Mit dem Elektroauto lange Strecken in den Urlaub zu fahren, bedeutete bisher oft: längere Aufenthalte an Raststätten oder Tankstellen, um das Fahrzeug zu laden. Verbunden damit war für viele vielleicht auch die Sorge, auf Reisen keine Ladestation in Reichweite zu haben und gar mit einer leeren Batterie stehen zu bleiben. Doch lange Ladezeiten und weite Strecken bis zur nächsten Station sollen bald der Vergangenheit angehören. Denn Firmen wie ef cooling treiben mit ihren Innovationen die Zukunft der Elektromobilität voran und sorgen dafür, dass sie immer bequemer und alltagstauglicher wird. Nicht nur bei Autos – Schiffe und Fähren schippern bereits elektrisch, Flugzeuge könnten in nicht allzu ferner Zukunft dazukommen. Auch in der Logistik, bei LKWs, tut sich einiges bei der Leistung und Reichweite.
High Power Charging (HPC)
High Power Charging (HPC) ist eine Technologie, die Ladeleistungen von 150 kW bis über 350 kW ermöglicht. Das erlaubt bis zu dreimal kürzere Ladezeiten im Vergleich zu herkömmlichen Schnellladestationen. So kann ein Elektrofahrzeug an einer HPC-Ladestation in etwa 15 bis 30 Minuten zu 80 Prozent geladen werden. Je nach Modell bedeutet das eine durchschnittliche Reichweite von 300 Kilometern. Um eine HPC-Station zu nutzen, muss das Elektrofahrzeug DC-ladefähig sein und einen CCS-Anschluss haben. DC bedeutet „direct current“ und steht für das Schnellladen mit Gleichstrom.
„Das Ziel ist es, E-Autos künftig noch schneller als bisher – in knapp 10 Minuten – auf mindestens 80 Prozent zu laden. Und Elektro-LKWs sollen während eines Stopps von 40 Minuten auf die vollen 800 bis 900 Kilometer Reichweite gebracht werden“, erklärt Daniel Bärtschi, Geschäftsführer von ef cooling, die Vision. „Um das zu erreichen, braucht es heute schon mehr leistungsfähige HPC-Ladestationen.“ Das Schweizer Unternehmen hat knapp 70 Angestellte und spezialisiert sich mit seinen Wärmetauschern für flüssigkeitsgekühlte Kabel unter anderem auf die effiziente Kühlung von solchen Ladestationen. Daniel Bärtschi erklärt: „Ungefähr 95 Prozent unserer Wärmetauscher gehen ins Ausland, vor allem auf den asiatischen Markt und in die USA. Elektrofahrzeuge sind dort bereits viel verbreiteter als in Europa. Aber mit effizienten und schnellen Technologien können wir das auch bei uns erreichen, davon bin ich überzeugt.“

Effiziente Kühlung für anspruchsvolle Elektromobilität
ebm‑papst bietet Kühllösungen für alle Elektro-Ladestationen und Anlagen rund um das Laden von Elektrofahrzeugen.
Wärmetauscher für flüssigkeitsgekühlte Ladekabel
Die Herausforderung bei HPC-Ladestationen besteht vor allem in einer Überhitzung der Ladesäule bei Hochbetrieb. Um ein Elektrofahrzeug schneller aufzuladen, sind höhere Ladeströme erforderlich. Während des Ladevorgangs entsteht durch einen höheren Strom aber auch mehr Wärme, die von der Ladestation abgeführt werden muss. Die Spannung kann dabei bis zu 920 V erreichen. Auch die ganzjährigen Wetterbedingungen, denen die HPC-Ladestationen ausgesetzt sind, machen den Vorgang nicht leichter. Egal ob im Schnee bei – 10 oder in der brühenden Sonne bei + 50 Grad Celsius, die Ladesäule muss aus dem Ruhezustand jederzeit die komplette Leistung zur Verfügung stellen.
2017 startete ef cooling im Auftrag eines Ladesäulen-Herstellers mit der Entwicklung eines Prototypen, um die Verfügbarkeit und Effizienz der HPC-Stationen sicherzustellen. „Die Kühlung des Kabels erfolgt durch ein Öl, das im Ladekabel zirkuliert und die Kupferleitungen kühlt“, erklärt Bärtschi das Konzept. „Dieses Öl darf eine maximale Temperatur von 30 Grad erreichen. Für den Wärmetauscher, der das sicherstellt, braucht es also eine absolut zuverlässige Lösung.“ ef cooling machte sich auf die Suche nach einem passenden Kompaktlüfter. „Ohne den Wärmetauscher funktioniert die Ölkühlung nicht - und damit die ganze HPC-Ladestation“, betont Daniel Bärtschi. „Deswegen war die Wahl des Kompaktlüfters ein entscheidender Teil des Prototyps.“
Cooles Ladekabel dank Kompaktlüftern

