FastCharge: onderzoeksproject maakt razendsnel laden mogelijk
Het onderzoeksproject FastCharge toont aan dat korte laadtijden mogelijk zijn
Overzicht
In juli 2016 ging het onderzoeksproject FastCharge van start om de laadtijd voor elektrisch voertuigen duidelijk te verkorten. In slechts enkele minuten opladen is een belangrijke factor voor de brede acceptatie en deugdelijkheid voor dagelijks gebruik van de elektromobiliteit. Dat de ultra-snellaadtechniek in de praktijk functioneert, liet de presentatie van de onderzoeksresultaten in december 2018 zien aan het Euro snelwegstation Jettingen-Scheppach aan de A8 tussen Ulm en Augsburg. Het gekoelde High-Power-Charging-System (HPC) van Phoenix Contact speelt daarbij een belangrijke rol.
Dr. Markus Göhring, Frank Bauer, Stephan Elflein, Bernhard Pufal, Gerhard Oberpertinger en Robert Ewendt (v.l.n.r.)
Projectpartners
Aan het FastCharge-project dat werd gerealiseerd met subsidie van het Duitse ministerie voor verkeer en digitale infrastructuur, en dat alle aspecten van het laadproces afdekt, namen de BMW Groep als consortiumleider, Allego GmbH, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Siemens AG en Phoenix Contact E-Mobility GmbH deel.
Tot het onderzoeksteam behoren Dr. Markus Göhring (Porsche), Frank Bauer (BMW Group), FastCharge-projectmanager Stephan Elflein (BMW Groep), Bernhard Pufal (Allego), Gerhard Oberpertinger (Siemens) en Robert Ewendt (Phoenix Contact).
Toepassing
Het laden van elektrisch voertuigen duurt lang, de voertuigen zijn in het dagelijks leven nauwelijks te gebruiken – zo of op vergelijkbare wijze argumenteerden vele autorijders over het onderwerp elektromobiliteit. De elektrotechnische grenzen dienen te worden onderzocht van alle componenten en systemen die bij het laden zijn betrokken, zodat de elektromobiliteit eindelijk geschikt wordt voor dagelijks gebruik. Met dit doel ging in juli 2016 het onderzoeksproject FastCharge van start. Daarbij werden laadvermogens getest van max. 450 kW – laden dient net zo snel en comfortabel te zijn als tanken.
Het groepsproject concentreerde zich op het onderzoeken van alle aspecten van het snelladen met als doel om de vereiste technologieën voor toepassing in het dagelijks leven bruikbaar te maken. Naast de stijging van de laadprestaties werden daarom ook de uitgangspunten en processen voor het bedrijf van ultrasnelle laadsystemen onderzocht. Ook Plug & Charge, het voor de gebruiker zo belangrijke, geautomatiseerde aanmeld- en afrekeningsproces, werd erbij betrokken.
Elektrisch voertuigen binnen enkele minuten comfortabel laden met de High-Power-Charging-steker
De oplossing
Voor een dergelijk krachtige laadinfrastructuur zijn voertuigen nodig die de hoge vermogens kunnen opnemen en in hun accu kunnen opslaan. In het FastCharge-project stelden Porsche en BMW de betreffende onderzoeksvoertuigen beschikbaar. BMW heeft hiervoor een i3 met een hoogspanningsaccu uitgerust met een nettocapaciteit van 57 kWh. Binnen 15 minuten is met max. 175 kW het laden compleet. De door Porsche omgebouwde Panamera realiseert zelfs een nettoaccucapaciteit van ca. 90 kWh. Een laadvermogen van aanvankelijk meer dan 400 kW maakt daarmee laadtijden mogelijk van minder dan drie minuten voor het eerste bereik van 100 km. Beide voertuigen zijn uitgerust met krachtige koelsystemen voor de accukoeling tijdens het laadproces.
Via een laadcontainer van Siemens die naast de aansluiting op het openbare elektriciteitsnet ook de vermogenselektronica voor de twee laadpunten bevat, wordt op één laadpunt 175 kW en op het tweede laadpunt de tot dusver unieke 450 kW beschikbaar gesteld. Een kostbare middenspanningsaansluiting was niet noodzakelijk, omdat de laadcontainer genoegen neemt met een laagspanningsaansluiting. Desondanks is er voldoende vermogen beschikbaar om twee voertuigen met hoge vermogens tegelijkertijd te laden. De laadpalen van fabrikant Allego maken gebruik van de in Europa beproefde en tot standaard uitgeroepen laadconnector van het Combined Charging Systems (CCS) in de type 2-variant.
De rechterlaadpaal stelt 450 kW ter beschikking, de linker bereikt 175 kW
Via de gekoelde High-Power-Charging-laadkabel (HPC) van Phoenix Contact kunnen de systemen, afhankelijk van het voertuigmodel, 400 volt- als ook 800 V-accusystemen opladen. Het snelle opladen van een elektrische auto begint zo steeds meer te lijken op het tanken van een conventionele personenwagen. De vooruitstrevende laadtechniek maakt het mogelijk om met een laadstroom van 500 ampère de accu van
elektrische auto's – bijvoorbeeld tijdens een korte koffiepauze – op te laden. Door toepassing van een milieuvriendelijk water-glycolmengsel als koelvloeistof is ook het onderhoud van het halfopen koelcircuit aanzienlijk eenvoudiger.
Conclusie
Met de inwijding van dit High-Tech-laadsysteem in december 2018 in het Beierse Jettingen-Scheppach heeft het consortium het bewijs geleverd dat laadtijden van minder dan drie minuten voor het eerste 100 kilometer-bereik in de praktijk mogelijk zijn. Daarmee is ook de deugdelijkheid van de elektromobiliteit voor lange trajecten bewezen. De partners van het consortium vulden elkaar in de korte projectlooptijd met hun expertises en technologieën op ideale wijze aan en leverden daardoor een belangrijke bijdrage aan de acceptatie van elektrische voertuigen met accu's. In de toekomst zal het niet meer uren, maar slechts nog enkele minuten duren tot een elektrisch voertuig weer is "volgetankt" en zijn reis kan vervolgen.