Normativa CEI EN 61851-1: was ist das und warum ist es wichtig

Die neue Version der Norm CEI EN 61851-1, die im September 2019 vom Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI) in Italien übernommen wurde und seit dem 5. Juli 2022 in Kraft ist, gibt wörtlich den internationalen Referenzstandard von 2017 EN 61851 (auch bekannt als IEC 61851) wieder, der von der International Electrotechnical Commission (IEC) erstellt wurde.  Die so konstituierte Norm regelt die europäischen Standards für das leitfähige Laden von Elektrofahrzeugen, mit Anwendungen in Straßenladeinfrastrukturen, an Bord und extern, für Wechselspannung (AC) bis zu 1000V und Gleichspannung (DC) bis zu 1500V. Das Dokument definiert die notwendigen Spezifikationen der Ladestation zur Interaktion mit dem Elektrofahrzeug während der Betankung und deckt Merkmale und Betriebsbedingungen der Ladeinfrastrukturen, Verbindungskomponenten zwischen der Versorgungsanlage und den Elektrofahrzeugen sowie allgemeine Anforderungen an die elektrische Sicherheit. Mit dem Wachstum des Elektrofahrzeugmarktes und der parallelen Verbreitung neuer Ladeinfrastrukturen, darunter fast 21.000, die bis 2025 in Italien erwartet werden, ist die Norm CEI EN 61851-1 immer aktueller und unerlässlich für ein bewusstes und sicheres Arbeiten. Schauen wir uns im Detail an, worum es geht. 

Ziele der Norm CEI EN 61851-1                   

Um Effizienz in Ladeinfrastrukturen zu gewährleisten, muss jedes System spezifische Anforderungen an Sicherheit und Konformität mit den geltenden Normen erfüllen: von der Planung, über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Wartung. In diesem Sinne arbeitet die Norm CEI EN 61851-1 daran, einen standardisierten Rahmen für das Laden von Elektrofahrzeugen zu bieten, um die Interoperabilität zu fördern. Das Elektro-Ökosystem besteht nämlich aus verschiedenen Akteuren, darunter Hersteller von Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastrukturen, Betreiber und Anbieter von E-Mobilitätsdiensten sowie EV-Fahrer. Jeder von ihnen muss nach standardisierten Protokollen mit den anderen kommunizieren können, um immer optimiertere Ladesysteme zu schaffen. 

Die Norm CEI EN 61851-1 arbeitet daher parallel zu anderen Normen der International Electrotechnical Commission, um die EV-Fahrer, Servicebetreiber und die Komponenten der Ladestationen zu schützen. Mit der Installation von Ladestationen im privaten Bereich (wie Garagen und gemeinschaftlichen Parkplätzen) und im öffentlichen Bereich (wie Parkplätzen, Tankstellen und Parkhäusern) kann jeder auf mit einer elektrischen Stromquelle verbundene Strukturen zugreifen. Nicht jeder ist sich jedoch der Risiken der Stromversorgung bewusst, insbesondere in Strukturen, die plötzlichen Wetterbedingungen ausgesetzt sind. Es ist daher entscheidend, dass die Ladeinfrastrukturen ordnungsgemäß installiert werden. 

Sicherheitsanforderungen

Das Ministerium der Feuerwehr definiert „ordnungsgemäß installiert“ als Ladeeinrichtungen für EVs, die mit der Norm CEI 64-8 Teil 7, Abschnitt 722 und den Normenreihen CEI EN 61851 und CEI EN 62196 übereinstimmen. Alle Komponenten internationaler Ladeinfrastrukturen müssen daher ordnungsgemäß geplant, installiert und gewartet werden. Laut Forschungen von Experten auf dem Gebiet der Elektrotechnik, einschließlich des CEI und Forscher der ENEA (Nationale Agentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung), unterliegen Elektrofahrzeuge nicht mehr den Bränden oder Explosionen traditioneller Fahrzeuge. Ebenso wie bei fossilen Brennstoff-Äquivalenten ist es für EVs ratsam, stets präventive Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. 

Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit von Bränden und Explosionen vermieden, und Anwender der Ladestationen sowie Sicherheitskräfte können gegebenenfalls den betroffenen Bereich evakuieren. Um elektrische Risiken zu verhindern, sollten öffentlich zugängliche Ladeinfrastrukturen wöchentliche Routinekontrollen durch den Betreiber der Anlage unterzogen werden. Darüber hinaus muss der Nutzer, der den Ladeservice in Anspruch nimmt, über leicht zugängliche und für die Verwendung geeignete tragbare Feuerlöscher für Anlagen oder Geräte unter Spannung verfügen. Ebenso sollte der EV-Fahrer schließlich im Besitz eines zugelassenen, effizienten Fahrzeugs sein, das gewartet wird. 

Technische Spezifikationen laut CEI EN 61851-1

Im Abschnitt 6.2 definiert die CEI EN 61851-1 vier Ladearten des EV an die Versorgungsanlage (Modus 1,2,3,4), die sich durch Leistungsstärke, Ladegeschwindigkeit und Anschlussart an die Ladeinfrastruktur unterscheiden. Während die ersten beiden Arten auf einen privaten, gemeinschaftlichen oder unternehmerischen Bereich abzielen, betreffen die letzten beiden vor allem das öffentliche Laden. Modus 3 (Standardleistungsladung) umfasst feste Wechselstrom-Ladestationen (AC), daher Ladestationen oder Wallboxen mit Control Pilot und Schutzsystem (PWM). Modus 4 (Hochleistungsladung) funktioniert hingegen mit Gleichstrom (DC), weshalb ein ein in die Ladestation integrierter Konverter benötigt wird, an den das EV-Ladekabel angeschlossen wird. Diese beiden Modi, die in der zu prüfenden Norm empfohlen werden, sehen ein System vor, das das Einfügen und Entfernen der Stecker verhindert, um unerwartete Stromunterbrechungen während des Ladevorgangs des EV zu vermeiden. Im Abschnitt 3 werden hingegen drei Verbindungsarten (A,B,C) definiert, basierend auf der unterschiedlichen Präsenz und Interaktion zwischen Verbindungskabel, mobilem Stecker und Stecker. Bei Ladung vom Typ C, also durch ein Verbindungskabel und einen permanent an die Versorgungsanlage befestigten mobilen Stecker, gilt die Pflicht zur Sichtkontrolle des Kabels, um eine sichere Betankung zu gewährleisten. Darüber hinaus muss die Isolation des Verbindungskabels verschleißfest sein, und wenn es mit einem Metallgeflecht ausgestattet ist, muss dieses geerdet sein. 

Die Norm CEI EN 61851-1 definiert auch die Spezifikationen für eine sichere Platzierung der mobilen Stecker. Diese müssen so nah wie möglich am Ruhepunkt des zu versorgenden EV angebracht sein, ohne auf Verlängerungen, ein zweites Stromkabel oder einen Adapter zurückzugreifen. Schließlich sollte jede feste Steckdose oder mobiler Stecker ein einziges Elektrofahrzeug versorgen. 

Installations- und Wartungsrichtlinien für Ladestationen

Vor der Nutzung einer Ladeinfrastruktur muss die Installation gemäß präzisen Sicherheitsnormen erfolgen. Zuerst müssen mögliche Interferenzrisiken zwischen der Ladestation und anderen Anlagen oder Ablagerungen potenziell entzündlicher Materialien bewertet werden. Die Ladestation sollte gemäß dem D. Lgs. 81/2008 außerhalb der klassifizierten Zonen platziert werden, die als Arbeitsbereiche verstanden werden, in denen wahrscheinlich das Vorhandensein von Gasen, Dämpfen oder entzündlichen Stäuben auftritt. Jede Ladestation muss dann die Anwesenheit von einer Not-Aus-Spule vorsehen, an einer gekennzeichneten und für die Rettungskräfte zugänglichen Position, um bei einem Notfall die elektrische Anlage von der Energiequelle trennen zu können. Wesentlich sind auch der Control Pilot, der den Ladestrom über die PWM-Technik regelt, und der Proximity Pilot, der dem Fahrzeug den Ladezustand mit einer bestimmten Ladung angibt. Diese Befehle gehören zu den obligatorischen Ausstattungen der Ladeinfrastrukturen gemäß der Norm CEI EN 61851-1. Das Dokument bietet so einen Überblick über die Klassen, zu denen die Elektrofahrzeuge gehören, und über die auf internationaler Ebene normativ geeigneten Lademodi. Ein funktionales und notwendiges Paket für eine grüne Mobilität der Zukunft.