ZERA und H-BRS patentieren mobile Funktionsprüfung für Ladesäulen

Rund 200.000 öffentliche Ladestationen gibt es laut Bundesnetzagentur in Deutschland, und jede einzelne muss regelmäßig korrekte Messwerte liefern. Das Messtechnik-Unternehmen ZERA aus Königswinter hat gemeinsam mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg eine patentierte Antwort auf eine der drängendsten Fragen der Ladeinfrastruktur gefunden. Der Besuch von NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubaur bei ZERA unterstreicht die Bedeutung dieser Innovation.

ZERA und H-BRS patentieren gemeinsam die Funktionsprüfung von Ladesäulen

Die Funktionsprüfung von Ladesäulen stellt Betreiber und Prüfdienstleister vor eine wachsende Herausforderung. Mit dem Ausbau der Ladeinfrastruktur steigt der Bedarf an zuverlässigen und effizienten Prüfmethoden vor Ort. ZERA GmbH hat zusammen mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg ein patentiertes Verfahren entwickelt, das die mobile metrologische Prüfung von Ladestationen grundlegend vereinfacht. Eine kompakte Einheit ersetzt dabei aufwendige bisherige Methoden und ermöglicht erstmals die Überprüfung der kompletten Ladekurve unter reproduzierbaren Bedingungen. NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubaur besuchte den ZERA-Standort in Königswinter, um sich persönlich von dieser Innovation zu überzeugen.

Rund 200.000 Ladesäulen und die Pflicht zur regelmäßigen Funktionsprüfung

Knapp 200.000 öffentlich zugängliche Ladesäulen verzeichnet die Bundesnetzagentur derzeit in Deutschland. Rund ein Viertel davon sind Schnellladepunkte mit einer Leistung von mehr als 22 kW. Die Ladeinfrastruktur wächst kontinuierlich, und mit jedem neuen Ladepunkt steigen auch die Anforderungen an eine regelmäßige und zuverlässige Funktionsprüfung.

Kommerziell genutzte Ladestationen unterliegen dem Mess- und Eichgesetz (MessEG). Wer Strom nach Kilowattstunden abrechnet, muss sicherstellen, dass die Messeinrichtung korrekt arbeitet. Nach acht Betriebsjahren läuft die Eichfrist ab und eine Nacheichung wird fällig. Die korrekte Erfassung der gelieferten Energie bildet die Grundlage für transparente Abrechnung und für das Vertrauen der Nutzer in die Elektromobilität.

Seit dem 1. Januar 2026 ist zudem eine kWh-genaue Erfassung der Ladeenergie steuerlich verpflichtend. Pauschale Erstattungsmodelle für das Laden von Dienstfahrzeugen sind nicht mehr zulässig. Damit gewinnt die regelmäßige Funktionsprüfung von Ladesäulen weiter an Bedeutung.

Eichrechtliche Anforderungen an Ladesäulen in Deutschland

Die rechtliche Grundlage bilden das MessEG, die Mess- und Eichverordnung (MessEV) sowie die Ladesäulenverordnung (LSV). Betreiber müssen dabei zwei unterschiedliche Prüfarten beachten. Die elektrische Sicherheitsprüfung nach DGUV V3 ist jährlich durchzuführen und prüft die Betriebssicherheit der Anlage. Die metrologische Funktionsprüfung hingegen betrifft die Genauigkeit der Messeinrichtung und ist an die Eichfrist von acht Jahren gebunden. Beide Prüfarten sind gesetzlich vorgeschrieben und ergänzen sich gegenseitig.

Bisherige Prüfverfahren und ihre praktischen Grenzen

Für eine aussagekräftige Funktionsprüfung muss die Ladesäule unter realen Bedingungen Strom abgeben. Das Prüfverfahren erfordert eine Last, die den erzeugten Strom aufnimmt und dabei die tatsächliche Ladeleistung simuliert. Bei einer DC-Schnellladesäule mit Leistungen von 50 kW und mehr stellt das erhebliche technische Anforderungen an das Prüfequipment. An genau diesem Punkt stießen bisherige Ansätze regelmäßig an ihre Grenzen.

