahr durch die verschlos­sene Tür zum Fahrrad geführt werden kann (Laden von im Rahmen einge­bauten Akkus).

Die integrierten Fahrradhalterungen sollten dem Fahrrad gute Standsicherheit und Dieb­stahl­schutz bieten. Daher sollten möglichst Modelle mit DIN79008-konformen Halterun­gen ausgewählt werden. Bei Reihenanlagen sollte ein Mindestabstand von 70 cm zwischen den Fahrrädern eingehalten werden, da die Nutzer zwischen die Fahrräder treten können müssen.

• kombiniertes Laden und Parken in einer Fahrradbox

Fahrradbox mit Lademöglichkeit

Diese Bauart ist insbesondere vorteilhaft

  • wenn die Anlage häufiger von Nutzern mit besonders hochwertigen E-Bikes in Anspruch genommen wird
  • im touristischen Bereich (touristische POIs, Gastronomie), wo Radtouristen ihre Räder auch gerne mitsamt den Packtaschen sicher einschließen und dabei gleichzeitig ihren Akku laden möchten.

Auch bei Fahrradboxen sollte auf Konformität mit der DIN-Norm 79008 geachtet werden, die unter anderem eine für die meisten Fahrräder ausreichende Breite und Höhe der Türöffnung vorschreibt. Eine zu kleine Fahrradbox, in die zahlreiche Fahrräder nicht hineinpassen, ist eine Fehlinvestition!

Entscheidung Installationsumgebung (indoor/outdoor)

Sehr weitreichende Auswirkungen auf Sicherheit und Nutzerfreundlichkeit hat auch die Entscheidung, ob die Anlage in einem Gebäude oder im Außenbereich aufgestellt wird. Außenanlagen sind zwar brandschutztechnisch sehr viel unkomplizierter als Innenanlagen, dafür sind sie umso unvorteilhafter für die Elektrosicherheit und die Sicherstellung akkufreundlicher Temperaturgegebenheiten.

Gemeinsame Anforderungen an alle Ausführungen von Lade-Infrastruktur

Die nachfolgenden Herausforderungen und Anforderungen gelten übergreifend für alle Ausführungen von Lade-Infrastruktur:

Brandrisiken

Moderne E-Bike-Akkus können heute ca. 600 Wattstunden Energie speichern und erlauben damit je nach Fahrge­wohn­heiten Reichweiten zwischen 50 und 150 Kilometern. Die Risiken eine solchen auf kleinem Raum gespeicherten Energiemenge werden heute durch intelligente Batterie­management-Elektronik weitestgehend beherrscht. Dennoch kann es in seltenen Fällen zu Bränden oder gar Explosionen kommen, insbesondere wenn ein Akku geladen wird

  • nach mechanischer Beschädigung z. B. durch Sturz
  • mit einem nicht-originalen Ladegerät
  • mit einem beschädigten Ladegerät
  • nach einer Tiefentladung

außerhalb des zulässigen Ladetemperaturbereichs (wird üblicherweise durch eine akkuinterne Temperatur­über­wachung verhindert)

So selten die Akku-Brände sind, so schwer beherrschbar sind sie aber auch. Mit Wasser und normalen Feuer­löschern lassen sie sich nicht löschen, sondern nur mit Sand oder mit einem speziellen Metallbrand-Löscher (Brand­klasse D).

Bei einem Akku-Brand entstehen giftige Gase, so dass sich Personen in Sicherheit bringen und das Löschen der Feuer­wehr überlassen sollten.

 

Brandschutz

Unter Brandschutzaspekten empfehlen sich Akku-Lade­stationen

  • im Außenbereich mit ausreichendem Abstand zu Gebäuden
  • in freistehenden Garagen
  • in feuersicher abgetrennten Räumen

Ladeschließfächer aus typischerweise 2 mm starkem Stahlblech bieten einen gewissen Brandschutz, wobei die Hersteller aber üblicherweise keine Feuerwiderstandsklasse garantieren.

Ladestationen dürfen in Gebäuden nicht im Bereich von Fluchtwegen installiert sein. In Zweifelsfällen sollte der vorbeugende Brandschutz der zuständigen Feuerwehr konsultiert werden.

Wenn sich ein schwerwiegendes Akkuproblem durch Rauch­entwicklung bemerkbar macht, kann meistens noch durch sofortiges Abschalten der Netzspannung Schlimmeres verhin­dert werden. Dazu sollte die Anlage über einen Notaus-Schalter oder -Taster verfügen, der in angemessener Entfer­nung zum Gefahrenbereich installiert sein sollte. In öffentlich zugänglichen Anlagen muss allerdings auch immer mit Übel­tätern gerechnet werden, die solche Notaus-Schalter mutwil­lig betätigen, so dass zusätzlich eine Meldeleuchte sinnvoll ist, die auf eine abgeschaltete Anlage aufmerksam macht.

