noLIMIT

Der Markthochlauf der Elektromobilität beschleunigt sich massiv. So sollen in Deutschland bis 2030 15 Mio. Elektrofahrzeuge fahren (Stand 2022 erst 1 Mio.) und zusätzlich ab 2035 europaweit keine neuen Benzin- und Dieselmotoren zugelassen werden. Die rasante Verkehrswende birgt jedoch mehrere Herausforderungen. Einerseits muss der Ausbau der Ladeinfrastruktur deutlich beschleunigt werden, denn von 1 Mio. Ladepunkten bis 2030 waren Ende 2022 gerade einmal 77.000 errichtet. Andererseits steigt auch die Gefahr von lokalen Netzüberlastungen, wenn sehr viele Elektroautos im selben Netzabschnitt gleichzeitig versuchen zu laden. Es ist daher unerlässlich, dass sich mit dem Ausbau der Elektromobilität auch Ladetechnologie und Stromnetz zeitnah weiterentwickeln. Theoretisch können Ladevorgänge aber auch ein Teil der Lösung sein: Dazu müssen wir die in den Elektroautos verbauten Batterien aber nicht nur als Last, sondern auch als Speicher betrachten.

Mit den 15 Mio. Elektroautos bis 2030 steht eine Speicherkapazität von mind. 780 GWh zur Verfügung. Das ist in etwa so viel, wie 25 Atomkraftwerke an einem Tag einspeisen. Die Batterien könnten damit nicht nur Ladevorgänge, sondern auch schwankende Erneuerbare Energien ausgleichen. Bislang ist das jedoch nur eine Idee. Denn Schnellladesäulen werden heute als reine Last aus dem Stromnetz versorgt. Im Projekt noLIMIT erforschen FTZ und Siemens AG daher ein neues bidirektionales Konzept, welches die Batterien von u.a. PKWs und Nutzfahrzeugen auch wieder in das Netz entladen kann.

Im Mittelpunkt stehen neben neuen technischen Geräten auch die Weiterentwicklung entsprechender Normen sowie die wettbewerbsfähige Produktion in Deutschland. Ein wichtiges Merkmal ist der modulare Aufbau der Schnellladesäule: Vergleichsweise kleine Einzelmodule sollen je nach Bedarf zusammengeschaltet werden. Das ermöglicht die flexible Dimensionierung einzelner Ladepunkte, je nach verfügbarer Anschlussleistung.

In dem FTZ-Teilprojekt „Bidirektionale leistungselektronische Wandler“ wird die Fachexpertise von HTWK-Professor Thomas Komma und seinem Team umfassend eingebunden. Konkret sollen a) quasiresonante Ansteuerverfahren für AC/DC-Wandler, b) vollresonante Ansteuerverfahren für DC/DC-Wandler sowie c) modulare leistungselektronische Baugruppen untersucht werden. Der Einsatz hoher Schaltfrequenzen soll dabei den Ressourceneinsatz stark senken und gleichzeitig die Leistungsdichte erhöhen. Mit dem Fokus auf eine möglichst vollständig leiterplattenbasierte Lösung fließen außerdem Aspekte einer kostenoptimierten Fertigung direkt in den Entwicklungsprozess ein. Ein leiterplattenbasierter Aufbau der neuen Schnellladesäulen soll eine automatisierte und effiziente Fertigung in Deutschland ermöglichen und damit Kostennachteile gegenüber asiatischen Fertigungen reduzieren.