Ladestationen an Autobahnen, in Parkhäusern und Logistikzentren müssen in Zukunft deutlich höhere Leistungen in kurzer Zeit bereitstellen. Während die durchschnittliche Ladeleistung eines Schnellladesystems für PKW bei 150 kW liegt, erreichen Busse, Vans und kleine LKW bereits bis zu 350 kW. Aufgrund des im Vergleich zum Tankvorgang längeren Ladevorgangs sind in Zukunft an einer Elektrotankstelle statt der üblichen acht Zapfsäulen etwa 15 bis 25 Ladepunkte erforderlich, um eine vergleichbare Fahrzeuganzahl in gleicher Zeit zu bedienen. Dies führt zu einem Leistungsbedarf von 1,5 bis 3,5 Megawatt, der nicht mehr über das Niederspannungsnetz gedeckt werden kann.
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Industriepartnern (Sumida Components & Modules, Infineon Technologies und AEG Powersolutions) im Projekt „MS-Tankstelle“ eine innovative Mittelspannungs-Systemtechnik für Schnellladestationen entwickelt. Diese ermöglicht Spitzenlasten von mehreren Megawatt. Durch den Einsatz von Siliziumkarbid-Halbleitern und die Erhöhung des Spannungsniveaus wird der Materialaufwand reduziert und die Kosten für Hochleistungs-Ladestationen gesenkt.
Das im Projekt entwickelte System setzt auf eine Mittelspannungsversorgung mit einem Gleichrichter auf 1500 VDC. Diese Spannungsebene ermöglicht höhere Leistungen bei gleicher Stromstärke, ohne dass der Kabelquerschnitt erhöht werden muss, was den Kupferverbrauch und die Installationskosten erheblich reduziert.
Das neue Konzept bietet zusätzlich eine volle Kompatibilität mit den in Europa gängigen Standards CCS1 und CCS2 (Combined Charging System) für Stromstärken bis 500 A und Spannungen bis 1000 V in Fahrzeugen. Darüber hinaus wird das Megawatt Charging System (MCS) unterstützt, das für größere Fahrzeuge und höhere Ladeleistungen entwickelt wurde. Hierfür ist eine zweite Variante des Umrichtersystems vorgesehen, die lediglich geringfügige Anpassungen erfordert. (oe)
