Schweizer Konsortium baut «Mega-Ladestation»

Batteriegepufferter Ladecontainer soll Nutzfahrzeuge langstreckentauglich machen und Stromnetze entlasten.

Die Designwerk Technologies AG mit Sitz in Winterthur baut eine neuartige Ladestation der Megawatt-Klasse. Sie soll das Schnellladen von E-LKW innert 45 Minuten ermöglichen. Mit diesem Demonstrationsprojekt will Designwerk E-LKW langstreckentauglich machen und Netze entlasten. Die OST und weitere Forschungspartner unterstützen dabei dieses Projekt mit dem Know-How.

Bei der Designwerk Technologies AG entsteht zurzeit eine der ersten Megawatt-Ladestationen weltweit. Im Frühjahr 2023 soll die Ladestation im Container-Format erstmals E-LKW laden. Sie soll bis zu sechs Mal schneller sein als herkömmliche Hochleistungs-Ladestationen mit 350 kW Leistung. Mithilfe integrierte Batteriepuffer sollen dabei sowohl Lastspitzen vermieden als auch ein netzdienlicher Betrieb ermöglicht werden. Die wissenschaftliche Begleitung dieser technischen Entwicklungen wird vom Bundesamt für Energie (BFE) sowie von renommierten Industriepartnern unterstützt. Vonseiten der Forschung unterstützt die OST unter anderem dieses Projekt.

Die OST begleitet dieses Projekt

Mithilfe real gemessener Lastgänge werden dabei die Auswirkungen bzw. Einflussmöglichkeiten dieser (als auch zukünftiger) “Mega-Ladestationen” auf Arealnetze modelliert. So werden dann z.B. das Peak-Shaving Potential, eine börsenpreis-optimierte Energiebeschaffung, Regel-Energie-Potentiale als auch Blindleistungskompensationen analysiert.

Ladeinfrastruktur für Nutzfahrzeuge unerlässlich

Der Schwerlastverkehr ist für die Energiewende und das Erreichen der Klimaziele von zentraler Bedeutung. Auf den Strassen Europas sind rund 6,6 Millionen Lastkraftwagen im Einsatz. Sie transportieren 76,7% aller Frachten an Land. Folglich gilt es auch hier, den Anteil an emissionsarmen oder emissionsfreien Transportmitteln zu erhöhen. «Gerade für Langstrecken-LKW oder auch für Schiffe und Flugzeuge ist neuartige Ladeinfrastruktur nötig. Sie unterscheidet sich von der Infrastruktur für Elektro-PKW und ermöglicht es, schwere Nutzfahrzeuge in kurzer Zeit aufzuladen. Das hilft dabei, dass der emissionslose Güterverkehr in allen Anwendungsfeldern ankommt.», erklärt Vivien Dettwiler, Mitglied der Geschäftsleitung von Designwerk. Damit das System auf die notwendige Akzeptanz stösst, richtet es sich nach dem neuen Ladestandard Megawatt Charging System, kurz MCS. Dieser wurde im Juni dieses Jahres international lanciert.

Versorgungssicherheit als Projektbestandteil

Die Erkenntnis, dass leistungsstarke Ladestationen Netze beanspruchen, ist fester Bestandteil der Projektausgangslage. Der Demonstrationsbetrieb soll deshalb Wege aufzeigen, wie ein Hochleistungs-Ladenetzwerk und Versorgungssicherheit Hand in Hand gehen können. «In unseren Ladecontainern verbauen wir Second Life E-LKW Batterien als Puffer, um Lastspitzen vorzubeugen. Damit entfällt nicht nur ein Netzausbau: Der Speicher soll gar in der Lage sein, erneuerbar produzierten Strom wieder ans Netz abzugeben», so Dettwiler. Ähnlich wie beim bidirektionalen Laden, lässt sich Elektromobilität so als Teil von Versorgungslösungen nutzen. Dass das funktioniert, sollen Demonstrationsanlagen bei der Galliker Transport AG, Käppeli Logistik und Murg Flums Energie unter Beweis stellen.

