Megawatt-Laden für Lkw braucht intelligente Leistung

Wenn elektrische Lastwagen auf der Langstrecke bestehen sollen, wird die Ladezeit zu einer wirtschaftlichen Größe. Ein Lkw, der während einer vorgeschriebenen Pause ausreichend Energie für die nächste Etappe aufnehmen kann, stellt andere Anforderungen an die Infrastruktur als ein Fahrzeug, das über Nacht acht oder zehn Stunden im Depot steht.

Die Konsequenz muss nicht sein, jeden Ladepunkt mit der maximal möglichen Leistung auszurüsten. Mindestens ebenso wichtig ist die Frage, wie vorhandene Leistung verteilt wird. Auf der Power2Drive Europe in München zeigte Axon eine Ladeinfrastruktur, die beide Situationen innerhalb eines Systems abbilden soll. Die Axon Sat MCS ist für das Megawatt-Laden schwerer Nutzfahrzeuge ausgelegt. Gleichzeitig können kleinere Satelliten und Ladeeinheiten für längere Standzeiten eingebunden werden. Damit rückt neben der reinen Ladeleistung die wirtschaftliche Auslegung kompletter Lkw-Depots in den Vordergrund.

Axon Sat MCS bringt Megawatt-Laden an den Lkw

Der große MCS-Stecker der Axon Sat macht deutlich, für welche Fahrzeugklasse die Ladestation vorgesehen ist. MCS steht für Megawatt Charging System und soll Ladeleistungen ermöglichen, die deutlich über den heute verbreiteten CCS-Schnellladern liegen. Das ist vor allem für elektrische Fernverkehrs-Lkw interessant, deren große Batterien innerhalb kurzer Pausen erhebliche Energiemengen aufnehmen müssen. Der eigentliche Ladepunkt ist bei der vorgestellten Lösung allerdings nur ein Teil des Systems. Die Axon Sat arbeitet als Satellit beziehungsweise Dispenser. Die Leistungselektronik befindet sich getrennt davon in zentralen Einheiten im Hintergrund. Eine dieser Einheiten stellt 480 Kilowatt bereit. Vier miteinander kombinierte Leistungseinheiten kommen auf knapp zwei Megawatt Systemleistung. Davon kann die für den jeweiligen Ladevorgang benötigte Leistung an den MCS-Satelliten weitergegeben werden. Die räumliche Trennung hat einen praktischen Vorteil: Am Stellplatz selbst muss nicht die komplette Leistungselektronik untergebracht werden. Gerade auf Betriebshöfen mit engen Fahrwegen und großen Fahrzeugen kann jeder zusätzliche Platzbedarf problematisch werden.

MCS-Schnellladen ist nicht für jeden Aufenthalt sinnvoll

Technisch sind beim Megawatt Charging System perspektivisch noch wesentlich höhere Ladeleistungen möglich. Doch für Betreiber stellt sich nicht nur die Frage, was machbar ist. Eine Ladeinfrastruktur muss sich über ihre gesamte Nutzungsdauer rechnen. Steht ein Lastwagen die ganze Nacht auf dem Betriebshof, bringt eine extrem hohe Ladeleistung kaum Vorteile. Die Batterie kann über mehrere Stunden mit deutlich geringerer Leistung geladen werden. Anders sieht es aus, wenn dasselbe Fahrzeug nach einer kurzen Pause wieder auf die Straße muss. Dann entscheidet eine hohe Leistung darüber, ob der vorgesehene Fahrplan eingehalten werden kann. Ein Depot kann deshalb unterschiedliche Ladepunkte benötigen:

• MCS-Schnelllader für kurze Standzeiten und große Batterien
• kleinere Satelliten für längere Ladefenster
• Ladepunkte an der Decke für reguläre Depotstellplätze
• zentrale Leistungseinheiten für mehrere angeschlossene Fahrzeuge
• dynamische Steuerung der verfügbaren Ladeleistung

