© Timo Müller

Cool laden: ef cooling bringt die Power für High Power Char­ging

Elek­tro­fahr­zeuge so schnell laden wie Autos tanken: Diese Vision wird immer mehr zur Realität, dank Firmen wie die ef cooling Ernst H. Furrer AG. Mit ihren flüs­sig­keits­ge­kühlten Kabeln und Wärme­tau­schern sorgen sie für die Power in High Power Char­ging Lade­sta­tionen. Robuste, wetter­be­stän­dige Kompakt­lüfter helfen dabei.


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 Wärme­tau­scher sorgt dafür, dass die Kühl­flüs­sig­keit nie mehr als 30 Grad Celsius erreicht. (Grafik | Timo Müller)

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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