Batteriegepufferter Ladecontainer soll Nutzfahrzeuge langstreckentauglich machen und Stromnetze entlasten

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Simon Nigsch, MSc. FHO

Bereichsleiter Elektrische Energiesysteme IES

Tel. +41 58 257 31 78

simon.nigsch@ost.ch

Personen

Simon Nigsch

IES Institut für Energiesysteme Dozent für Leistungselektronik, Leiter Elektrische Energiesysteme IES

+41 58 257 31 78 simon.nigsch@ost.ch

IES News

IMES Lecture über die Miniaturisierung von Sensoren

28.05.2024

Das IMES Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik lädt regelmässig zu den IMES Lectures ein, um Interessierten Einblicke in aktuelle Forschung und Entwicklungen zu bieten. Die Veranstaltung im Mai 2024 widmete sich den Herausforderungen im Bereich der Gas-Sensoren.

Thomas Uehlinger von der Firma Sensirion präsentierte das photoakustische Messprinzip, das massgeblich zur Miniaturisierung des von Sensirion entwickelten CO2-Sensorsystems beigetragen hat.
Die IMES Lectures werden auch genutzt, um News aus dem Institut bekannt zu machen.
Die IMES Lectures werden jeweils mit einem Apéro und Zeit für den Austausch abgerundet.

Multigas-Sensorik zur Lungenfunktionsprüfung

Prof. Guido Keel, Professor für (Mikro-)Elektronik und Sensorik am IMES, eröffnete den Abend mit einem spannenden Vortrag über ein innovatives Projekt zur Lungenfunktionsprüfung. In Zusammenarbeit mit der Firma Ecomedics entwickelte das IMES ein System, das mithilfe von Ultraschallsensoren die Luftmenge und -geschwindigkeit während der Ein- und Ausatmung misst. Zur detaillierten Diagnose der Lungenfunktion kommt die Multiple-Breath-Washout-Technik zum Einsatz. Dabei wird die Zusammensetzung der Atemgase O2, CO2, N2 und des Tracer-Gases SF6 mit hoher Präzision und kurzer Latenzzeit analysiert. Die Messung der O2-Konzentration erfolgt mittels Wellenlängenmodulations-Spektroskopie, während die Gase CO2 und SF6 mit einem Nicht-Dispersiven Infrarotsensor detektiert werden.

Besondere Herausforderungen bei diesem Projekt waren die Verarbeitung kleiner Signale, kurze Messzeiten, Rauschen sowie Temperaturdrifts.

Prof. Keels Vortrag bot den Teilnehmern einen tiefen Einblick in die technischen Grundlagen und Herausforderungen, die zur Entwicklung dieses fortschrittlichen Systems geführt haben.

Durchbruch in der Miniaturisierung von CO2-Sensoren

Dr. Thomas Uehlinger von der Firma Sensirion präsentierte als nächster Referent das photoakustische Messprinzip, das massgeblich zur Miniaturisierung des von Sensirion entwickelten CO2-Sensorsystems beigetragen hat. Um die Systemgrösse zu reduzieren, hat Sensirion eigens eine Infrarot-Lichtquelle auf Basis einer MEMS-Micro-Heatplate, sowie einen ASIC zur Signalauswertung entwickelt. Ein MEMS-Mikrofon detektiert Druckänderungen im Gehäuse, die durch die Lichtabsorption von CO2 und die resultierende erhöhte Translationsenergie der CO2-Moleküle entstehen.

Diese innovative Kombination ermöglicht die Entwicklung deutlich kleinerer und kostengünstiger CO2-Sensoren für vielfältige Anwendungen in der Luftqualitätsüberwachung, Sicherheit und Emissionskontrolle.

Dr. Uehlinger präsentierte eindrucksvoll die Evolution des weltweit kleinsten spektroskopischen CO2-Sensors von Sensirion. Der Vortrag zeigte die Evolution vom grösseren Vorgängersystem über die ersten Prototypen bis hin zum fertigen Endprodukt, welches nun in Millionenstückzahlen produziert wird.

Die IMES Lecture bot den Teilnehmern wertvolle Einblicke in die neuesten Entwicklungen und Herausforderungen im Bereich der Sensorik. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch einen Apéro, der den Teilnehmern die Möglichkeit bot, mit den Referenten und untereinander ins Gespräch zu kommen.

Infos zu den IMES Lectures: IMES Lectures | OST
Zur Website des Instituts: IMES

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