FastCharge: Prototyp für superschnelles Laden

FastCharge: Prototyp für superschnelles Laden

Ein Ladesäulen-Prototyp soll die Wartezeiten beim Stromtanken verkürzen. Noch sind Elektroautos aber von dessen Ladegeschwindigkeit überfordert.

Laden | Von Angela Schmid |

In weniger als drei Minuten 100 Kilometer Reichweite laden: Bisher ist das für die meisten Fahrer von Elektroautos ein Traum - jetzt wird es möglich. Die erste Ultra-Schnellladetechnologie, die das schafft, wurde in Jettingen-Scheppach, in der Nähe der A8 zwischen Ulm und Augsburg auf einem Autohof aufgestellt. Die Ladeleistung des Fastchargers von bis zu 450 Kilowatt (kW) ist dreimal so hoch wie die der bisherigen Gleichstrom (DC)-Schnellladestationen, bei denen 150 kW meist die Spitze der Geschwindigkeit darstellt.

Noch ist die Säule allerdings ein Prototyp, an der Elektro-Forschungsfahrzeuge von BMW und Porsche hängen und demonstrieren, dass 15 Minuten für einen Ladevorgang von 10 auf 80 Prozent (State of Charge/SOC) praktisch möglich sind. Teslas Supercharger brauchen dafür fast doppelt so lange. Diese gibt es dafür schon in Serie.

Entwickelt wurde die neue Highspeed-Säule in einem dreijährigen Projekt von einem Industriekonsortium, zu dem die Autohersteller BMW und Porsche, Ladesäulenbetreiber Allego, Technikspezialist Phoenix Contact E-Mobility und Siemens gehören.

Temperaturmanagement und ein gekühltes Ladekabel

Die Ladezeit von Elektrofahrzeugen wird entscheidend von Strom und Spannung bestimmt: Je höher Volt- und Amperezahl, desto schneller füllt sich der Energiespeicher. Beides kann jedoch nicht beliebig gesteigert werden. Das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur mit 7,8 Millionen Euro gefördert Projekt FastCharge erforscht daher die technischen und physikalischen Grenzen aller beim Laden betroffenen Komponenten und Systeme - im Fahrzeug und bei der Infrastruktur.

Die heutigen DC-Schnellladestationen für Elektroautos arbeiten mit einer Spannung von rund 400 Volt. Damit erreichen sie Ladezeiten von 40 bis 80 Minuten für eine Reichweite von 400 Kilometern. Der Ultra-Charger schafft dagegen eine 900-Volt-Spannung und 500 Ampere Stromstärke. Notwendig ist dafür eine intelligente Ladestrategie wie eine genaue Vorkonditionierung der Speichertemperatur bei Ladestart, ein Temperaturmanagement während des Ladevorgangs und ein perfekt abgestimmtes Profil der Ladeleistung über die gesamte Zeit.

Ein weiteres Problem im Hochvoltbereich ist die entstehende Hitze. Um diese zu verhindern, entwickelte Phoenix Contact ein gekühltes HPC-Ladekabel (High Power Charging), das einen kleineren Querschnitt ermöglicht und sich ähnlich wie Tankschläuche handhaben lässt. Als Kühlflüssigkeit wird ein umweltfreundliches Wasser-Glykol-Gemisch verwendet. Der halboffene Kühlkreislauf macht die Wartung im Gegensatz zu hermetisch geschlossenen Systemen, die mit Öl arbeiten, gleichzeitig einfacher.

Autos sind der Ladegeschwindigkeit noch nicht gewachsen

Ihre Leistung kann die Highspeed-Säule vorerst allerdings nicht ausspielen, denn es gibt noch keine Elektroautos, die so schnell laden können. Selbst beim Porsche Taycan liegt die Grenze des Machbaren bei 350 kW. Der für das Projekt modifizierte Porsche Panamera schaffte immerhin als erstes Auto eine initiale Ladeleistung von 400 kW.

Die Ultra-Schnellladestation, die kostenlos genutzt werden kann, lädt daher auch E-Autos mit gängigen 400-Volt-Batteriesystemen. Der von Siemens entwickelt Lade-Controller sorgt dafür, dass sich die Leistung automatisch anpasst, sodass verschiedene Elektroautos sogar simultan geladen werden können. Verwendet wird der weitverbreitete CCS-Stecker der Typ-2-Variante.

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