Der Kupferstrang des Ladekabels ist von einem Mantel umgeben. Darin fließt das Öl als Kühlmedium von einer Pumpe befördert hin und her. Erst zum Stecker des Kabels, und wenn es sich aufgewärmt hat, zurück zum Wärmetauscher. Der kühlt das Öl durch drei kompakte Lüfter von ebm-papst herunter. Sie geben die Wärme an die Umgebung ab. „Je wärmer die Außentemperatur, desto schwerer wird es, das Kabel zu kühlen“, erklärt Daniel Bärtschi. „Daher haben wir uns für einen sehr leistungsfähigen und robusten Kompaktlüfter entschieden.“ Da die HPC-Ladestationen überall auf der Welt zum Einsatz kommen, war es ef cooling wichtig, dass die Lüfter Umwelteinflüssen wie extreme Hitze oder Kälte problemlos standhalten. Samuel Schlittler, Vertriebsmitarbeiter bei ebm-papst Schweiz, erklärt: „Deswegen wählten wir für die HPC-Ladestationen Lüfter mit IP68-Schutz aus. Die Kompaktlüfter sind dadurch beständig gegen Spritzwasser, Salznebel oder andere Wettereinflüsse.“
Mit viel Schweiß und Kopfarbeit
Neben den technischen Anforderungen spielte aber auch das Design der Ladesäule eine große Rolle. Dem Hersteller der HPC-Ladestationen war das Aussehen nämlich ebenso wichtig wie das Innenleben. „Die Ladesäule sollte schlanker und höher werden – dadurch büßten wir einigen Platz für den Wärmetauscher ein. Plötzlich waren die Einbaumaße zu eng und wir mussten uns etwas neues überlegen“, sagt Daniel Bärtschi.
„Am Ende sind auch wir, wie ebm-papst, ein Zulieferer und setzen die Wünsche unserer Kunden bestmöglich um.“ Also entwickelte ef cooling eine neue Einheit, bei der der Wärmetauscher und die Pumpen-Einheit getrennt voneinander funktionieren. „Das war wirklich eine große Ingenieursleistung. Sogar intern gab es kritische Stimmen, ob das überhaupt möglich ist“, erinnert sich Daniel Bärtschi. „Doch uns wurde schnell klar, dass wir da etwas bauen, das nicht jeder auf dem Markt kann.“

Ohne den Wärmetauscher funktioniert die Ölkühlung nicht – und damit die ganze HPC-Ladestation.
Daniel Bärtschi, Geschäftsführer ef cooling Ernst H. Furrer AG
Zuverlässige Zulieferer zählen
Bei einer so hochtechnischen und speziellen Lösung sind zuverlässige Zulieferer wichtig. „Uns war in diesem Projekt besonders der Mensch hinter dem Produkt wichtig. Wir wollten einen kompetenten Ansprechpartner, der uns hilft, wenn ein Problem entsteht“, hebt Bärtschi hervor. „Da haben wir in ebm-papst einen tollen Partner gefunden.“ Weiter erklärt er: „Neben dem technischen Highend-Produkt waren es vor allem die Bemühungen von ebm-papst, trotz der schwierigen Corona-Zeit die Mengen an Kompaktlüftern zuverlässig zu liefern. Das ist für mich definitiv ein zusätzliches Qualitätsmerkmal.“ Samuel Schlittler von ebm-papst erinnert sich: „Wir lieferten im vergangenen Jahr zu Spitzenzeiten ganze 1.200 Kompaktlüfter pro Woche an ef cooling. Damit wurden insgesamt 400 Kühleinheiten wöchentlich ausgestattet.“
Seit 2019 läuft das Projekt nun kontinuierlich – doch es bleibt spannend: Bisher hatte jeder Elektrofahrzeug-Hersteller einen eigenen Stecker für HPC-Ladesäulen. Nach jahrelangen Unsicherheiten erfolgt jetzt eine globale Anpassung auf den einheitlichen NACS-Standard-Stecker. Es bleibt abzuwarten, wo die Reise der E-Mobilität noch hin geht: auch Flugzeuge, Fähren oder gar Containerschiffe könnten sich in Zukunft elektrisch um den Globus bewegen.
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