Elek­tro­mo­bi­lität spielt eine entschei­dende Rolle für einen nach­hal­ti­geren Alltag. Aktuell dauert es mit herkömm­li­chen Lade­sta­tionen aber noch länger ein Elek­tro­auto aufzu­laden, als ein Auto mit Verbren­nungs­motor zu tanken. Die Lade­zeit vari­iert dabei zudem abhängig von der jewei­ligen Lade­sta­tion: In klei­neren Ortschaften, die an das lokale Strom­netz ange­schlossen sind, reicht die verfüg­bare Kapa­zität der Netze oft nicht für Laden in minu­ten­schnelle aus. Denn diese befinden sich im soge­nannten Nieder­span­nungs­be­reich. Mittel- und Hoch­span­nungs­netze hingegen, die häufig in Indus­trie­ge­bieten oder in der Nähe von Auto­bahnen anliegen, ermög­li­chen soge­nannte High Power Char­ging Stationen für möglichst schnelles Laden in hohen Leis­tungs­be­rei­chen.

Effi­zi­ente Kühlung für anspruchs­volle Elek­tro­mo­bi­lität

ebm‑papst bietet Kühl­lö­sungen für alle Elektro-Lade­sta­tionen und Anlagen rund um das Laden von Elek­tro­fahr­zeugen.

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Mit der zuneh­menden Verbrei­tung der E-Mobi­lität ist ein Ausbau des lokalen Strom­netzes gene­rell nötig, um auch in ruralen Gebieten High Power Char­ging anbieten zu können und die Ener­gie­infra­struktur durch Dezen­tra­lität zu stützen. Zum einen ist der Ausbau aber Aufgabe der Netz­be­treiber. Zum anderen reicht auch eine höhere Netz­span­nung allein nicht aus, um Elek­tro­autos möglichst schnell zu laden.

Denn die Elek­tronik der Fahr­zeuge muss auch auf die höhere Span­nung ausge­legt sein, was noch nicht bei jedem Modell der Fall ist. In der Zwischen­zeit gibt es jedoch eine Lösung, die heute schon mit dem vorhan­denen Netz und den begrenzten Kapa­zi­täten der Nieder­span­nungs­ebene und dem aktu­ellen Stand der Bord­elek­tronik der E-Autos funk­tio­niert: Lade­sta­tionen mit inte­griertem Batte­rie­spei­cher.

Zwei­fache Ladung dank Batte­rie­spei­cher

Lade­sta­tionen mit inte­griertem Batte­rie­spei­cher sind an das Nieder­span­nungs­netz ange­schlossen. Sie laden ihre Batte­rien konti­nu­ier­lich an der vorhan­denen Netz­span­nung mit der verfüg­baren Netz­ka­pa­zität auf und spei­chern die elek­tri­sche Energie. Wird ein Lade­vor­gang gestartet, kombi­niert die Lade­säule auto­ma­tisch die anlie­gende Netz­leis­tung mit der im Batte­rie­spei­cher gespei­cherten Leis­tung.

(Bild | tech­no­trans)

Bei einer ange­nom­menen maxi­malen Lade­leis­tung der Lade­sta­tion von etwa 300 Kilo­watt ist ein gängiges Elek­tro­auto nach wenigen Minuten für mehr als 100 Kilo­meter Fahrt aufge­laden. Im Vergleich: herkömm­liche Lade­sta­tionen bieten eine Lade­leis­tung zwischen 50 und 100 Kilo­watt. High Power Char­ging Stationen liegen zwar bei 100 bis 350 Kilo­watt, können bisher aber nur auf der Mittel- bis Hoch­span­nungs­ebene einge­setzt werden. Das ist der Vorteil von Lade­sta­tionen mit inte­griertem Batte­rie­spei­cher.

