Blitzladen von E-Lkw: NEFTON-Projekt steigert Ladestrom auf 3.000 Ampere

Bei NEFTON handelt es sich um ein 2021 angestoßenes Projekt zur Entwicklung von Ladeszenarien für schwere Batterie-Lkw auf Basis des Megawatt Charging Systems (MCS). Ging es anfänglich um das Megawattladen im bekannten Leistungsbereich, wurde das Vorhaben alsbald erweitert. In diesem Zuge hat das Konsortium inzwischen Ladeleistungen von bis zu 3 Megawatt in den Fokus genommen. Und genau diesen 3 Megawatt ist das Projektteam nun näher gekommen.

Wie MAN mitteilt, hat das Team „einen stabilen Ladestrom von 3.000 Ampere im Zusammenspiel von Fahrzeug und Prüfstandsinfrastruktur realisiert“. Zusätzlich soll die Versuchsreihe an Prüfständen der TU München sowie des Fraunhofer ISE Instituts in Freiburg belastbare Daten zu thermischem Verhalten, Schaltkomponenten, Kühlung und Sicherheitsarchitektur hervorgebracht haben. Alles Zutaten zu „einem Ladepfad, der künftig Ladeleistungen bis zu drei Megawatt ermöglichen könnte“, so der Münchner Nutzfahrzeugbauer. Damit rücke ein Szenario näher, in dem ein E-Truck in 10 bis 15 Minuten Energie für 400 km Reichweite nachladen kann.

Einige Teile müssen von Grund auf neu konzipiert werden

Die Herausforderung bei hohen Ladeströmen erläutert das Konsortium wie folgt: „Bei Ladevorgängen mit einem Megawatt nutzt das Fahrzeug eine Betriebsspannung von circa 800 Volt und einen Strom von 1.250 Ampere. Soll aber im Bereich von drei Megawatt gearbeitet werden, sind es bei 800 Volt schon ganze 3.000 Ampere. Um solche Werte zu realisieren, ist bei einigen Komponenten ein vollständiger Wechsel der Technologie notwendig.“ Beispielsweise lassen sich elektrische Ströme jenseits der 2000 Ampere im Automobilbereich nicht mehr durch klassische Kabel transportieren.

Um Ladeleistungen im Megawattbereich zu erreichen, wurden im Projekt denn auch zentrale Komponenten neu ausgelegt. So optimierten die Partner den Strompfad mit Blick auf minimale elektrische Widerstände, da hohe Ströme erhebliche Wärmeverluste erzeugen. Und: Die Flüssigkühlung von Kabeln, Steckern und Verteilereinheiten wurde so ausgelegt, dass alle Bauteile im zulässigen Temperaturbereich arbeiten. Schütze und Abschaltvorrichtungen haben die Teilnehmer zudem für die hohen Schaltleistungen angepasst. Bei alledem wurde natürlich die fahrzeugseitige Integration mitgedacht, allen voran mit Blick auf die Installation, das Gewicht und die Sicherheit.

Wer sich fragt, ob solche Ladeleistungen künftig im Straßengüterverkehr überhaupt gebraucht werden, erhält von den Projektteilnehmern folgende Antwort: „Dieser Fortschritt kann dann eine Rolle spielen, wenn in der gesetzlich vorgeschriebenen Lenkzeitpause nicht geladen werden kann. Auch Transportaufgaben, die aufgrund der Einsatzplanung ohne Übernachtladung beginnen, profitieren von sehr hohen Ladeleistungen, weil der Lkw schnell wieder fahren kann.“ Darüber hinaus entstehen laut den Verantwortlichen in Einsätzen mit Zwei-Fahrer-Teams  Situationen, in denen Standzeiten möglichst kurzgehalten werden müssen. Und: „Perspektivisch eröffnet sich zudem die Möglichkeit, Batteriegrößen zu reduzieren, wenn extrem schnelle Zwischenladungen mehrfach täglich realisierbar sind.“

Dass die 3.000 Ampere möglich sind, hat NEFTON also jetzt auf dem Prüfstand gezeigt. Damit Ladeleistungen von deutlich mehr als einem Megawatt zukünftig aber wirklich Realität werden können, müsste zunächst eine neue Generation von Batteriesystemen entwickelt werden. Und zwar eine, die speziell auf hohe Ladeleistungen ausgelegt ist: „Zellchemie, Moduldesign und elektrische Verschaltung müssten dahingehend optimiert werden, hohe Ströme effizient aufzunehmen und zu verarbeiten. Auch auf Seiten der Infrastruktur wären Anpassungen notwendig.“

MAN-Mutter Traton will an dem Thema dranbleiben

Kurzfristig wird das Megawattladen in diesem Leistungsbereich also nicht kommen. MAN-Mutter Traton gibt jedoch schon einmal an, nach Projektabschluss die Arbeiten an der Technologie fortzusetzen: „Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Weiterentwicklung seriennaher Hochstromladepfade sowie in Untersuchungen zu bidirektionalen Funktionen und MCS-Laden mit bis zu 3.000 Ampere ein“, heißt es dazu aus der Konzernzentrale.

Das Konsortium des NEFTON-Projekts besteht aus MAN Truck & Bus, AVL, der Technischen Universität München, dem Fraunhofer-Institut ISE, Prettl Electronics Automotive, der Forschungsstelle für Energiewirtschaft sowie der Technischen Hochschule Deggendorf. Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und vom Projektträger DLR begleitet.

Die Abkürzung NEFTON steht übrigens für „Nutzfahrzeugelektrifizierung für Transportsektor-optimierte Netzanbindung“. Simpler ausgedrückt: Die Projektteilnehmer feilen seit 2021 an einem Fundament, damit E-Lkw nicht nur langsam über Nacht, sondern auch tagsüber bei kurzen Stopps mit hohen Ladeleistungen aufgeladen werden können.

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