Um dieses Ziel zu erreichen, wollen die Partner im Nefton-Forschungsprojekt unter anderem einen Prüfstand bauen, der alle Komponenten vom Ladestecker bis zum Akku im Fahrzeug abbilden soll. Das gesamte Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert, beteiligt sind unter anderem die Technische Universität München (TUM) als Projektleiter und MAN Truck and Bus.
Ein Megawatt an Leistung reicht nicht
Ein Ziel des Projekts sind künftig gerade einmal 15 Minuten Ladezeit für einen Akku, wie die TUM weiter mitteilt. „Eine Verdreifachung des Ladestroms verringert auch die Ladezeit unter idealen Bedingungen um den Faktor drei. Lkw lassen sich somit auch während des Beladevorgangs an der Rampe des Warenlagers wieder aufladen. Das spart den zusätzlichen Ladestopp“, erklärt Maximilian Zähringer, Projektleiter auf Seiten der TUM.
Bis 2024 rechnen die Forschenden des Konsortiums mit Ladeleistungen von bis zu einem Megawatt im Realbetrieb. Damit ließe sich der Akku eines Lkw während der vorgeschriebenen Lenkpause der Fahrer von 45 Minuten vollständig aufladen. So würden je nach Modell, Akkukapazität und Fahrstil zwischen 300 und 500 Kilometer Fahrstrecke möglich.
„Ein Megawatt Ladeleistung lassen sich schon gut mit den Fahrzeugen und der Ladetechnik in naher Zukunft umsetzen, das wird jedoch für eine schnelle Integration der batterieelektrischen Nutzfahrzeuge im großen Maßstab nicht reichen“, so Markus Lienkamp vom Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik an der TUM.
„Bei drei Megawatt erreichen wir Ladezeiten von etwa 15 Minuten, sodass ein Zwischenladen kaum noch zu Einschränkungen führen wird. Technologisch gesehen betreten wir hier allerdings völliges Neuland.“
Auswirkungen auf Fahrzeug und Technik auf dem Prüfstand
Bei Ladevorgängen mit einem Megawatt nutzt das Fahrzeug selbst eine Betriebsspannung von circa 800 Volt und einen Strom von 1250 Ampere, wie die Uni weiter ausführt. Soll aber im Bereich von drei Megawatt gearbeitet werden, sind es bei 800 Volt schon 3000 Ampere. Um solche Werte zu realisieren, ist bei einigen Komponenten ein vollständiger Wechsel der Technologie notwendig.
Wie umfangreich dieser Prozess gestaltet werden muss, und in welchen Bereichen neue Ansätze ihre Anwendung finden, soll der neue Teststand der TUM zeigen. Unter anderem wird die Art der Absicherung im Falle einer Störung mit dem Forschungsprojekt untersucht. Bislang wird hier mit mechanischen Schaltern gearbeitet, die den Stromkreis im Notfall trennen können. Im Bereich von drei Megawatt Ladeleistung reichen solche Schalter aber nicht mehr aus.
„Das Laden mit drei Megawatt hat direkte Auswirkungen auf das Fahrzeug, die Ladetechnik und das gesamte Stromnetz. Wir werden für viele Komponenten entlang des Ladepfads neue Technologien einsetzen. In einigen Bereichen wissen wir heute noch gar nicht, wie diese aussehen werden. Hier bietet der neue Prüfstand ideale Bedingungen für die Entwicklung und Optimierung“, sagt Malte Jaensch vom Lehrstuhl für Nachhaltige Mobile Antriebssysteme der TUM.
Nur ein weiterer Schritt im Projekt
Seit 2021 wird mit dem Projekt an einem Ansatz für batterieelektrische Lkw geforscht. Bislang stand die Entwicklung eines Gesamtsystems im Vordergrund, das auf Basis des Megawatt Charging System-Standards (MCS) funktioniert. Es besteht aus den Fahrzeugkomponenten und der Ladetechnik bis ein Megawatt Ladeleistung. Die bereits erforschten Ansätze sollen nun mit der nächsten Stufe des Projekts weiterentwickelt werden, so die TUM.