Noch während das Auto lädt, laden sich auch die Batte­rien der Lade­sta­tion (je nach Netz­ka­pa­zität) wieder auf und sind bald bereit für das nächste Fahr­zeug. Wichtig ist, dass die Batte­rien der Lade­sta­tion bei den viel­fa­chen Lade- und Entla­de­vor­gängen nicht über­hitzen, denn das kann den Lade­vor­gang verlang­samen und die Kompo­nenten – wie auch beim Elek­tro­auto selbst – stark bean­spru­chen. Genau die rich­tige Aufgabe für tech­no­trans und ihre Experten für das Ener­gie­ma­nage­ment und Kühlen von Leis­tungs­elek­tronik.

Luftig laden mit dem tech­no­trans Kühl­system

tech­no­trans entwi­ckelt ein Kühl­system für Lade­sta­tionen mit Batte­rie­spei­cher. Für diese Lade­sta­tionen ist das Kühlen mit Luft eine opti­male Lösung. Deshalb kühlt das System von tech­no­trans die einzelnen Batte­rie­zellen des Spei­chers in einem geschlos­senen Luft­kreis­lauf. Dazu befinden sich im Kühl­system vier AxiEco 200 Kompakt­lüfte, die die natür­liche Umge­bungs­luft darin zirku­lieren.  Auf diese Weise stellt tech­no­trans sicher, dass Batte­rien und Leis­tungs­elek­tronik beim internen Aufladen und dem gleich­zei­tigen Laden eines Fahr­zeugs rund um tempe­riert sind und die hohe Lade­leis­tung aufrecht­erhalten werden kann.

Die Tempe­rie­rung erfolgt über einen aktiven Kälte­kreis­lauf, wodurch die Luft­tem­pe­ratur für die Batte­rien auch bei extremen Umge­bungs­be­din­gungen konstant gehalten wird. Um die Batte­rie­zellen effi­zient kühl zu halten, ist ein Aspekt beson­ders entschei­dend: Ein hoher Volu­men­strom auf möglichst kompakten Bauraum. Für tech­no­trans war der 500 Watt starke Motor bei einer Baugröße von gerade mal 200 Milli­me­tern beim AxiEco 200 das entschei­dende Argu­ment: viel Leis­tung bei wenig Platz.

Bedarfs­ge­recht tempe­riert

Neben der Leis­tungs­dichte ist auch der bedarfs­ge­rechte Betrieb der EC-Lüfter ausschlag­ge­bend. Die meisten Lade­sta­tionen mit Batte­rie­spei­cher befinden sich in der Regel an öffent­li­chen Orten wie Super­märkten oder Park­plätzen und arbeiten nur mit voller Leis­tung, wenn dies nötig ist. Dabei sind sie und die enthal­tenen Batte­rien den schwan­kenden Außen­tem­pe­ra­turen und widrigen Umge­bungs­be­din­gungen ausge­setzt, die sich auf den Lade­vor­gang und die Halt­bar­keit der Kompo­nenten auswirken können.

„Mit den Anschlüssen des AxiEco 200 wird die Dreh­zahl gezielt gesteuert und die benö­tigte Tempe­ratur in den Batte­rie­zellen zur Kühlung nach Bedarf ange­passt.“

Bern­hard Thürmer, Sales Engi­neer bei ebm-papst

Mit dem speziell ange­fer­tigten Stecker­an­schluss der AxiEco 200 ist das jedoch kein Problem. Bern­hard Thürmer, Sales Engi­neer bei ebm-papst, sagt: „Der Stecker­an­schluss hat neben dem stan­dard­mä­ßigen Betriebs­an­schluss noch einen Dreh­zahl-Steu­er­ein­gang und ein Tacho-Ausgangs­si­gnal. Mit diesen steuert die Elek­tronik die Dreh­zahl der Lüfter gezielt und passt so die benö­tigte Tempe­ratur in den Batte­rie­zellen zur Kühlung nach Bedarf an.“ Durch diese indi­vi­du­ellen Einstel­lungen bleiben die Batte­rien sowohl an heißen Sommer­tagen als auch bei Eises­kälte perfekt tempe­riert und leis­tungs­fähig.