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Intelligente Leistungselektronik

»Laden kann ganz schnell gehen«

7. Oktober 2021, 10:29 Uhr | Von Udo Skrabal, Produktmanager Power Systems E-Mobility bei Phoenix Contact Power Supplies

Erfolgreiche Elektromobilität, die den Nutzer durch ihre Performance überzeugt, benötigt eine leistungsfähige Ladeinfrastruktur. Mit den Charx-power-Leistungsmodulen bietet Phoenix Contact Power Supplies ein skalierbares Produkt für das zuverlässige Laden von Elektrofahrzeugen an.

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Elektromobilität wird zu einem immer wichtigeren Bestandteil in unserem Leben. Sie ist untrennbar mit dem Aufbau von Smart Grids verbunden, in die auch die Leistungselektronik für Ladeinfrastruktur eingebettet ist. Die Leistungsmodule „Charx power“ von Phoenix Contact eignen sich für das Laden von Elektrofahrzeugen.

Themen wie CO2-Reduktion und die Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte sind aktueller denn je. Diese sind eng verbunden mit der Vision der All Electric Society. Sie beschreibt eine Welt, in der regenerativ erzeugte elektrische Energie als primäre Hauptenergieform weltweit in ausreichendem Maße und vollständig wirtschaftlich zur Verfügung steht. Grundlage dafür ist die umfassende Elektrifizierung, Vernetzung und Automatisierung aller Sektoren von Wirtschaft und Infrastrukturen – so auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge und eine intelligente Ladeinfrastruktur.

Mit dem Zuwachs an Elektrofahrzeugen wird auch die Anforderung nach bereitzustellender Energie für den Ladevorgang höher. Dazu ist es nötig, den Mobilitäts- und den Energiesektor intelligent miteinander zu koppeln, um eine saubere und bedarfsgerechte Erzeugung, Speicherung und Verteilung der Energie zu ermöglichen. Es gilt zu berücksichtigen, dass es sowohl Zeiten mit höherer Anforderung an die Bereitstellung von Energie als auch Ruhephasen geben wird, je nach Tageszeit und Wochentag. Die zunehmende Elektromobilität führt grundsätzlich zu einem Mehrbedarf; in diesem Kontext sind sowohl die Themen Energieerzeugung als auch intelligente Energieverteilung zu betrachten.

Schaut man sich die Energieverteilungsnetze in Deutschland an, so haben wir heute im Mittelspannungsbereich eine typische Ring-Topologie, geprägt durch Ring Main Units, die mit weiteren Schaltanlagen verbunden sind. Speziell in der Niederspannungs- und häufig auch in der Mittelspannungsverteilung stoßen wir heute bereits mit der aktuellen technischen Ausrüstung an unsere Grenzen. Aus diesem Grund ist es auch sehr wichtig, dass die Elektromobilität und die damit verbundenen Ladevorgänge bei den weiter auszubauenden intelligenten Energienetzen berücksichtigt werden. Über Mittel wie etwa das Monitoring der bereitgestellten Leistung oder den Einsatz von Ladezeitprogrammen, die das Verhältnis zur Verfügung stehender und benötigter Leistung abbilden, muss sichergestellt werden, dass die benötigte Kapazität zu jeder Zeit zur Verfügung gestellt werden kann.

Noch komplexer werden die Anforderungen an Energieverteilungsnetze, wenn regenerative Energiequellen mit eingebunden werden sollen. Zu diesen gehört eine wachsende Zahl von Solar- und Windenergie-Parks, die quellenbedingt – der Wind weht unterschiedlich stark, die Sonne scheint nicht immer – eine undeterminierbare Energiemenge beitragen.

Einbindung der Ladeinfrastruktur in die vorhandenen Energienetze

Eine funktionierende Ladeinfrastruktur unter Einbindung aller erneuerbaren Energiequellen ist die Kernvoraussetzung dafür, dass der Markt für Elektrofahrzeuge sich weiterhin schnell entwickeln kann. Um sicherzustellen, dass die hier angesprochene benötigte Energie wann immer notwendig angeboten werden kann, sind unterstützende Maßnahmen zum bestehenden Versorgungsnetz notwendig, beispielsweise das Aufstellen von Batterie-Containern, die überschüssige Energie speichern und zu jeder Zeit abrufbar zur Verfügung stellen. Weiterhin wird eine leistungsstarke Ladetechnik benötigt, mit der zu jedem Zeitpunkt die maximal mögliche Leistung für das Laden der Elektrofahrzeuge zur Verfügung gestellt werden kann.

Phoenix Contacts leistungsstarke Charx power beinhaltet sowohl einzelne Lademodule zum Einbau in die Ladesäule als auch ganze Systemschränke für die Versorgung von Ladeparks im Megawattbereich.