Sicherheitsaspekte beim Laden von Elektrofahrzeugen

F 107: Durchführung einer Risikoanalyse zur Untersuchung der Sicherheitsaspekte beim Laden von Elektrofahrzeugen

M. Vogt, St. Link, K. Ritzinger, E. Ablingyte, P. Reindl

68 S., 33 Abb., 47 Tab., ISBN 978-3-95606-185-1, 2016, EUR 16,50

Die Elektromobilität ist nicht erst seit dem Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung, der u.a. als Zielsetzung hat, dass eine Million Elektrofahrzeuge bis 2020 auf deutschen Straßen fahren sollen, ein allgegenwärtiges Thema. Der dritte Fortschrittsbericht der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) fordert den weiteren Ausbau des systemischen Ansatzes mit einer allumfänglichen Betrachtung aller Themen der Elektromobilität. Für die Sicherheit der Fahrzeuge hat die Automobilindustrie entsprechende Standards (ISO) geschaffen. Parallel hierzu hat der Gesetzgeber innerhalb neuer und bestehender Regelungen Anforderungen an die Typgenehmigung von Elektrofahrzeugen formuliert. Für ortsfeste Anlagen hat die Elektroindustrie über Jahrzehnte umfangreiche Richtlinien und Normenwerke (IEC/VDE/DIN EN) entwickelt. Gerade für das Laden eines Elektrofahrzeuges zeigt sich die Abhängigkeit zwischen diesen beiden, parallelen Welten. Das Gesamtsystem Elektrofahrzeug inklusive Ladesystem sowie die Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladesystem sind derzeit noch nicht vollständig als voneinander abhängige Systeme berücksichtigt. Um Personen- und Sachschäden beim Laden von Fahrzeugen zu vermeiden, ist es möglicherweise erforderlich, Anforderungen an die Sicherheit dieses Gesamtsystems zu definieren. Zu diesem Zweck beauftragte die Bundesanstalt für Straßenwesen die SGS-TÜV Saar GmbH, Competence Center Funktionale Sicherheit mit der Durchführung einer Risikoanalyse, mit dem Ziel die Sicherheitsaspekte beim Laden eines Elektrofahrzeuges zu untersuchen. Bisher nicht bzw. unzureichend betrachtete Gefährdungen während des Ladevorganges sollten aufgezeigt werden. Nötige Maßnahmen sollten definiert und punktuell mittels Tests validiert werden, um identifizierte Risiken auf ein ausreichend geringes Maß zu senken.
Im Kern wurde untersucht, welche potenziellen Risiken beim Laden eines Elektrofahrzeugs auftreten. Auf Basis einer Normenrecherche wurde die Frage beantwortet, an welchen Stellen normativer und gesetzlicher Handlungsbedarf besteht. Dazu wurden die nachfolgenden Schwerpunkte erarbeitet: Darstellung möglicher sicherheitskritischer Bedingungen beim Laden, Zuordnung der sicherheitskritischen Bedingungen zu den Subsystemen Infrastruktur, Kabel und Fahrzeug, Definition von Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit beim Laden, Aufzeigen der Zuständigkeiten für die Gewährleistung der Sicherheit,Offenlegung des regelungsseitigen Bedarfs.
Im ersten Schritt wurde eine Risikoanalyse durchgeführt, um die potenziellen Risiken beim Laden eines Elektrofahrzeugs aufzuzeigen. Die Risikoanalyse wurde zunächst ohne Berücksichtigung bereits normativ oder gesetzlich festgelegter Schutzmaßnahmen durchgeführt. Anschließend erfolgte eine iterative Weiterführung der Betrachtung der Risiken in zweierlei Hinsicht: Berücksichtigung existierender normativer und/ oder gesetzlicher Anforderungen, welche parallel zur Risikoanalyse recherchiert wurden, Beschreibung ergänzender technischer und/ oder organisatorischer Maßnahmen, um nicht abgedeckte Risiken weiter zu reduzieren.
Danach wurde eine erneute Beurteilung der Risiken vorgenommen, um aufzuzeigen, ob die vorhandenen bzw. neu definierten Maßnahmen in der Lage sind, das identifizierte Risiko in ausreichendem Maß zu reduzieren.
Generell zeigte sich im Rahmen der Risikoanalyse eine breite, durch Normen und Richtlinien bzw. gesetzlichen Regelungen, vorhandene Abdeckung der möglichen Risiken. Derzeit nicht abgedeckte Risiken konnten adressiert und wirksame Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen werden. Bei Umsetzung aller aufgezeigten Lösungsansätze bleiben somit keine relevanten Risiken offen. Jedoch zeigt sich auch, dass zu bestimmten Themen dringender Handlungsbedarf besteht.
Als Ergebnis ließ sich zu folgenden Punkten ein konkreter Handlungsbedarf ableiten: Als eines der Hauptrisiken wurde das Laden an einer haushaltsüblichen Schukosteckdose, ohne die Nutzung einer zusätzlichen in der Ladeleitung integrierten Schutzeinrichtung, identifiziert. Bei Ladeleitungen mit Schutzeinrichtung hängt deren Schutzwirkung nicht zuletzt von einer regelmäßigen technischen Überprüfung ab, Als relevant wurden weiterhin die elektromagnetischen Felder, die von einer Ladeleitung bei hohen Strömen ausgehen (zukünftige Schnellladesysteme), identifiziert, hier sind tiefergehende Untersuchungen erforderlich, Im Sinne der Risikominimierung sollte auch das maximal zulässige Gewicht der Ladegarnitur limitiert sein, Ergänzend zu den technischen Gefährdungen wurden auch Risiken, die sich durch die Bedienung ergeben, untersucht. Mit entsprechenden Hinweisen im Bedienungshandbuch des Elektrofahrzeuges kann hier bereits einigen möglichen Gefahren begegnet werden. Dies betrifft unter anderem die Handhabung der Ladegarnitur beim Laden im öffentlichen Raum. Aus den ermittelten, noch umzusetzenden Maßnahmen geht hervor, dass der derzeitige Stand der Normung und gesetzlichen Regelungen noch nicht vollkommen ausreichend ist, um alle ermittelten und aufgezeigten Risiken in ausreichendem Maße zu reduzieren. Aus den Ergebnissen der Studie wird aber auch deutlich, dass die Sicherheit nicht alleine von einem Teilsystem alleine, sondern vielmehr durch das sichere Zusammenwirken aller Teile, auch in Kombination mit dem Verhalten der Nutzer und partizipierender Personen, gewährleistet wird.