23.04.2020 - 12:47

US-Forscher testen bidirektionales, induktives Ladesystem

Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums haben erfolgreich ein bidirektionales, induktives Ladesystem an einem PHEV-Lieferfahrzeug von UPS entwickelt und eingesetzt. Die Bidirektionalität war nicht die einzige Besonderheit in dem Versuch.

In dem Test lud das ORNL-System mit bis zu 20 kW über einen Luftspalt von elf Zoll (28 cm) mit einem Wirkungsgrad von über 92 Prozent. Der Demonstrationstest fand zwar schon am 27. Februar statt, wurde aber erst jetzt von dem Institut in einer Mittelung öffentlich gemacht. Der Akku des mittelgroßen Transporters fasst 60 kWh, ein Ladevorgang würde also rund drei Stunden dauern. Mit dem serienmäßigen Onboard-Lader für das kabelgebundene Laden würde der Vorgang zwischen fünf und sechs Stunden dauern, so die Forscher.

Beeindruckender als die Ladeleistung ist jedoch der Abstand der beiden Spulen: Mit 28 Zentimeter können auch Fahrzeuge mit höherer Bodenfreiheit geladen werden, ohne dass sich die Ladeplatte des Fahrzeugs absenken bzw. die Platte auf der Infrastrukturseite anheben muss, um den Luftspalt zu minimieren.

Neu ist auch die Bidirektionalität des Systems. Somit kann die Fahrzeugbatterie auch als Netzpuffer verwendet werden. Laut dem ORNL entspricht die verwendete Technologie „vollständig den Qualitätsstandards für Netzstrom“. Zumindest in den USA könnte das Fahrzeug so einfach in das Netz eingebunden werden.

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Für Flottenbetreiber könnte sich so auch ein Vorteil bei der flexiblen Nutzung von vor Ort erzeugtem Ökostrom, etwa über Solarmodule, ergeben. „Wenn Sie die Technologie auf eine Flotte von 50 LKW skalieren, erhalten Sie einen Energiespeicher im Megawatt-Maßstab“, sagte Omer Onar, Projektleiter beim ORNL. Die Technologie „stellt eine integrierte, ganzheitliche Lösung für die Fahrzeugelektrifizierung dar, die auch das Smart Grid der nächsten Generation weiterentwickelt“, fügte Onar hinzu. So soll das bidirektionale Laden vor allem bequemer und einfacher werden.

Die Technologie soll nun im Rahmen des Projekts weiteren Tests und Analysen unterzogen werden. Auch UPS sieht in den gewonnenen Erkenntnissen wichtige Learnings für die Elektrifizierung der Zustell-Flotten. „Dieses Projekt zeigt innovative Möglichkeiten zur Nutzung des Fahrzeugbatteriespeichers im Flottenmaßstab, um das Fahrzeug anzutreiben, unsere Einrichtungen widerstandsfähiger zu machen und das Netz zu unterstützen“, sagte Mike Whitlatch, Vice President für die Beschaffung bei dem Logistiker.

Forscher des Oak-Ridge-Labors hatten erstmals 2016 ein drahtloses 20-kW-Ladesystem für einen E-Pkw demonstriert. Die Technik wurde seitdem auf eine Ladeleistung von 120 Kilowatt skaliert – jedoch bei einem deutlich kleineren Luftspalt als in dem Versuch mit dem UPS-Lieferwagen.
ornl.gov

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2 Kommentare zu “US-Forscher testen bidirektionales, induktives Ladesystem

  1. alupo

    Das sind erstaunlich gute Wirkungsgrade, insbesondere bei diesem Luftspalt.

    Dennoch ist das induktive Laden weit weg von einer Einsatzmöglichkeit, denn auch bei nur 22 kW Ladeleistung fallen bei 92% Wirkungsgrad immer noch 1,76 kW Verlustleistung an.

    Wenn man bedenkt, dass ein haushaltsübliches elektrisches Zusatzheizgerät mit 2 kW nur minimal mehr Hitze erzeugt ist das doch eine nennenswert abzuführende Energiemenge.

    Wenn ältere Leser sich noch daran erinnern wie heiß eine 100 W Glühbirne mit ca. 95 W Abhitze wurde, kann sich auch jeder Laie vorstellen, welches technisches Problem der Wärmeabfuhr und damit der Brandvorkehrung daraus resultiert. Von der erhöhten Stromrechnung ganz abgesehen. Und erst recht von den Umweltaspekten aufgrund der gesteigerten Strommenge.

    Es wird auch in Zukunft eine Anwendung für Spezialfälle werden, aber niemals eine Alternative zum Kabel, das auf dieser Strecke incl. Stecker/Buchse locker 99% Wirkungsgrad erreicht.

    Und nach der im Auto befindlichen Sekundärspule beim induktiven Laden (zusätzliches Gewicht, Kupferverbrauch) hat man erst einmal auch nur AC am Spulenausgang, d.h. einen ACDC Wandler zum eigentlichen Laden und zur Einstellung der Ladekurve über die variable Ladespannung des Laders zum Laden des Akkus bedarf es weiterhin.

  2. Adrian Seiler-Brunner

    Bei UPS sehe ich nur Wechselakkus für die Fahrzeuge.
    Jedes Fahrzeug besitzt 2 Akkus. Eine Batterie wird durch den Tag mit Solarstrom vom eigenen Dach geladen und der andere liefert den Strom für das Ausliefern der Pakete.
    Das Wechseln der Akkus erfolgt mit einem Palettenrolli von Hand. Einfacher geht es nicht.

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23.04.2020 12:47