Forschende am Fachgebiet Elektromobilität und Leistungselektronik (EMLE) der TH Lübeck haben eine Schnellladetechnik für E-Autos entwickelt, die Fahrzeuge in wenigen Minuten voll aufladen kann. Je nach Modell sind bis zu 1.000 kW Ladeleistung möglich. Die EU und das Land Schleswig-Holstein fördern das Projekt mit insgesamt 2,5 Millionen Euro.
Hinter der Technologie stehen die Wissenschaftler Dr. Roland Tiedemann, Professor für Leistungselektronik, und sein Team um den wissenschaftlichen Mitarbeiter Clemens Kerssen. Ihr Ziel ist es, eine Ladestation technisch so zu entwerfen, dass mehrere Elektrofahrzeuge gleichzeitig und schnell geladen werden können. Zeitlich soll sich für die Nutzer dann nichts mehr von einem herkömmlichen Tankstellenstopp für Verbrenner unterscheiden.
Prototyp liegt vor
In einem grauen, circa 1,85 m großen Blechschrank im EMLE-Labor verbirgt sich der Prototyp FE-Alpha. Er ist bereits voll funktionsfähig und in der Lage, Fahrzeuge in wenigen Minuten aufzuladen. „FE-Alpha kann mit 100 kW den BMW i3 knapp unter einer halben Stunde laden“, berichtet Kerssen. „Aber wir sind auch lange nicht bei der Volllast.“
Wie schnell ein Auto vollgeladen ist, hänge dabei immer von seiner Größe ab, wie Tiedemann ergänzt: „Der Nissan Leaf zum Beispiel hat 40 kWh und wäre in vier Minuten geladen. Wenn die Batterien und Kabel dafür ausgelegt wären, dann könnten wir auch mit 1.000 kW Leistung laden.“ Das derzeitige Ziel der Forschenden ist, 400 kW zu erreichen. Das verrät auch ihr Projekttitel „Power 400“.
Pufferspeicher entlastet Stromnetz
Die Besonderheit des Lübecker Ladesystems liegt in einem Pufferspeicher, der Hand in Hand mit der Ladesäule arbeitet. Es handelt sich dabei um eine Batterie, die im Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT entwickelt wird. Tiedemann erklärt: „Den Pufferspeicher kann man sich vorstellen wie einen Stausee. Aus dem Stromnetz rieselt immer mehr Wasser hinein und füllt den Stausee auf. Wenn wir den Stausee öffnen, lädt das Auto auf.“
Diese Zwischenspeicherung entlastet das Stromnetz. Denn: „Wenn man 400 kW aus dem Netz an eine Ladesäule anschließt, dann gehen die Lichter aus“, gibt Tiedemann zu bedenken. Die dezentralen Speicher ließen sich laut den Forschern ebenfalls als dezentrale Energiespeisung für Industrieunternehmen und erneuerbare Energien nutzen.
Zehn Autos gleichzeitig laden
Die aktuellen 100 kW Ladeleistung des Prototypen sollen noch lange nicht das Ende der Fahnenstange sein. Die Idee der Forschenden ist, die Leistung ihres Ladesystems beliebig erhöhen zu können, auch wegen der Aufnahmekapazität der entwickelten Speichertechnologie in den E-Fahrzeugen. Im Projekt kooperieren deshalb Hersteller für Batteriezellen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen eng miteinander.
„In Power 400 arbeiten wir mit dem renommierten Fraunhofer ISIT, der FH Kiel, der Custom Cells Itzehoe und der Netz Lübeck GmbH zusammen“, zählt Tiedemann auf. Und das sei nur der Anfang. „Die Technik wird so erweitert, dass die Autos auch mit 1.000 kW geladen werden können. So könnten zehn Autos gleichzeitig laden, ohne das Versorgungsstromnetz zu destabilisieren.“
Aktuell entsteht auf dem Gelände von Netz Lübeck ein Testgebäude für Power 400. Die Technik soll dort vom Labor- auf Industriemaßstab gebracht und der breiten Öffentlichkeit präsentiert werden. Tiedemann sagt abschließend: „Power 400 ist ein wichtiger Schritt zur Dekarbonisierung des öffentlichen Verkehrssystems und damit ein Beitrag zum Klimaschutz.“
