Sichere Ladestationen durch technische Normen

Normenwerke sind ein unverzichtbares Hilfsmittel im Alltag eines jeden Unternehmens, das sich auf Hochleistungselektronik spezialisiert. Normen sind von eminenter Bedeutung, gerade wenn hohe Ströme im Spiel sind, wie es beim Laden von E-Autos der Fall ist. Der Eindruck, dass Normen etwas Statisches sind, täuscht. Denn gerade in einer jungen Branche wie der Elektromobilität, entwickeln sie sich fortwährend weiter.

Für Juice, das sich als eines der ersten Unternehmen auf dem Markt für mobile Ladestationen etabliert hat und seither marktführend ist, ist es nicht weniger als eine Selbstverständlichkeit, dass alle Geräte zu 100 % normkonform sind. Um der Konkurrenz stets einen Schritt voraus zu sein, ist es aber unerlässlich, konsequent weiterzudenken und zukünftige Anwendungsfälle und Entwicklungen vorwegzunehmen.

Normierung erfordert Praxiserfahrung und Weitblick

Juice setzt sich seit mehreren Jahren mit zwei Mitarbeitenden in Normierungsgremien dafür ein, dass Standards auch auf internationaler Ebene eingeführt werden. Christoph Erni, CEO und Gründer von Juice Technology, ist zusammen mit einem weiteren Experten Mitglied in den Normenkomitees auf nationaler und internationaler Ebene für die Standardisierung von Wandladestationen (IEC 61851) und für mobile Ladestationen (IEC 62752).

Beim Normungsprozess geht es darum, vorhandenes Wissen und Erkenntnisse aus der Praxis zu sammeln und zu kodifizieren. Auf dieser Basis sollen Produkte entstehen, die bei Konsumenten sicher funktionieren. Ein wichtiger Bestandteil sind folglich Minimalanforderungen an die Produktsicherheit. Im Falle von mobilen Ladestationen handelt es sich dabei vorwiegend um Vorgaben hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Sicherheit.

Die Normen müssen dabei so gestaltet sein, dass sie Sicherheit garantieren, gleichzeitig jedoch nicht zu restriktiv sind, damit sie die Produktentwicklung und den Fortschritt der Ladetechnik nicht ausbremsen. Ebenso wenig darf es darum gehen, die Anforderungen so spezifisch zu formulieren, dass nur Geräte eines bestimmten Herstellers sie erfüllen können, was potentielle Konkurrenten ausschließen und damit den Wettbewerb behindern würde.

Durch Kooperation zu harmonisierten Standards

Neue Normierungen orientieren sich häufig an bereits bestehenden, etablierten Normen. Das Vorbild für die Norm IEC 62752 ist beispielsweise die Standardisierung für mobile FI-Schutzeinrichtungen, wie sie etwa für Feuerwehrpumpen im Einsatz sind. In beiden Fällen geht es im Kern darum, ein Gerät zu betreiben, das eine hohe Leistungsaufnahme bei maximaler Sicherheit garantiert.

Wie eine Hochleistungspumpe muss auch die mobile Ladestation an jedem Anschluss einwandfrei funktionieren. Die Anforderungen an ein solches Gerät sollte man nicht zu unterschätzen. Schließlich ist in der Regel nicht bekannt, in welchem Zustand sich die vorhandene elektrische Installation befindet. Um die größtmögliche Sicherheit für Anwender und Gebäudeinfrastruktur zu gewährleisten, ist es deshalb unabdingbar, mögliche Fehlerquellen bereits bei der Entwicklung zu berücksichtigen – also auch externe, vom Fahrzeug oder vom Stromanschluss ausgehende. Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb muss eine Ladestation in der Lage sein, Störungen frühzeitig zu erkennen, anzuzeigen und gegebenenfalls abzufangen. Ebenfalls muss sie dem Umstand Rechnung tragen, dass sie nicht von Experten, sondern von Laien bedient wird. Normen müssen also dafür sorgen, dass Ladestationen den Alltagstest bestehen.

Die Arbeit der Normenkomitees hat sich in den vergangenen Jahren zunehmend professionalisiert. Die Vertreter haben inzwischen erkannt, wo die wesentlichen Herausforderungen liegen und arbeiten viel enger abgestimmt als in den Anfangszeiten der Branche. So hat man sich zum Beispiel darauf geeinigt, dass alle mobilen Ladestationen über proprietäre Adapter und eine automatische Adaptererkennung verfügen müssen. Dadurch kann die Ladestation erkennen, wie viel Strom das Auto maximal ziehen darf, was wiederum verhindert, dass es zu einer Überlastung der Zuleitung kommt. Das führt insgesamt zu einem höheren Sicherheitsniveau und zu einem besseren technischen Leistungsstandard.

Vertrauen schaffen durch unabhängige Kontrolle

Normen sind keine starren Gebilde. Gerade wenn sie Technologien betreffen, die sich so rasant entwickeln und verbreiten wie die E-Mobilität, müssen sie schrittweise angepasst werden, wie das folgende Beispiel veranschaulicht. Ein Bedürfnis, das mobile Ladestationen bedienen, ist das Laden an herkömmlichen Haushaltssteckdosen. Diese sind nicht unbedingt für Dauerbelastungen ausgelegt. Dennoch sollte diese Option Nutzern offenstehen, die zu Hause über keine Drehstromdose verfügen.