Insbesondere in Hotels dürften in der Regel auch relativ leicht Systeme realisierbar sein, die beim Ansprechen des zugehö­rigen Rauchmelders automatisch die Netzspannung der Anlage abschalten.

Gefahren durch elektrischen Strom

Die E-Bike-Akkus selbst sind mit ihren heute typischen Spannungen bis ca. 50 V elektrisch ungefährlich für den Menschen. Gefahren durch elektrischen Strom können aber entstehen durch das Hantieren mit den Ladegeräten, die an 230 V Netzspannung angeschlossen werden. Unter den folgenden Umständen kann es zu Kriechströmen (Kribbeln in der Hand) bis hin zu lebensgefährlichen Stromschlägen kommen:

Durch den ständigen Transport, mechanische Beanspru­chungen (bis hin zu einem Fall) sowie durch Umweltein­flüsse verschleißt ein Ladegerät und kann im schlimmsten Fall seine Isolationseigenschaften verlieren.

Auch das Hantieren mit einem intakten Ladegerät kann zur Gefahr werden, wenn das Ladegerät und die Hände bei Regen an einem nicht überdachten Ladeschließfach nass werden.

Gerade in Hotels ist häufig zu beobachten, dass in den Fahrradabstellräumen zum Anschluss der Ladegeräte ein paar Steckdosenleisten ausgelegt sind. Nicht selten liegen sie einfach auf dem Erdboden und halten den Belastungen durch Darauftreten und Überfahren nicht unbedingt stand. Außerdem kann es gefährlich werden, wenn nach einem Regenguss das Wasser von der Kleidung von Neuan­kömm­lingen und von ihren Fahrrädern auf eine solche Steckdosenleiste abtropft.

 

Elektrosicherheit

Ladeschließfächer im Außenbereich sollten unbedingt eine großzügige Überdachung als Regenschutz aufweisen, damit die Ladegeräte beim Auspacken aus den Packtaschen bei Regen nicht nass werden.

Der gesamten 230V-Installation einer Lade-Infrastruktur sollte ein Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schalter) mit einem Bemessungsfehlerstrom von 10 mA oder höchstens 30 mA vorgeschaltet sein. Die Funktionsfähigkeit des FI-Schalters sollte mindestens halbjährlich mithilfe der Prüftaste getestet werden, dies kann durch Laien vorgenommen werden. Mindestens einmal pro Jahr ist eine fachmännische Prüfung durch eine Elektrofachkraft erforderlich.

Generell gilt: Die gesamte elektrische Installation einer Lade-Infrastruktur sollte nur von einer Fachkraft durchgeführt werden.

Temperaturprobleme

Was die Temperatur angeht, sind E-Bike-Akkus an­spruchs­volle kleine Diven. Daher geben alle Hersteller für die Lage­rung, für den Betrieb und für das Laden enge Tempe­ratur­grenzen vor, die im Interesse des Brand­schutzes und der Lebensdauer eingehalten werden sollten.

Die meisten Hersteller geben als Betriebstemperatur­bereich -10...+60 °C und als Lagertemperaturbereich 0...+30 °C oder 0...+40 °C an.

Für den Ladevorgang geben die Hersteller als zulässige Minimaltemperatur 0 °C oder +5 °C, als zulässige Maxi­mal­temperatur Werte zwischen +30 °C und +45 °C an. Bei Qualitätsakkus verhindert eine interne Temperatur­über­wachung den Ladevorgang, wenn die Akkutemperatur außerhalb dieser Grenzen liegt. Allgemein wird als ideale Ladetemperatur ca. +20 °C angegeben.

Kälte reduziert auch die Leistungsfähigkeit eines Akkus und die Reichweite. Bei winterlichen Temperaturen ist es daher ratsam, den bei Raumtemperatur geladenen und gelagerten Akku erst kurz vor Fahrtantritt in das E-Bike einzusetzen.

 

Akkufreundliche Temperaturgegebenheiten

Bei Lade-Infrastruktur im Außenbereich fällt die Sicherstel­lung der zulässigen Lager- und Lade-Temperaturbereiche nicht leicht.

Da derzeit keine beheizbaren Ladeschließfächer am Markt angeboten werden, kann damit ein Ladebetrieb bei Minus­temperaturen heute nicht gewährleistet werden. Für Lade-Infrastruktur an touristischen Zielen ist das in der Regel unkritisch, für Ladeangebote für den täglichen Arbeitsweg stellt es dagegen schon eine ärgerliche Einschränkung dar.