Satellitensystem kombiniert schnelle und langsame Ladepunkte

Genau an dieser Stelle spielt die Architektur des Systems ihre Stärke aus. Innerhalb derselben Infrastruktur können verschiedene Satelliten miteinander kombiniert werden. Ein Schnellladepunkt für einen Lkw mit kurzer Standzeit kann neben langsameren Ladepunkten für Fahrzeuge betrieben werden, die erst am folgenden Morgen wieder benötigt werden. Auch eine Ladebox oberhalb des Stellplatzes lässt sich in ein solches Depotkonzept einbeziehen. Das schafft Spielraum bei der Flächenplanung und vermeidet eine einheitliche Infrastruktur für Fahrzeuge mit völlig unterschiedlichen Einsatzprofilen. Axon verfolgt damit einen Ansatz, bei dem nicht der einzelne Lader, sondern das gesamte Depot betrachtet wird. Für einen Logistikbetrieb kann beispielsweise entscheidend sein, welche Lastwagen nachts zurückkehren, welche Fahrzeuge tagsüber Zwischenstopps einlegen und welche Touren besonders kurze Ladefenster zulassen. Aus diesen Daten lässt sich ableiten, an welchen Stellplätzen tatsächlich Megawatt-Laden benötigt wird und wo eine niedrigere Leistung genügt.

Dynamische Leistungsverteilung entlastet den Netzanschluss

Mehrere elektrische Lastwagen gleichzeitig mit sehr hoher Leistung zu laden, kann einen Netzanschluss schnell an seine Grenzen bringen. Ein theoretisch möglicher Vollausbau aller Ladepunkte würde deshalb nicht nur hohe Investitionen in die Ladetechnik verursachen. Unter Umständen wären auch erhebliche Erweiterungen der elektrischen Infrastruktur notwendig. Eine dynamische Leistungsverteilung setzt an einem anderen Punkt an. Sie berücksichtigt, wie voll die Batterien der eintreffenden Fahrzeuge sind, welche Batteriekapazität zur Verfügung steht und wann der jeweilige Lkw wieder abfahren muss. Ein Fahrzeug mit großem Zeitdruck kann vorübergehend mehr Leistung erhalten. Ein anderer Lastwagen, der noch mehrere Stunden im Depot bleibt, wird währenddessen langsamer geladen. Ändert sich die Situation, wird die verfügbare Leistung neu verteilt. Digitalisierung wird damit zu einem wesentlichen Bestandteil des Ladens. Nicht die maximal installierte Leistung entscheidet allein über die Leistungsfähigkeit eines Standorts, sondern die Fähigkeit, vorhandene Kilowatt zum richtigen Zeitpunkt an das richtige Fahrzeug zu bringen.

Ladeinfrastruktur muss zum Betrieb eines Lkw-Depots passen

Für Flottenbetreiber hat diese Steuerung unmittelbare wirtschaftliche Folgen. Ein Netzanschluss, der ausschließlich für selten auftretende Leistungsspitzen dimensioniert wird, kann teuer sein. Gleiches gilt für Ladehardware, deren maximale Leistung im täglichen Betrieb nur selten benötigt wird. Eine intelligente Auslegung beginnt deshalb bei den Fahrprofilen. Touren, Pausen, Batteriekapazitäten und Standzeiten bestimmen, welche Kombination aus Schnell- und Depotladen sinnvoll ist. Erst daraus ergibt sich die erforderliche Gesamtleistung. Der modulare Aufbau bietet zudem die Möglichkeit, eine Infrastruktur mit dem Fuhrpark wachsen zu lassen. Mit zunehmender Zahl elektrischer Lastwagen können weitere Leistungseinheiten oder Satelliten hinzukommen, statt von Beginn an sämtliche Stellplätze für einen späteren Maximalausbau auszurüsten.

Entwicklung und Fertigung der Axon Sat erfolgen in Europa

Neben der technischen Architektur verweist der polnische Hersteller auf Entwicklung und Produktion in Europa. Damit verbunden sind lokale Service- und Supportstrukturen, die bei Ladeparks mit hohen Leistungen an Bedeutung gewinnen. Fällt ein zentraler Bestandteil aus, können davon schließlich mehrere Ladepunkte und damit ein erheblicher Teil einer Flotte betroffen sein. Mit dem Megawatt-Laden steigt diese Abhängigkeit weiter. Die entscheidende Entwicklung dürfte deshalb nicht allein in immer höheren Spitzenleistungen liegen. Für den praktischen Betrieb zählt, ob ein Depot die verfügbare Energie zuverlässig und wirtschaftlich zwischen seinen Fahrzeugen verteilen kann. Die Axon Sat MCS steht exemplarisch für diesen Wandel. Megawatt-Leistung wird dort bereitgestellt, wo kurze Ladezeiten sie erforderlich machen. Fahrzeuge mit langen Standzeiten können dagegen mit geringerer Leistung versorgt werden. Aus dem Wettlauf um möglichst hohe Kilowattwerte wird damit zunehmend eine Planungsaufgabe: Welche Leistung braucht welcher Lkw – und zu welchem Zeitpunkt?