Charge Point Operator

Thumb — Schaltkasten eines Park-&-Charge-Standortes 2009

Ladenetze

Elektrofahrzeuge hatten zur Markteinführung keine besondere Infrastruktur zum Laden benötigt, sondern verließen sich für das Aufladen auf Anschlüsse aus dem Niederspannungsnetz, meist an der Wohnstätte des Nutzers. Um längere Reisen zu ermöglichen, muss man den Zugang zu Stromanschlüssen technisch ermöglichen und die Abrechnung klären.

Pionier ist hier Park & Charge, dessen Pilotprojekt in der Schweiz ins Jahr 1992 datiert. Anbieter von Ladepunkten waren hier meist Privathaushalte, die die Bereitstellung von Ladevorgängen untereinander tauschen wollten. Zugang wurde durch Gleichschließung an den Wandladestationen ermöglicht, und die Abrechnung konnte mit einer Kasse des Vertrauens erfolgen. Innerhalb kurzer Zeit versammelte das Projekt über hundert Anbieter, und die Einführung einer Rechtsform zum Betrieb wurde notwendig, in Deutschland in Form eines eingetragenen Vereins. Zur Vereinfachung der Abrechnung lobt dieser einen Pauschaltarif aus, der in einer Beitragsperiode die Energiekosten abdeckt (flat rate). Die Standorte der Ladepunkte werden dabei in einer Datenbank erfasst, dem LEMnet. Bis 2007 umfasste diese 600 Einträge in der Schweiz, Deutschland, Österreich, Holland und Italien.

In Kalifornien ging die Entwicklung von einem Unternehmen aus, das Wandladestationen entwickelt und verkauft hat. Chargepoint wurde 2007 gegründet und bot Privathaushalten an, die installierten Ladepunkte als öffentliche Ladestation zu betreiben. Die Firma bemühte sich auch, Verbrauchermärkte zur Installation von Ladepunkten zu gewinnen. Verzeichnet wurden die Standorte in Karten, die unabhängig von Enthusiasten 2009 angefangen wurde, um private Angebote von Ladezugängen zu überprüfen (ChargeMap, PlugShare). Die Daten wurden mit dem Aufkommen von Smartphones (ab 2013) in eine ChargePoint App übernommen.

Schnellladen

Die weitere Entwicklung folgt dann entsprechend der ersten Ladennetze mit Schnellladern in Kalifornien. In Japan hatte man die Möglichkeit eines schnelleren Ladens mit Gleichstrom erforscht, woraus 2010 das CHAdeMO-Konsortium entstand. Die typischen Chademo-Ladesäulen mit 50 kW Gleichstrom wurde prägend für den Begriff Schnellladen (englisch fast charge) dieser Zeit. Die kalifornische Luftreinheiltungskomission (CARB) förderte den Aufbau dieser Schnelllader mit dem Ziel eines West Coast Electric Highway, bei dem Gleichstrom-Ladepunkte alle 25 bis 50 Meilen von Kanada über Oregon und Kalifornien bis Mexiko bereitgestellt werden. Das erste Konzept benennt noch speziell den Nissan Leaf und Mitsubishi iMiEV, die damit unterstützt werden.^[1] Dieses erste Schnellladenetz wurde 2013 fertiggestellt.^[2] Bei der Inbetriebnahme war das Laden kostenlos.^[3]

Tesla griff die Idee eines Ladenetzes an Fernstraßen auf. Mit dem ersten Modell von Tesla 2012 begann gleichzeitig die Einrichtung von Standorten für die Tesla Supercharger. Während die Chademo-Standorte oft einzelne Ladesäulen waren, die einen Gebäudeanschluss mit 125 oder 250 A des Energieversorgers nutzten, wurden die Supercharger meist als Ladeparks mit sechs bis zehn Ladensäulen eingerichtet, die von einer separat aufgestellten Konverterstation versorgt werden, die häufig Anschluss ans Mittelspannungsnetz des Energieversorgers haben. Dies wurde stilprägend für Standorte an Autobahnen. Schon die ersten Ladesäulen in diesen Ladeparks erreichten 90 kW, ab 2013 dann 120 kW und später 145 kW. Das Tesla-Navigationssystem übernahm für eine geplante Reise nun auch die Planung der notwendigen Ladestopps. Auch hier waren in den ersten Jahren die Ladevorgänge kostenlos und vom Kaufpreis pauschal abgedeckt - der Zugang wurde durch einen eigenen Tesla-Stecker abgesichert, über den elektronisch ein Tesla-Fahrzeug identifiziert wurde.

