3.000 Ampere im Prüfstand: NEFTON-Projekt legt Grundstein für 3-MW-Laden bei E-Lkw

Erstmals hat ein Forschungsteam einen vollständigen Ladepfad stabil mit 3.000 Ampere betrieben. Das ist der Kern des Meilensteins, den das NEFTON-Konsortium rund um MAN Truck & Bus jetzt meldet. Bei einer Fahrzeugspannung von 800 Volt entspricht das einer Ladeleistung von 3 Megawatt, also dem Dreifachen dessen, was heute im Megawattladen als Stand der Technik gilt.

Das Projekt läuft seit 2021 und steht für "Nutzfahrzeugelektrifizierung für Transportsektor-optimierte Netzanbindung". Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und begleitet vom Projektträger DLR, arbeiten MAN Truck & Bus, AVL, die Technische Universität München, das Fraunhofer-Institut ISE, Prettl Electronics Automotive, die Forschungsstelle für Energiewirtschaft sowie die Technische Hochschule Deggendorf zusammen. Die Versuche fanden an Prüfständen der TU München und des Fraunhofer ISE in Freiburg statt.

Die technische Herausforderung ist erheblich. Beim heutigen Megawattladen fließen bei rund 800 Volt etwa 1.250 Ampere. Wer auf 3.000 Ampere geht, stößt an physikalische Grenzen klassischer Kabel: Elektrische Ströme jenseits von 2.000 Ampere lassen sich im Automobilbereich nicht mehr durch herkömmliche Leitungen transportieren. Das Konsortium musste deshalb zentrale Komponenten neu konzipieren. Der Strompfad wurde auf minimale elektrische Widerstände optimiert, Kabel, Stecker und Verteilereinheiten erhielten eine Flüssigkühlung, und Schütze sowie Abschaltvorrichtungen wurden für die hohen Schaltleistungen angepasst. Am Fraunhofer ISE wurden dabei Prototypen von DC-Schützen bis 12 kA Kurzschlussstrom untersucht, ferngesteuert und in geschützten Räumen, weil Lichtbögen, Druckwellen und Splitter reale Gefahren darstellen.

Fabian Schweizer, Projektleiter bei MAN, nennt das konkrete Ziel: "Damit wird perspektivisch möglich, in etwa 10 bis 15 Minuten Energie für mehr als 400 Kilometer Reichweite nachzuladen." Das klingt nach Fernzukunft, hat aber handfeste Logistikgründe. Das Konsortium verweist auf Szenarien, in denen die gesetzlich vorgeschriebene Lenkzeitpause nicht zum Laden reicht, auf Zwei-Fahrer-Teams mit minimalen Standzeiten und auf Transportaufgaben ohne Übernachtladung. Langfristig eröffnet Hochleistungsladen zudem die Möglichkeit, Batterien kleiner zu dimensionieren, wenn mehrfach täglich schnell nachgeladen werden kann.

Bis 3-MW-Laden im Alltag ankommt, sind noch mehrere Schritte nötig. Eine neue Generation von Batteriesystemen muss entwickelt werden, bei der Zellchemie, Moduldesign und elektrische Verschaltung auf hohe Ladeströme ausgelegt sind. Auch die Infrastruktur muss folgen. Das Fraunhofer ISE weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass Megawatt-Ladestationen aus wirtschaftlichen Gründen zunehmend zusammen mit stationären Speichern und Photovoltaik errichtet werden und als hybride Kraftwerke betrachtet werden müssen. Laut einer aktuellen Studie des Fraunhofer ISE können Logistikunternehmen, die auf die Kombination aus PV und stationärem Batteriespeicher setzen, ihre jährlichen Stromkosten um bis zu 62,5 Prozent senken.

MAN-Mutter Traton hat bereits angekündigt, die Arbeiten nach Projektabschluss fortzusetzen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in die Weiterentwicklung seriennaher Hochstrom-Ladelösungen sowie in Untersuchungen zu bidirektionalen Funktionen einfließen. Prof. Malte Jaensch von der TU München fasst den Stand so zusammen: "Mit dem erfolgreichen Aufbau unseres Niedervolt-Prüfstands und dem Erreichen von 3.000 Ampere konnten wir einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Megawatt-Ladetechnologie leisten."