Die durchschnittliche Leistung eines Schnellladesystems für einen PKW liegt bei 150 Kilowatt, bei Bussen, Vans und kleinen LKW steigt sie bis auf derzeit 350 Kilowatt. Weil das elektrische Laden langsamer verläuft als der Tankvorgang, sind an Tankstellen in Zukunft statt acht Zapfsäulen etwa 15 bis 25 Ladepunkte nötig, um die gleiche Fahrzeuganzahl in gleicher Zeit zu bedienen.
Spannung von 1.500 Volt DC effizienter
Beim parallelen Schnellladen ruft die Elektrotankstelle etwa 1,5 bis 3,5 Megawatt Leistung ab. Damit können zukünftige Schnellladestationen nicht länger über das Niederspannungsnetz versorgt werden – selbst bei geringer Auslastung der Tankstelle würde die nötige Leistung 300 Kilowatt übersteigen. Auch die Verteilung innerhalb der Tankstelle oder des Parkhauses sollte nicht im Niederspannungsnetz erfolgen. Denn lange Kabelwege und die hohen Leistungen führen zu hohen Installationskosten und Verlusten in den Kabeln.
Energiebranche fordert weitere Konzentration auf Elektromobilität
Das im Projekt mit den Partnern Sumida Components & Modules, Infineon und AEG Powersolutions entwickelte System für Ladestationen setzt daher auf ein Mittelspannungsnetz. Es wird mit einem Gleichrichter auf einer Spannung von 1.500 Volt DC betrieben. Die höhere Spannungsebene führt zu einer höheren Leistung bei gleicher Stromstärke, ohne dass der Kabelquerschnitt größer werden muss. Der Wert von 1.500 Volt DC blidet die Grenze zur Niederspannung, oberhalb dieses Wertes gelten deshalb andere Normen. In Folgeprojekten ist geplant, die Spannung darüber hinaus zu steigern.
Netzanschlusskomponenten unabhängig dimensionieren
Ein galvanisch getrennter Wandler koppelt das Gleichstrom-Verteilnetz an die Fahrzeugbatterie und steuert die Schnellladung. Die Gleichstromwandler mit einer Leistung von je 175 Kilowatt sind so konzipiert, dass sie im System problemlos parallelgeschaltet werden können. Dieser modulare Ansatz erlaubt es, sowohl Ladestationen mit geringerer Leistung für PKW als auch Stationen mit größerer Leistung für LKW zu bauen.
SMA: neuer E-Charger lädt bis zu 50 Prozent schneller
Im Gegensatz zur heimischen Wallbox müssen Ladestationen hochgradig kompatibel für verschiedene Fahrzeugtypen sein. Das im Projekt entwickelte Konzept mit einem zentralen Gleichrichter und einer 1.500 Volt-DC-Verteilung hat den Vorteil, dass die Netzanschlusskomponenten unabhängiger von der Ladeelektronik dimensioniert und skaliert werden können. Der Materialbedarf an Leistungselektronik und Komponenten wie Kabeln und Transformatoren ist im Vergleich zu aktuellen Lösungen deutlich reduziert.
Laden mit CCS1, CCS2 und MCS-Standard
Für einen unkomplizierten Ladeprozess soll die Station mit den in Europa dominierenden Standards CCS1 und CCS2 voll kompatibel sein, also für Stromstärken bis 500 Ampere und eine Spannung bis 1.000 Volt in Fahrzeugen. Darüber hinaus soll das Konzept auch den MCS-Standard unterstützen. Für diesen ist eine zweite Umrichter-Variante geplant, für die lediglich einige Komponenten angepasst werden müssen. (nhp)
Weitere aktuelle News:
DIW Berlin: E-Lkw sind die Zukunft des grünen Güterverkehrs auf der Straße
Bidirektional Laden und Firmenflotten elektrifizieren: Unser Spezial zur Elektromobilität
