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22.11.2018

Hocheffizientes Schnelllademodul für Elektrofahrzeuge

Mit der Baureihe BELATRON modular liefert BENNING den Ausrüstern und Betreibern von Elektrofahrzeug-Ladestationen Hochleistungs-Lademodule und -systeme, die maximale Systemverfügbarkeit und höchste Wirtschaftlichkeit kombinieren.

Rechts: 19” Modul (87,5 kW) 

Rund 40 Milliarden Euro will die deutsche Automobilindustrie bis zum Jahr 2020 in den Bereich E-Mobilität investieren. Die Nutzung von Elektrofahrzeugen soll dadurch zum zentralen Bestandteil eines smarten und ressourcenschonenden urbanen Lebensstils werden.

BELATRON modular Systemschrank  350 kW / 875 VDC
BELATRON modular Systemschrank 350 kW / 875 VDC

Deutlicher Optimierungsbedarf besteht vor allem hinsichtlich der Ladeinfrastruktur. Laut einer aktuellen Studie haben rund 25 Prozent aller potenziellen Autokäufer große Sorge, bei Bedarf keine E-Ladestation in der näheren Umgebung zu finden.

Insbesondere die Vorstellung, dies auf dem Weg zur Arbeit oder in den Urlaub zu erleben, sei unangenehm. Demzufolge hat die Installation flächendeckender Schnellladesysteme in naher Zukunft hohe Priorität.
Es gilt, die Schnittstellen zwischen Elektrofahrzeugen, Ladeeinrichtungen und Stromnetzen systemoffen zu gestalten. So können unterschiedlichste Unternehmen kooperieren und gemeinsam Produktbausteine innerhalb dieser Prozessketten entwickeln. Einen zentralen Baustein stellt in diesem Zusammenhang das von BENNING neu entwickelte HPC-Schnelllademodul BELATRON modular dar. Darüber sprach POWER news mit Reinhard Erfen, Key Account Manager des Bereiches E-Mobility bei BENNING.

PN: Herr Erfen, wodurch zeichnet sich das neue Schnelllademodul BELATRON modular aus. Können Sie uns das in wenigen Worten erklären?

Erfen: Sehr gerne. Das BELATRON modular ist ein hocheffizientes modulares System für den wirtschaftlichen Aufbau von DC-Ladestationen. Die dreiphasigen Schnelllade­module sind flexibel kombinierbar und zum Laden verschiedenster Fahrzeugtypen wie PKW, LKW und Bus geeignet. Mit den unterschiedlich konfigurierbaren Leistungsklassen (z. B. 150 kW oder 350 kW) können sowohl Fahrzeuge mit 400 V als auch mit 800 V starken Batterien effizient geladen werden.

PN: Bevor wir weiter ins Detail gehen, können Sie bitte unseren Lesern erläutern, welche Vorteile dieser neuen Gerätereihe die wichtigsten sind?

Erfen: Jedes 87,5 kW Modul verfügt über frei nutzbare Schnittstellen und ist daher ein idealer Baustein zum Aufbau der Ladesysteme, z. B. an Tank- und Raststätten. Die Module richten sich folglich insbesondere an Unternehmen, welche die Ladeinfrastrukturen planen und installieren. Mit der Entscheidung für Lademodule der BELATRON modular Reihe geben sie den späteren E-Tankstellenbetreibern Leistungsbausteine an die Hand, die maximale Systemverfügbarkeit mit äußerst wirtschaftlichem Betrieb kombinieren.

Blockschaltbild: Kombination von Gleichrichter und DC/DC-Converter im BELATRON modular 19” Modul (87,5 kW )

PN: Mit dieser Gerätereihe betritt BENNING ein völlig neues Marktsegment. Ist das nicht ein großes Risiko – sowohl für das Unternehmen als auch für potenzielle Kunden?

Erfen: Das sehen wir nicht so. Schon seit mehr als 80 Jahren tragen BENNING Produkte zu mehr Sicherheit, Effizienz und besserer Ressourcenausnutzung bei. Intelligente Lösungen zur Umwandlung von Strom in vielfältig nutzbare oder speicherbare Energie zeichnen das Unternehmen seit jeher aus. Heute gilt BENNING weltweit als „Qualitätsführer“ hinsichtlich zuverlässiger Smart- Efficiency AC- und DC-Stromversorgungen für die Industrie, Telekommunikation, Kraftwerks-, Medizin- und Datentechnik.
Außerdem stellt es für uns im Grunde kein wirklich neues Marktsegment dar. Seit beinahe einem halben Jahrhundert liefert BENNING Ladegeräte für Flurförderfahrzeuge. Der Name BELATRON steht hierbei als Synonym für qualitativ hochwertige, robuste sowie sehr energieeffiziente Ladesysteme für Blei- und Lithiumbatterien. 

Die Blockdiagramme zeigen beispielhaft, wie basierend auf den 87,5 kW Modulen verschiedene DC-Ladesysteme konfiguriert werden können.

Die Kurven zeigen die lineare Veränderung der Ladeleistung im Verhältnis zur Batterie-Lade­spannung bei unterschiedlichen Ladeströmen von 100 A, 200 A und 400 A.

PN: An wen genau richtet sich das neu entwickelte Produkt?

Erfen: Mit der Baureihe BELATRON modular stellt BENNING den Ausrüstern und Betreibern von E-Ladestationen Hochleistungs- Lademodule und -systeme zur Verfügung, welche exakt auf die extrem hohen Anforderungen des Schnellladebetriebs abgestimmt sind. Hierzu zählen neben der Wirtschaftlichkeit u. a. auch maximale Betriebssicherheit, Verfügbarkeit, Energieeffizienz sowie optimal nutzbarer „User Space“ am Aufstellungsort.