Während bei Chademo und Tesla die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation noch über einen integrierten CAN-Bus erfolgte, entwickelte man in den USA und der EU ein PLC-Verfahren, das ab 2011 als Combined Charging System standardisiert wird. Die damit errichteten Ladestationen verwendeten für den Zugang NFC-RFID-Karten, die zu dieser Zeit aus den ÖPNV-Netzen für die Abrechnung gut bekannt waren. Die Errichtung von Ladenetzen wurde, dem Beispiel Teslas folgend, von den Fahrzeugherstellern vorangetrieben.

Mobilitätsanbieter

Die hohen Investitionskosten für ein Schnellladenetz führten dazu, dass Fahrzeughersteller ihre eigenen Ladesäulen in einen herstellerübergreifenden Verbund einbrachten und zusätzlich über Kooperationen mit anderen Ladenetzen den Zugang zu Drittanbietern ermöglichen, selbst aber eine einheitliche Abrechnung übernehmen. Mit der Ablösung vom Hersteller kam es zur Herausbildung von Mobilitätsanbietern, anfänglich als hundertprozentige Tochter der Hersteller. Beim Roaming kann man die Stationen anderer Anbieter nutzen, analog zur Nutzung von Mobilfunk in anderen Ländern. Die Errichtung von Ladestationen wurde dann zum eigenen Geschäft, das unabhängig von den Fahrzeugherstellern betrieben wird. Der Zugang ist nicht mehr an die Fahrzeuge der Gründungsmitglieder der Gesellschaft gegründet.

Technisch verbreitete sich damit der Ansatz des Open Charge Point Protocols (OCPP) zur Leistungsabrechnung. Begründet wurde dies 2011, 2018 wurde das Protokoll in Version 2.0 neu implementiert, 2023 kam die Identifikation der Fahrzeuge hinzu, sowie die detaillierte Überwachung des Belegtstatus. Die Begriffe CPO und eMSP entstammen direkt dieser Spezifikation und sind in den allgemeinen Sprachgebrauch gewandert, um Ladesäulenbetreiber und Tarifanbieter in der Wertschöpfungskette zu beschreiben.^[4]

Die verschiedenen Mobilitätsanbieter haben anfänglich Laden im Roaming noch direkt untereinander abgerechnet. Zur Vereinfachung hat ElaadNL 2014 die Platform e-clearing.net gegründet, die auch ein offenes Protokoll für die Abrechnung erarbeiten sollte (OCHP). Im August 2020 wurde das Geschäft in eine GmbH überführt, und die Plattform erlaubte im März 2024 den Zugang zu 100.000 Ladepunkten.^[5] Hubject wurde 2012 von einem Konsortium deutscher Firmen gegründet (BMW Group, Bosch, EnBW, Enel X, E.ON, Mercedes-Benz, Siemens, Volkswagen) und bündelte deren Angebote an Ladesäulen. Im März 2023 ermöglichten sie den Zugang zu 400.000 Ladepunkten.^[6] Dabei binden sich über OCPI and die Partner der internationalen EV Roaming Foundation. Zumindest bei der Identifizierung der Elektrofahrzeuge kooperieren e-Clearing und Hubject über Plug&Charge, dass ursprünglich ein universitäres Forschungsnetz ist, das 2011 gegründet wurde.^[7] Eine ähnliche Lösung wird von der französischen Firma Gireve angeboten.

Identifikation

Die Identifizierung der Fahrzeuge über das Ladekabel macht Ladekarten dann überflüssig. Das Fahrzeug wird stattdessen bei einem Ladedienst registriert, der mit einem oder mehreren Mobilitätsanbietern verbunden ist. Voraussetzung ist, dass Fahrzeug und Ladestation das Protokoll unterstützen - neben den proprietären Protokollen der Supercharger und von Autocharge (FastNed, EnBW) wurde ab 2021 eine herstellerübergreifende Norm in ISO 15118-20 definiert, die nach der leitenden Organisation als Plug & Charge bezeichnet wird. In Europa wurde dies zuerst in den Schnelladenetzen von Ionity und Aral übernommen.^[8] Seit Sommer 2023 bieten einige Fahrzeughersteller die Registrierung bei Mobilitätsanbietern an.^[9]