In der Praxis griffen Prüfdienstleister bislang zu improvisierten Methoden. Manche schlossen einen Grill oder andere Widerstandslasten an die Ladesäule an, um den notwendigen Stromfluss herzustellen. Andere transportierten große Batteriespeicher per LKW zum jeweiligen Standort, was erheblichen logistischen Aufwand bedeutet. Beide Varianten sind kostenintensiv und liefern Ergebnisse, die nur eingeschränkt reproduzierbar sind. Für eine normgerechte metrologische Prüfung reicht das nicht aus.

Für die wiederkehrende Prüfung von Ladesäulen vor Ort fehlte bislang eine kompakte und effiziente Marktlösung. Bei einem Bestand von knapp 200.000 Ladepunkten mit steigender Tendenz wurde diese Lücke zunehmend kritisch. Wir haben diese Herausforderung aus unserer täglichen Arbeit in der Prüftechnik heraus erkannt und gezielt nach einer Lösung gesucht, die sowohl praktikabel als auch messtechnisch belastbar ist.

Das gemeinsam patentierte Prüfverfahren im Überblick

Gemeinsam mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) haben wir ein Verfahren entwickelt, das unter dem gemeinsamen Patent DE 10 2023 211 443 geschützt ist. Beide Partner sind als Anmelder eingetragen. Unser Geschäftsführer Horst Wächter beschreibt die Grundidee hinter der Zusammenarbeit. „Innovation entsteht besonders dort, wo Menschen mit unterschiedlichen Perspektiven zusammenkommen und gemeinsam an Lösungen arbeiten.“ Prof. Marco Jung, der an der H-BRS die Professur für Elektromobilität und Leistungselektronik innehat, leitete die Entwicklung auf Hochschulseite. Wir brachten unsere jahrzehntelange Messtechnik-Erfahrung und das Verständnis für die regulatorischen Anforderungen der Praxis ein.

Die Innovation basiert auf dem Einsatz moderner Leistungselektronik in kompakter Bauform. Alle Komponenten, die für eine vollständige Funktionsprüfung am Standort der Ladesäule erforderlich sind, vereint die mobile Einheit in einem transportablen Gehäuse.

Prof. Marco Jung ordnet die technische Leistung ein. „Prinzipiell kann durch unsere Erfindung die komplette Ladekurve überprüft werden.“ Bisherige Methoden konnten nur einzelne Messpunkte erfassen. Das patentierte Verfahren bildet erstmals den vollständigen Ladevorgang ab und schafft damit eine belastbare Grundlage für die metrologische Bewertung einer Ladesäule.

Kompakte Leistungselektronik mit Rückspeisung ins Stromnetz

Das Herzstück der Entwicklung bilden Leistungselektronik-Komponenten, die in einer transportablen Box untergebracht sind. Statt eines schweren Laboraufbaus oder eines LKW mit Batteriespeicher genügt eine kompakte Einheit, die sich vor Ort an jede Ladesäule anschließen lässt. Die vom Ladepunkt abgegebene Energie wird dabei nicht verschwendet, sondern kann wahlweise in Wärme umgewandelt oder ins Stromnetz zurückgespeist werden. Die Rückspeisung macht das Verfahren besonders energieeffizient und reduziert den ökologischen Fußabdruck jeder einzelnen Prüfung erheblich.

Reproduzierbare Prüfbedingungen für die komplette Ladekurve

Die patentierte Einheit ermöglicht die Funktionsprüfung unter exakt reproduzierbaren Bedingungen. Anders als bei improvisierten Methoden wird die komplette Ladekurve durchlaufen, nicht nur einzelne Messpunkte. Das gewährleistet die Vergleichbarkeit der Ergebnisse über verschiedene Prüfungen und Standorte hinweg. Für die metrologische Bewertung einer Ladesäule ist diese Reproduzierbarkeit entscheidend, denn nur so halten die Prüfergebnisse den Anforderungen des Eichrechts stand.