PN: Als eine der Kernanforderungen nennen Sie die Wirtschaftlichkeit. Diese lässt sich insbesondere dann beurteilen, wenn man die Gesamtbetriebskosten eines Systems betrachtet. Dazu gehören u. a. die Investitionskosten, die Energiekosten sowie der Aufwand für Wartung und Service. Wie wird das BELATRON modular diesen Anforderungen im Detail gerecht

Erfen: Jedes 19” Leistungsmodul ist unabhängig und hocheffizient. Durch den sehr hohen Modul-Spitzenwirkungsgrad von 97 % werden die laufenden Betriebskosten ohne Einschränkungen in Bezug auf die Spannungsqualität minimiert. Die Komponenten des Leistungsmoduls bestehen aus einer redundanten Steuereinheit, einem Dreiphasen-Gleichrichter und einem DC/DC-Converter. Gleichrichter und Converter sind in 3-Level-IGBT-Technologie ausgeführt, wodurch jederzeit eine niedrige Netzeingangsverzerrung sowie eine aktive Leistungsfaktorkorrektur sichergestellt werden. Während der Oberschwingungsanteil der Netzstromaufnahme (THDi) ≤ 3 % beträgt, ist der Eingangsstrom sinusförmig mit einem cos φ von nahezu 1.

PN: Das Modul wird von Ihnen nicht nur einzeln, sondern auch als System in einem Schrankgehäuse angeboten. Inwieweit beeinflusst der von Ihnen entwickelte Systemaufbau die Kosten für Mietflächen oder den Neubau von Gebäuden am Aufstellungsort?

Erfen: Das Ladesystem erreicht eine Leistung von ca. 729 kW/m². Da der Luftstrom über das Systemdach ausgetragen wird, sind am Aufstellungsort sehr platzsparende Anordnungen möglich. Die Systeme können problemlos „Rücken an Rücken“ aneinandergereiht an einer Wand oder in einer Ecke platziert werden. Optional ist eine rückseitige Lüftung integrierbar. Diese Möglichkeiten tragen sowohl zu einer hohen Flexibilität als auch zu einer Einsparung von Stellflächen bei. Letzteres führt zu einer Reduzierung der Kosten, z. B. hinsichtlich der Flächenmieten oder Gebäudeinvestitionen.

PN: Bei Elektrofahrzeugen werden Schnellladezeiten von ca. 20 Minuten angestrebt. Diese sind im Vergleich zum Tankvorgang mit herkömmlichen Brennstoffen aber noch relativ lang. Für den Betreiber einer E-Tankstelle muss es daher höchste Priorität haben, dass alle E-Ladesäulen permanent betriebsbereit sind. Wie tragen Sie diesem Anspruch an maximaler Produktqualität Rechnung?

Erfen: In der neuen Baureihe BELATRON modular verbindet BENNING die Vorteile höchster Zuverlässigkeit und niedrigster Instandsetzungszeiten (MTTR) zu einem Produkt, das den höchsten Anforderungen an die Verfügbarkeit und Qualität einer sicheren Stromversorgung der E-Ladesysteme entspricht. Durch die Verwendung hochwertiger Bauteile und die großzügige Dimensionierung der Komponenten im kritischen Pfad ist das System optimal für die harten Bedingungen des Schnellladens mit hohen Strömen und Spannungen ausgelegt.

Die Plug & Play-Technologie ermöglicht einen schnellen und einfachen Modultausch.

PN: Sie sprechen die niedrigen Instand­setzungszeiten an. Können Sie kurz erklären, wie diese zustande kommen?

Erfen: Das modulare Komponentenkonzept ist die Basis für eine deutliche Verkürzung der Installations- und Montagezeiten sowie für einfachere und effizientere Wartungsmöglichkeiten im späteren Betrieb. Alle Einstellungen und Service-Arbeiten können frontseitig erfolgen. Aufgrund der „Hot Swap“-Fähigkeit besteht zudem die Möglichkeit, jedes Modul in weniger als zehn Minuten auszutauschen, was einer maximalen Verfügbarkeit von 99,9999 % entspricht.

PN: Sie sprechen den schnellen Austausch vor Ort an. Stellt die Betreuung der vielen verteilten Standorte nicht generell einen kritischen Faktor dar?

Erfen: Das Unternehmen BENNING betreibt seit jeher einen hohen Aufwand, um den Service-Standard für seine Kunden auf höchstem Niveau zu halten. Unsere Kunden schätzen die zuverlässige, global ausgerichtete Service-Struktur, die ihre jeweiligen Anforderungen optimal unterstützt.
In Erwartung der zukünftigen Anforderungen wurde der Service-Bereich in den vergangenen Jahren stark ausgebaut. Wir sprechen hier von Service 4.0 und bieten diesen als proaktiven 360°-Service an.
BENNING 360°-Services beinhalten ein verlässliches Instandhaltungs- und Ersatzteil­management und tragen mit individuellen Service-Verträgen dazu bei, die Geschäfts- und Produktionsprozesse unserer Kunden zu sichern, möglichen Ausfällen vorzubeugen und die Wirtschaftlichkeit dauerhaft zu erhalten. Damit sind unsere Kunden bestens für die Herausforderungen von heute und die Chancen von morgen gerüstet.

PN: Herr Erfen, vielen Dank für das ausführliche und sehr interessante Gespräch.

Weitere Informationen

Kontakt: Reinhard Erfen 
Telefon: +49 2163 500 994
E-mail: r.erfen@benning.de

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