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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

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Leistungsmodule für die Ladesäule

Die Leistungsmodule Charx power eignen sich daher für den Aufbau von DC-Ladetechnik bis hin zum High Power Charging (HPC) von Elektrofahrzeugen. Sie sind in 19-Zoll-Technik aufgebaut und somit für den Einbau in jegliche Standard 19-Zoll-Schränke geeignet. Auf dem Markt eingeführt wurden kürzlich zwei Leistungsvarianten: Das 30-kW-AC/DC-Modul sowie ein 30-kW-DC/DC-Modul mit einer Ausgangsspannung von maximal 1000 V DC. Diese Module zeichnen sich vor allem durch ihre innere galvanische Isolation aus, was einen zusätzlichen Transformator in vielen Fällen überflüssig macht. Des Weiteren zeichnen sich die Module dadurch aus, dass sie der Emissionsklasse B entsprechen und somit auch in urbaner Umgebung eingesetzt werden können. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, wenn man beabsichtigt, diese Module auch in Einkaufszentren oder privaten Haushalten einzusetzen. Zudem kann das 30-kW-AC/DC-Modul an einem herkömmlichen Dreiphasen-Anschluss mit 380 V und 32 A zum Einsatz kommen.

Da diese Module kaskadierbar sind, lassen sie sich in einem 19-Zoll-Schaltschrank zu einer Ladeschaltung mit einer Leistung von bis zu 360 kW kombinieren. Eine moderne, von Phoenix Contact entwickelte Anschlusstechnik ermöglicht die schnelle und sichere Verdrahtung. Da die Module mit Lüftern ausgestattet sind, müssen in den meisten Fällen keine zusätzlichen Lüfter oder Klimaanlagen installiert werden. Alle von Phoenix Contact angebotenen Module verfügen über die gleiche Leistungs-Kennlinie. So halten die Geräte die Ladeleistung während des Betriebes stets konstant.

Bereits seit 2020 bietet Phoenix Contact eine Lade-Anwendung mit 87,5-kW-Modulen, die in einem speziell für diesen Typ entwickelten Schrank eingebaut werden. Diese Module haben einen Wirkungsgrad von über 97 Prozent und sind mit einer Ausgangsspannung von 920 V bestens für HPC-Ladevorgänge geeignet. Dieser hohe Wirkungsgrad wird unter anderem erreicht, indem innerhalb des Moduls auf eine verlustbehaftete galvanische Trennung verzichtet wird. Dies hat aber zur Folge, dass aus Sicherheitsgründen eine galvanische Trennung mittels eines vorgeschalteten Transformators vorgesehen werden muss. Es kann sich hierbei um einen Mittelspannungstransformator handeln, wenn sich eine Mittelspannungs-Schaltanlage in der Nähe befindet. Zu beachten ist hier auch, dass dieser Schaltschrank mit den eingebauten Modulen nur in Schutzart IP20 ausgeführt ist und somit in einer umschlossenen Umgebung installiert werden muss. Für den Fall, dass eine Transformatorstation neu aufgebaut werden muss, sollte eine Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt werden, um gegebenenfalls eine andere geeignete Lösung für die geplante Ladestation zu finden.

Auch die 87,5-kW-Module sind kaskadierbar, und in dem zugehörigen Schaltschrank lassen sich vier Module mit einer Ladeleistung bis zu 350 kW aufbauen. Maximal können bis zu 35 solcher 87,5-kW-Module parallel verschaltet und somit eine Ladeleistung von bis 3 MW ermöglicht werden. Leistungen dieser Größenordnung werden unter anderem dazu benötigt, um Energiespeicherkapazitäten im MW-Bereich zu laden.

Weiterhin ermöglichen die 87,5-kW-Module, bei Bedarf die Energie aus den Energiespeichern in das Netz zurückzuspeisen. Durch diese bidirektionale Eigenschaft ist neben der originären Ladefunktion auch die Möglichkeit gegeben, Spitzenlasten im Energienetz auszugleichen; dieser Vorgang wird als „Peak Shaving“ bezeichnet.

Auch wenn die Anwendungsgebiete für die Charx-power-Module vielfältig sind, in erster Linie kommen sie in Ladestationen für Elektrofahrzeuge zur Anwendung. Aber auch Applikationen in anderen Bereichen sind möglich, wie zum Beispiel das Laden von mobilen Batteriecontainern, die für den Einsatz auf Baustellen benötigt werden, oder aber im sich entwickelnden Markt der industriellen DC-Versorgung.

Charx – alles für die E-Mobility-Ladeinfrastruktur
Charx von Phoenix Contact umfasst ein umfangreiches Angebot für den Aufbau einer leistungsstarken Ladeinfrastruktur: Neben der hier vorgestellten DC-Leistungselektronik Charx power bietet Phoenix Contact ein vollständiges Portfolio abgestimmter Ladetechnik-Komponenten, vom CCS-Ladekabel bis zum Lademanagement-Produkt. Darüber hinaus ist eine Unterstützung bei der Konzeption und Planung der Ladestation möglich, von der AC-Wallbox bis zur HPC-Schnellladestation.