Die folgende Tabelle zeigt die Unterschiede zwischen bisherigen Prüfmethoden und dem patentierten Verfahren:

Besonders die Kombination aus Kompaktheit, vollständiger Ladekurvenprüfung und Energierückspeisung hebt das patentierte Verfahren klar von bestehenden Ansätzen ab.

Vom Praxisproblem bei ZERA zur patentierten Lösung

Wir kennen die Anforderungen an die Prüfung von Ladesäulen aus der täglichen Praxis. Seit über 100 Jahren entwickeln und produzieren wir Messtechnik am Standort Königswinter. Als sich zeigte, dass für die mobile Funktionsprüfung keine zufriedenstellende Lösung am Markt existierte, haben wir gezielt den Austausch mit der Wissenschaft gesucht. Die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg mit ihrem Forschungsschwerpunkt Elektromobilität war dafür der passende Partner.

Das Zentrum für Wissenschafts- und Technologietransfer (ZWT) der H-BRS brachte die richtigen Akteure zusammen. Dr. Simon Roth, Leiter des ZWT, beschreibt den Ausgangspunkt der Zusammenarbeit. „Gelingender Transfer beginnt oft mit der Vernetzung von Fragestellung und Expertise.“ Wir brachten unsere Messtechnik-Kompetenz und das Verständnis für regulatorische Anforderungen ein. Die H-BRS ergänzte mit ihrer Forschungsexpertise in Leistungselektronik unter Prof. Marco Jung.

Aus einem anfänglichen Austausch über ein konkretes Praxisproblem entstand eine gemeinsame Entwicklung, die im erteilten Patent mündete. Als mitarbeitergefühertes Unternehmen setzen wir bewusst auf solche Innovationspartnerschaften, um Lösungen direkt aus den Anforderungen der Praxis heraus zu entwickeln. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit zeigt, wie wirkungsvoll dieser Ansatz sein kann.

Wirtschaftsministerin Mona Neubaur besucht ZERA in Königswinter

Am 13. März 2026 besuchte NRW-Wirtschafts- und Klimaschutzministerin Mona Neubaur unseren Standort in Königswinter-Oberpleis. Der Besuch fand im Rahmen der NRW Innovation Tour 2026 statt, bei der Unternehmen vorgestellt werden, die gemeinsam mit Hochschulen Innovationen für nachhaltige Transformation umsetzen. Dass wir als eine der Stationen ausgewählt wurden, unterstreicht die Relevanz der Entwicklung über die Branche hinaus.

Ministerin Neubaur betonte bei ihrem Besuch die Bedeutung solcher Kooperationen. „Zukunft entsteht dort, wo Menschen Ideen in die Tat umsetzen. Und genau das erleben wir hier im Rheinland und im Bergischen Land.“ Prof. Marco Jung präsentierte der Ministerin die patentierte Prüftechnik vor Ort. Unser Geschäftsführer Horst Wächter empfing die Delegation am Firmenstandort und erläuterte die praktische Anwendung des Verfahrens.

Die Innovation Tour 2026 besuchte am selben Tag auch die Hottgenroth Software AG in Köln und die Poly-IQ GmbH in Overath. Alle drei Unternehmen verbindet, dass sie gemeinsam mit Hochschulen Innovationen zur Marktreife gebracht haben. Für uns ist der Ministerbesuch eine Bestätigung des eingeschlagenen Weges und ein Signal, dass die Verbindung von angewandter Forschung und mittelständischer Praxis auf Landesebene zunehmend Anerkennung findet.

ZERA als Innovationstreiber im Mittelstand

Das Patent für die mobile Funktionsprüfung von Ladesäulen ist kein Einzelfall. Es reiht sich in eine Innovationsgeschichte ein, die bis zur Gründung unseres Unternehmens 1920 durch Wilhelm Cremer zurückreicht. Vom ersten elektronischen Zählerprüfgerät mit einer Genauigkeit von 0,1% in den 1950er-Jahren über den ersten Komparator mit Digitaltechnologie und 0,01% Genauigkeit in den 1990ern bis hin zu den heutigen Prüfsystemen für die Elektromobilität haben wir die technologische Entwicklung der Prüftechnik stets aktiv mitgestaltet.

