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Elektroautos Jetzt kommen die Superlader

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Die nächste Herausforderung

Das erste Elektroauto mit einer 800-Volt-Batterie wird der Porsche Mission E sein, der 2019 auf den Markt kommen soll. Vorher wird also keiner die vollen 350 Kilowatt an der Ionity-Station abrufen können.

Da kurze Ladezeiten vom Kunden ausdrücklich gewünscht sind und die entsprechende Infrastruktur im Aufbau ist, werden künftige Elektroautos zunehmend auf 800 Volt setzen. Wenn die Technologie zum Standard wird, sinken auch die Kosten.

Ist diese Voraussetzung zum Schnellladen geschaffen, steht eine weitere Hürde im Weg. „Selbst, wenn wir die Spannung haben, muss die Batterie noch den Strom aufnehmen können“, sagt Lade-Experte Mühlon. „Das hängt von der Leistungsdichte der Zellen und der Kühlung der Batterien beim Laden ab.“ Die Schnellladesäule gibt die Gleichspannung mit 400 oder 800 Volt an das Auto weiter. Das Auto bestimmt dann, welche Stromstärke sein Akku aufnehmen kann.

Diese Elektroautos gibt es derzeit zu kaufen
Tesla Model S an einem Supercharger Quelle: Tesla
Citroën C-Zero und Peugeot Ion Quelle: Peugeot
Smart Fortwo und Forfour EQ Quelle: Daimler
Renault Zoë Quelle: Renault
Citroën E-Mehari Quelle: Citroën
VW e-Up Quelle: Volkswagen
Kia Soul EV Quelle: Kia

Während beim Wechselstromladen die Stromstärke bei höchstens 50 Ampere liegt, können beim Schnellladen mit Gleichstrom Ströme von bis zu 500 Ampere fließen – was das Material enorm belastet. Zum Vergleich: Die gängige Stromstärke, mit der ein Notebook geladen wird, liegt bei gerade einmal 1,6 Ampere, dennoch können Ladegerät und Akku warm werden. Mit 500 Ampere ist auch ein großer Akku zwar schnell voll, dieser wird dabei aber sehr heiß und stark belastet. Da die teuren Akkus eines Elektroautos deutlich länger halten sollen als der Akku eines Smartphones, das nach zwei Jahren aussortiert wird, muss ein aufwändiges Batteriemanagement den Akku schützen.

Wie es nicht geht, ist derzeit bei Nissan zu sehen. Unter dem Stichwort „Rapidgate“ beklagen sich Kunden des neuen Leaf, dass der Wagen bei mehrmaligem Schnellladen auf einer Langstreckenfahrt die Ladeleistung stark herunterregelt. Nissan hat offenbar aus Kostengründen auf ein aufwändiges Thermo-Management mit Flüssigkeitskühlung der Batterie verzichtet. Beim dritten Ladevorgang sei die Leistung auf 22 Kilowatt gesunken, beklagt sich ein norwegischer Kunde. Möglich sind bis zu 50 Kilowatt. Damit wäre der 40 Kilowattstunden große Akku unter optimalen Bedingungen nach 40 Minuten zu 80 Prozent gefüllt. Mit dem gedrosselten Tempo dauert es ungleich länger, schützt aber die Batterie, wie Nissan erklärt. „Dieser Sicherheitsmechanismus erhöht zwar die Ladedauer nach mehreren Ladevorgängen, ist aber wichtig, um die Lebensdauer der Batterie aufrechtzuerhalten.“

Die Ladesäulen-Infrastruktur der Bundesländer



Doch auch mit flüssigkeitsgekühltem Akku gibt es Grenzen. Jaguar beschränkt bei seinem Elektro-SUV I-Pace die Stromstärke auf 200 Ampere. Bei den 400 Volt Batteriespannung, mit denen der Jaguar arbeitet, sind somit maximal 80 Kilowatt Ladeleistung möglich – egal, ob der Wagen jetzt an einem 350-Kilowatt-Schnelllader hängt oder an einer Säule mit 100 Kilowatt. Mit dem Akku sind zwar bis zu 480 Kilometer möglich, schnell aufgefüllt werden kann die Batterie aber derzeit nicht.

Falls dann eines Tages ein Elektro-Porsche an der Ladesäule steht und mit 800 Volt die vollen 350 Kilowatt abruft, stehen die Entwickler der Ladesäule vor der nächsten Herausforderung: Die hohe Stromstärke lässt nicht nur die Batterie heiß werden, sondern auch das Kabel. Den Ingenieuren bleiben dann zwei Möglichkeiten: Entweder das Kabel dicker machen (was es aber zu schwer und sperrig macht) oder eine Kühlung – wofür sich die Techniker entschieden haben. Das fest mit der Ladestation verbundene gekühlte Kabel gleicht – überspitzt formuliert – einem Wasserschlauch, durch den das gut isolierte Stromkabel geführt wird. „Es reicht nicht aus, Kabel und Steckverbindung mit Wasser zu umspülen“, sagt ABB-Entwickler Mühlon. Die fest mit der Ladestation verbundenen gekühlten Kabel sind – überspitzt formuliert – ein Wasserschlauch, durch den das gut isolierte Stromkabel geführt wird. „Dazu benötigt die Ladestation noch einen Kühler, der bei Wind und Wetter funktionieren muss. Kühlung und Pumpe müssen auch intelligent gesteuert werden, da das Kühlmittel nicht immer dieselbe Temperatur hat.“ Oder kurz zusammengefasst: „Es ist eine deutlich komplexere Technologie, als einfach nur ein Kabel einzustecken.“

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