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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

Contact

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

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Roboter als Barkeeper

23.08.2024

Mechatronik-Studierende der OST haben ihre Roboter präsentiert, die sie im ersten Studienjahr entwickelt haben. Zwei Roboter von zwei Teams mussten gemeinsam eine Aufgabe lösen. Das bekannte «Systemtechnik-Projekt» wurde in dieser Form zum letzten Mal durchgeführt. Ab Herbst wird es mit dem neuen REAL-Projekt ersetzt: Der Ansatz des Project-Based-Learnings bleibt erhalten, die Studierenden bekommen aber keine Aufgabe vorgesetzt, sondern können während vier Semestern eine eigene Idee umsetzen.

«Unlösbar» sei ihnen die Aufgabe vor einem Jahr erschienen, erzählte ein Student dem Publikum am Campus St.Gallen beim Abschlussevent des Roboterprojekts aus dem Studiengang Mechatronik/Systemtechnik. In kurzen Präsentationen haben die Studierendenteams ihre Roboter und deren Entstehungsgeschichte vorgestellt, bevor sie diese auf das Spielfeld setzten. Eine Holzfläche, die einer Bar nachempfunden wurde. Die Aufgabe dieses Jahr: Zwei Roboter sollen ein Getränk servieren. Es galt eine Flasche in der Küche zu holen, ein Glas auf den Tresen zu stellen und es mit Wasser zu füllen. Auf dem Weg zwischen Küche und Bar mussten die elektronischen Barkeeper einem Arbeitskollegen ausweichen und eine Bodenschwelle überwinden.

Learning by doing

Die Studierenden haben in ihren ersten Wochen des Studiums mit dem Projekt gestartet. «Das gleicht schon einem Wurf ins kalte Wasser», sagt Urs Graf, Professor für Informatik und Modulleiter. «Doch es ist eine sehr gute Erfahrung für die Studierenden, wenn sie eine anfangs scheinbar unlösbare Aufgabe nach einem Jahr meistern und ihre Roboter einen grossen Teil der Aufgaben erfüllen können.» Dieser Project-Based-Learning-Ansatz bringe viele Vorteile: «Die Erfahrung, dass viel zu schaffen ist, das Verständnis, wie man systematisch an eine Problemlösung herangeht und das Erlebnis, wie wichtig Teamarbeit ist», sagt Urs Graf. Ein wertvoller Rucksack für den späteren Berufsalltag.

Bis zu 19 Sensoren und mehrere Motoren

Damit die diesjährige Aufgabe erfüllt werden konnte, wurden die Roboter mit bis zu 19 Schaltern und Sensoren und mehreren Motoren ausgestattet. Jedes Team hat eine eigene Methode entwickelt, um das Wasser aus der Flasche ins Glas zu bringen. Zum Beispiel wurde eine sehr präzise Dosierspritze aus dem 3D-Drucker eingebaut. Andere Teams entwickelten ein höhenverstellbares Pumpsystem, wieder andere setzten Metallröhrchen oder Trichter ein und kippten die Flasche. Dabei galt es Grössenbestimmungen einzuhalten und die Roboter durften höchstens 3kg schwer sein. Um die Aufgabe präzise und effizient lösen zu können, mussten die einzelnen Teilfunktionen der Roboter gut zusammenarbeiten.

Neu: REAL-Projekt mit mehr Gestaltungsfreiheit

Die Studierenden die im Herbst ihr Mechatronik-Studium am Campus Buchs oder St.Gallen starten, werden eine neue Form eines Praxisprojekts absolvieren, das REAL Project. REAL steht für Realize Engineering in Applied Learning. Die Studierenden erhalten dabei keine Aufgabe vorgesetzt, sondern können während vier Semestern eine eigene Idee in die Realität umsetzen. Dafür steht ihnen die Infrastruktur der OST zur Verfügung und sie werden von den Dozierenden unterstützt. «Sie können so ab dem ersten Tag direkt in der Praxis anwenden, was sie in der Theorie lernen», sagt Urs Graf. «Und zwar in einem Thema, das sie persönlich interessiert und das sie auf Wunsch bis und mit der Bachelorarbeit verfolgen können.»

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