Prof. Johannes Steinhaus, Vizepräsident für Forschung und Transfer an der H-BRS, sieht in der Zusammenarbeit ein Musterbeispiel. „Wir verstehen uns als Innovationsmotor und Sparringspartner für die regionale Wirtschaft.“ Für uns ist die Kooperation mit Hochschulen ein bewährter Weg, wissenschaftliche Erkenntnisse in marktreife Produkte zu überführen. Unsere Produktionserfahrung und unser internationales Vertriebsnetz in über 70 Ländern bilden dabei die Brücke zwischen Forschungsergebnis und praktischer Anwendung.

Dieses Zusammenspiel aus angewandter Wissenschaft und industrieller Praxis schafft Lösungen, die vom ersten Tag an auf die Anforderungen des Marktes zugeschnitten sind.

Patentierung im Landesprogramm innovation2business.nrw

Die Patentierung wurde durch den Verbund innovation2business.nrw begleitet. Dieser Zusammenschluss von 27 NRW-Hochschulen arbeitet mit dem Dienstleister PROvendis zusammen und wird durch das NRW-Wirtschaftsministerium gefördert. Ziel des Programms ist es, Forschungsergebnisse aus Hochschulen in die Wirtschaft zu transferieren und Patentierungsprozesse zu unterstützen. Die Kooperation zwischen uns und der H-BRS gilt innerhalb des Programms als Erfolgsbeispiel für gelungenen Technologietransfer.

Prüftechnik von ZERA für die wachsende Ladeinfrastruktur

Das gemeinsam mit der H-BRS gehaltene Patent ergänzt unser bestehendes Portfolio für die Elektromobilität. Mit dem MTS310e für AC-Ladestationen, dem MTS780e für DC-Ladestationen und dem mobilen EMOB500 bieten wir bereits ein vollständiges Programm für die metrologische Prüfung von Ladeinfrastruktur. Stationäre Prüfstände für die Fertigung von Ladestationen runden das Angebot ab. Die patentierte mobile Funktionsprüfung schließt nun die letzte verbleibende Lücke im Feld.

Die Ladeinfrastruktur in Deutschland wächst weiter. Erste Wellen der 8-Jahres-Nacheichung stehen bevor, denn Ladestationen aus den Aufbaujahren 2018 und 2019 erreichen in Kürze ihre Eichfrist. Der Bedarf an effizienten Prüflösungen für die Elektromobilität wird in den kommenden Jahren erheblich steigen. Das patentierte Verfahren adressiert diesen wachsenden Markt mit einer praxiserprobten Lösung.

Unsere über 100 Jahre Erfahrung in der Messtechnik, unser DAkkS-akkreditiertes Kalibrierlabor und Partnerschaften in über 70 Ländern bilden das Fundament, auf dem diese Innovation aufbaut. Von der Beratung über die Entwicklung individueller Prüflösungen bis hin zur Schulung und Kalibrierung liefern wir den vollständigen Service aus einer Hand. Wenn Sie als Betreiber von Ladeinfrastruktur Fragen zur Funktionsprüfung haben, sprechen Sie uns gerne an.

Fazit

Mit der gemeinsam patentierten mobilen Funktionsprüfung haben wir zusammen mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg eine konkrete Antwort auf ein wachsendes Problem der Ladeinfrastruktur entwickelt. Die Kooperation zeigt, wie wir wissenschaftliche Expertise gezielt nutzen, um Innovationen aus der Praxis für die Praxis zu schaffen. Der Besuch von NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubaur im Rahmen der Innovation Tour 2026 bestätigt die Bedeutung dieser Entwicklung über unsere Branche hinaus. Für Betreiber von Ladestationen wird das patentierte Verfahren zur mobilen Funktionsprüfung in den kommenden Jahren zunehmend relevant.