Fraunhofer ISE entwickelt Ladesystem für E-Lkw mit drei Megawatt Leistung

Solche hohen Leistungen sind für den Umstieg von Speditionen auf E-Lkw notwendig. Die Anlagen müssen nicht nur technisch dafür geeignet sein, sondern auch die Netzregeln einhalten.

Für den Umstieg des Güterverkehrs auf Elektromobilität ist eine entsprechende Ladeinfrastruktur notwendig. Hier geht es nicht nur um die passenden Standorte, um die Elektro-Lkw aufzuladen, sondern vor allem um eine hohe Ladeleistung. Denn die Fahrzeuge müssen innerhalb kurzer Zeit wieder verfügbar sein. Deshalb müssen die üppigen Batterien schnell geladen werden.

Um diese Herausforderung anzugehen, haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) zusammen mit MAN Truck & Bus und der TU München ein Ladesystem entwickelt, das einen Ladestrom von 3.000 Ampere erreicht. Damit werden künftig Ladesysteme mit einer Leistung von mehr als einem Megawatt möglich. Das ist bisher der Bereich, in dem sich das sogenannte Megawatt-Charging bewegt. Doch der Megawatt-Charging-Standard (MCS) gilt für Spannungen von 1.250 Volt und 3.000 Ampere. Damit sind Ladeleistungen von bis zu 3,75 Megawatt drin. „Damit wird es perspektivisch möglich, in etwa 10 bis 15 Minuten Energie für mehr als 400 Kilometer Reichweite nachzuladen“, ordnet Fabian Schweizer, Projektleiter beim Industriepartner MAN Truck & Bus, die Ergebnisse ein.

Megawatt-Laden für den Markt vorbereiten

Die Herausforderung sind neben den elektrischen auch die thermischen Belastungen eines Ladesystems bei solch hohen Strömen. Deshalb haben Forschungspartner von der TU München einen Prüfstand für Hochstromversuche aufgebaut, um das Laden von E-Lkw im Megawattbereich experimentell zu untersuchen. Dabei wurden sowohl einzelne Komponenten als auch der gesamte Ladepfad bei Strömen bis 3.000 Ampere getestet und hinsichtlich ihrer thermischen Tragfähigkeit bewertet.

Dabei hat sich bestätigt, dass die eingesetzten Systeme auch unter hohen elektrischen und thermischen Belastungen zuverlässig betrieben werden können. „Mit dem erfolgreichen Aufbau unseres Niedervolt-Prüfstands und dem Erreichen von 3.000 Ampere konnten wir einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Megawatt-Ladetechnologie leisten“, betont Malte Jaensch, Professor für nachhaltige mobile Antriebsströme an der TU München. „Damit schaffen wir eine wesentliche Grundlage, um das 3-Megawatt-Laden für den industriellen Einsatz vorzubereiten.“

Regelungsfestigkeit getestet

Die Forscher haben bei ihren Tests auch kurzzeitige Spannungseinbrüche simuliert. Dadurch konnten sie testen, ob alle regelungstechnischen Anforderungen der Netzanschlussbedingungen erfüllt werden. Das ist wichtig, da die entwickelte Lösung auch bidirektional laden kann. Das bedeutet, dass sie den Strom aus den Batterien der E-Lkw mit ebenso hoher Leistung bereitstellen kann.

Zudem werden große Verbraucher zunehmend zur Stabilisierung des Netzes genutzt. Dazu müssen sie jedoch alle regelungstechnischen Anforderungen erfüllen – nicht nur hinsichtlich der Kommunikation, sondern auch mit Blick auf die Steuerung. Da solche Anlagen in der Regel auch mit Speicher und Photovoltaikanlage im Megawattbereich errichtet werden, müssen sie als hybride Kraftwerke betrachtet werden und entsprechende Regularien erfüllen.