Die Verbreitung von Ladediensten ermöglichte eine Marktaufteilung in einige große Anbieter mit kostenpflichtigen Basistarifen. Die staatlichen Regulierer reagierten darauf mit der Vorgabe, dass Laden auch ohne Registrierung möglich sein muss, das Ad-Hoc-Laden. Seit April 2024 müssen öffentliche neue Ladestationen in Deutschland Zahlungen mittels Debit- oder Kreditkarte ermöglichen (ursprünglich für 2023 geplant, aber dann verschoben bis zur gleichartigen EU-Regelung). Damit sind separate Ladekarten nicht mehr erforderlich. Soweit kein Bankterminal am Standort integriert ist, kann auch ein QR-Code genutzt werden, über den eine Online-Bezahlvorgang gestartet werden kann. Die Ladestationsbetreiber bieten dafür einen Ad-Hoc-Tarif an, der über einen eigenen Mobilitätsanbieter abgerechnet wird.^[10]^[11]

Ladesäulenverordnung

Da die Reichweitenangst bei batterieelektrischen Fahrzeugen den Umstieg zu emissionsfreiem Verkehr behindert, sind die Regierungen bestrebt, mittels Subventionen eine Flächendeckung von öffentlichen Ladepunkten zu erreichen. Die CPO sind demgemäß verpflichtet, alle Ladepunkt in eine Datenbank zu melden. In Deutschland wurde dies mit der Verordnung über technische Mindestanforderungen an den sicheren und interoperablen Aufbau und Betrieb von öffentlich zugänglichen Ladepunkten für elektrisch betriebene Fahrzeuge von 2016 umgesetzt.

Diese Meldung nach LSV 2016 beschreibt nur die Existenz eines Ladepunktes mit einer Reihe von technischen Parametern. Die Betriebsbereitschaft lässt sich aus der öffentlich einsehbaren Datenbank nicht ablesen. Dieses ist jedoch für die Mobilitätsanbieter ein Kriterium um Reiserouten automatisiert planen zu können. Die CPO und Mobilitätsanbieter erweitern hierzu die technischen Protokolle. Die Regulierer schreiben mit der LSV 2023 für neue Ladesäulen ab dem 1. Juli 2023 vor, dass diese über eine standardisierte Schnittstelle verfügen, um dynamische Daten wie Betriebsbereitschaft und Belegstatus zu übermitteln.

Ultrafast Charging

Die Mobilitätsanbieter erkannten im Vertrieb, dass insbesondere Geschäftsreisende an besonders kurzen Ladestopps interessiert sind. Die Begleitstudie zu Ultra-E ab 2016 nennt einen Wert unter 20 Minuten.^[12]^[13]^[14] Porsche war mit dem Taycan von 2019 der erster Hersteller, der mit einer Bordnetzspannung von 800 Volt auch die doppelte Ladegeschwindigkeit der HPC-Lader nutzen konnte. Die Fahrzeughersteller gründeten 2017 auch einen CPO, der entsprechende Schnelllader in den wichtigen europäischen Korridoren bereitstellt, und dabei durchgehend 350 kW Ladeleistung zusichert. Ende 2021 hatte Ionity das ursprüngliche Ziel von 400 Stationen in 18 Länder erreicht. Mit Ionna wird ab 2024 ein ähnlicher Ausbau in Nordamerika angestrebt.

Für den Betrieb von Lastkraftwagen sind noch höhere Ladeleistungen angestrebt. Die bisherigen 350 kW reichen zum Nachladen der halben Akkugröße in der verpflichtenden 45-min-Ruhezeit. Zusätzlich zur Erhöhung der Spannung wird hier eine höhere Amperezahl gefordert, und die Ladeplätze müssen für die langen Fahrzeuge anders gestaltet sein. Die Fahrzeughersteller haben in Europa dafür 2022 den CPO Milence gegründet. Die EU fördert den Aufbau und stellt einheitliche Anforderungen an die Standorte.

Die Vertriebsstrukturen für diese Hochleistungsslader erlaubten, den Ladestrom zum doppelten Strompreis im Einkauf und darüber hinaus zu verkaufen (Wucher).^[15] Die CPO-Aggregatoren unterliegen hier der Beobachtung durch die Wettbewerbsbehörden.^[16]