In Außenanlagen können durch Sonneneinstrahlung leicht die zulässigen maximalen Lade- und Lagertemperaturen über­schritten werden. Die Aufheizung durch Sonneneinstrahlung ist sehr stark abhängig von der Farbe der beschienenen Ober­fläche: Ein schwarzer Akku ist beim Laden am Fahrrad ebenso nachteilig wie dunklere Gehäusefarben von Lade­schließfächern oder Fahrradboxen (daran können auch kleine Lüftungsschlitze kaum etwas verbessern). Ideal sind weiße Gehäuseober­flächen und sehr helle Farben wie lichtgrau, die aber meist aus Gründen der Schmutzanfälligkeit kaum kata­log­mäßig angeboten werden.
Aus diesen Gründen sind Anlagenstandorte im Schatten von Ge­bäuden ideal, oder es bedarf einer konstruktiven Abschat­tung durch lichtabweisende Überdachung und Seitenwände.

Bei Lade-Infrastruktur im Innenbereich fällt die Sicherstellung akkufreundlicher Temperaturgegebenheiten weitaus leichter, aber auch hier ist auf die Nähe zu Heizquellen oder direkten Einfall von Sonnenlicht durch Fenster zu achten.

Diebstahlprobleme

E-Bikes und auch deren Akkus sind begehrte Diebesbeute! Daher müssen Fahrradabstellanlagen mit Lade-Infrastruk­tur den Rädern und Akkus gleichermaßen einen guten Diebstahlschutz bieten.

 

Diebstahlschutz

Für einen guten Diebstahlschutz sollten als Fahrradhalterun­gen mindestens Anlehn­bügel mit Knieholm (siehe auch Pro-und-Contra Anlehnbügel), besser noch Modelle nach DIN79008 Verwendung finden.

In Einkehr- und Übernachtungsstätten für Radtouristen sollten abschließbare Fahrradabstellräume oder Fahrradboxen (ebenfalls DIN79008-konform) angeboten werden.

Für die "energy bus"-Ladetechnologie wurde 2013 eine Kom­bi­nation aus universellem Fahrradschloss und intelligentem Ladekabel vorgestellt, das so genannte LadeSchlossKabel. Eine Einführung am Markt ist aber offensichtlich noch nicht erfolgt.

Nutzerärgernisse

Planungen für Fahrradabstellanlagen und auch für Lade-Infrastruktur werden oftmals von Personen durchgeführt, die selbst kaum Fahrrad fahren und somit nicht die Erfah­rung für nutzerfreundliche Anlagen mitbringen. Damit kann es leicht trotz allerbester Absichten zu Fehlplanungen kommen. Sinnvoll ist daher die Einbindung von Nutzern oder mit den Nutzeransprüchen vertrauten Experten, bei betrieblichen Abstell- und Ladeanlagen auch die des Betriebs-/Personalrates.

 

Nutzerfreundlichkeit

Bei der Bauart "Laden räumlich vom Parken" getrennt sollten die Fahrradstellplätze und die Ladestationen möglichst nicht weit voneinander entfernt sein. Das gilt ebenso für die Entfer­nung zu Schließfächern zum Einschließen des Reisegepäcks.

Bei Reihenanlagen der Bauart "kombiniertes Laden und Parken mit Fahrradhalterung" sollten Abstände von weniger als 70 cm zwischen den Fahrrädern vermieden werden, da die Nutzer zwischen die Fahrräder treten müssen, z. B. um das Ladeschließfach bedienen zu können. Eine Verdichtung auf kleinere Abstände zwischen den Fahrrädern durch Hoch-/ Tiefstellung macht daher bei solchen Anlagen keinen Sinn.

Gerade für die täglichen Arbeitswege per E-Bike ist es schon ein gewichtiger Aspekt von Nutzerfreundlichkeit, ob man sein persönliches Ladegerät "mitschleppen" muss oder nicht. In dieser Hinsicht vorteilhaft sind "energy bus"-Lösungen oder (bei betrieblichen Abstellanlagen) auch persönlich zugeord­nete Ladeschließfächer, in denen ein persönliches Ladegerät ständig verbleiben kann.

 

 

 

 


Produktfotos auf dieser Seite mit freundlicher Genehmigung der folgenden Firmen

  • E. ZIEGLER Metallbearbeitung AG
  • bike-energy, Hallein (Österreich)
  • Walter Solbach Metallbau GmbH

Damit die Informationen auf diesen Webseiten gut von den Suchmaschinen gefunden werden, werden neben den korrekten Fachbegriffen auch die umgangssprachlichen Begriffe Fahrradständer (für Fahrradhalterung bzw. Fahrradparker) oder Fahrradstand (für Fahrradabstellanlage) verwendet.