Eine Möglichkeit, um die Sicherheit vor Überhitzung der Hausinstallation zu gewährleisten, ist die Temperaturüberwachung im Haushaltsstecker. Diese technische Maßnahme würde das Sicherheitsniveau beträchtlich erhöhen, ist aber noch nicht als Norm für mobile Ladestationen vorgeschrieben. Da sie sich allerdings bewährt hat, wird sie bereits in Produkten einzelner Hersteller integriert. So verfügen beispielsweise alle Haushaltsadapter für den Juice Booster 2 und den Juice Booster 3 air über Juice Celsius, die aktive Temperaturüberwachung direkt an den Steckerpins. Dadurch kann eine Überhitzung der Hausinstallation gar nicht erst entstehen.

Hier zeigt sich exemplarisch, wie anwenderorientiertes, vorausschauendes Denken zu Lösungen führt, die sich bewähren und mit der Zeit sogar zur Norm werden. Das ist eine Strategie, die zunächst Ressourcen bindet, sich aber letztlich bewährt. Sie ist Teil des Unternehmensethos und eines hohen Verantwortungsbewusstseins gegenüber von Stakeholdern und Endkonsumenten.
Das Gleiche gilt übrigens auch für die Selbstdeklaration. Weil es keine Verpflichtung gibt, die Geräte von einer unabhängigen Kontrollinstanz prüfen zu lassen, ist jedes Unternehmen für die Einhaltung der Normen selbst verantwortlich. Europaweit ist indes für die Inverkehrsetzung lediglich eine sogenannte Konformitätserklärung erforderlich. Eine Überprüfung durch den TÜV, wie sie beim Juice Booster 2 durchgeführt wurde, ist nicht vorgeschrieben. Man muss davon ausgehen, dass erhebliche Unterschiede in den Standards bestehen, nach denen Unternehmen ihre Produkte selbst deklarieren. Viele Start-ups in der noch jungen Branche ziehen es vor, Ressourcen in die Entwicklung neuer Produkte und Funktionalitäten zu stecken und nehmen nur ungern die äußerst kostspielige und zeitaufwändige Hürde auf sich, ihre Produkte unabhängig überprüfen zu lassen. Das könnte zukünftig aber zu Problemen führen, je mehr Ladestationen ans Netz angeschlossen werden und möglicherweise Fehlerströme ins Netz zurückspeisen.

Normen als Antwort auf Cyberbedrohungen

Die Bedrohung durch Cyberangriffe ist mittlerweile ein großes Thema. Die Normungsarbeit beschränkt sich daher nicht mehr ausschließlich auf die Hardware, sondern erfasst auch die Software. Hier gibt es noch reichlich Handlungsbedarf. Ladestationen werden zunehmend smarter und müssen sich in bestehende Datennetze einbinden lassen. Der Trend zu mehr Interoperabilität zwischen Autos, Ladestationen, Energiemanagementsystemen und Netzbetreibern birgt jedoch ein wachsendes Ausfallrisiko.

Störungen in elektronischen Systemen können sich leicht über einzelne Teilbereiche hinaus ausbreiten. Immerhin ist jede Schnittstelle ein potenzielles Einfallstor für Cyberbedrohungen. Doch sowohl Stromnetze als auch Datennetze zählen zu den kritischen Infrastrukturen, die besonderer Schutzmaßnahmen bedürfen. Dabei geht es längst nicht mehr nur um die Bedrohung einzelner Institutionen und Unternehmen, sondern um ganze Regionen und Länder. Das einfachste Mittel dagegen ist die Prävention durch ein antizipierendes Risikomanagement in der Produktentwicklung.
Ein perfektes Zusammenspiel von Hardwaredesign und Softwarearchitektur ist fundamental, wobei der Sicherheitsaspekt von Beginn an, also bereits in der Konzeptions- und Entwicklungsphase fest verankert sein muss. Das fordert die Norm ISO/SAE 21434 „Road vehicles – Cybersecurity engineering“. Zwar wird die Infrastruktur außerhalb von Fahrzeugen im engeren Sinne nicht davon erfasst. Aber die Ladeinfrastruktur ist ein untrennbarer Teil der E-Fahrzeug-Infrastruktur und somit unmittelbar von der Norm betroffen. Die Methoden zur Optimierung der Cybersicherheit sind uneingeschränkt auch auf Ladestationen anwendbar. Schließlich müssen alle elektronischen Systeme, Komponenten, Software und alle externen Verbindungen geschützt werden. Dies betrifft auch das Cybersicherheitsmanagement in der gesamten Lieferkette.

Versteht man die E-Mobilität als Gesamtkonzept, bedeutet dies, dass Ladestationen den höchsten Standards der Automobilindustrie genügen müssen. Normen sind in diesem Zusammenhang nicht als unbequeme Vorschriften zu verstehen, sondern bieten Unternehmen die Möglichkeit, ihre Kompetenz nach außen zu demonstrieren.