Elektrobusse effizient laden

24.09.2021 – Hohe Ladeleistungen machen Elektrobusse praxistauglich und wirtschaftlich. Der niederländische Hersteller Ebusco setzt dazu auf Fahrzeug-Ladetechnik von Phoenix Contact.

Bei der Dekarbonisierung des Verkehrssektors wird der ÖPNV bekanntermaßen eine zentrale Rolle spielen – und das umso mehr, wenn auch die Busflotten elektrisch fahren. Zwar sind aktuell erst einige Hundert öffentlicher Elektrobusse auf deutschen Straßen unterwegs, doch die Zahlen steigen. Allerdings stellen Elektrobusse hohe Anforderungen an die Ladetechnik, denn speziell das schnelle Aufladen mit hoher Ladeleistung ist ein wesentliches Kriterium für die Alltagstauglichkeit.

Mit dieser Herausforderung setzt sich auch der niederländische Elektrobus-Hersteller Ebusco auseinander, der mit seinen Fahrzeugen eine nachhaltige Lösung für den öffentlichen Personennahverkehr bieten will. Bereits im Gründungsjahr 2012 stellte das Unternehmen das erste elektrische Busmodell Ebusco 1.0 auf der IAA Nutzfahrzeuge vor, inzwischen sind bereits Hunderte von Elektrobussen im Einsatz – das neuste Modell ist der Ebusco 3.0. Dieser ist in Leichtbauweise mit Verbundwerkstoffen gefertigt. Die Chassis legte der Spezialanbieter von Beginn an platzsparend aus, so dass die Busse insgesamt mit geringer Leistung fahren, was die Reichweite und damit die Wirtschaftlichkeit im Umkehrschluss steigen lässt.

Elektrobus Phoenix Contact
Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Einen weiteren entscheidenden Einfluss auf die Reichweite hat die Batterietechnik. Ebusco setzt daher auf hochwertige und langlebige Batterien mit LFP-Technologie. Die Batteriesätze werden je nach gewünschter Reichweite zusammengesetzt und nach Auskunft von Ebusco stetig in der Leistungsfähigkeit optimiert. Für einen Bus mit einer Länge von zwölf Metern kann so mit einem 350 kWh-Batteriesatz eine Reichweite von rund 350 Kilometern erreicht werden. „Damit lassen sich gut 80 Prozent aller täglichen Fahrstrecken im Personennahverkehr abdecken“, zeigt sich Patrick Heuts, Leiter Business Development & Innovation, vom Konzept überzeugt.

Elektrobusse wirtschaftlich laden

Elektrobus laden Ebusco Phoenix Contact
Werden als Komplettsystem geliefert: Elektrobusse mit DC-Ladestationen für das Schnellladen zwischendurch. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Aufgrund ihrer hohen Reichweite kommen die Ebusco-Busse in den meisten Einsatzfällen mit einem Ladevorgang während der Ruhezeiten im Busdepot aus. Wenn jedoch die Strecke länger wird oder beispielsweise winterliche Außentemperaturen zusätzliche elektrische Leistung fordern, muss die Batterie auch außerhalb der Ruhezeit geladen werden können. Damit der Betrieb rentabel bleibt, muss natürlich auch dieser Vorgang schnell vonstattengehen. Gleichzeitig sollte die Beladung möglichst batterieschonend erfolgen, denn die Wirtschaftlichkeit eines Elektrobusses hängt wesentlich auch von der Lebensdauer der Batterie ab. „Je ausbalancierter die Aufladung, desto mehr Zyklen kann die Batterie durchlaufen“, erläutert Heuts.

Die Ladedauer steht dabei im direkten Zusammenhang mit der möglichen Ladeleistung und der Batteriekapazität – in der Batterietechnik wird dieser Faktor oft als C-Rate angegeben. Eine C-Rate von 1C bedeutet, dass die Batterie innerhalb einer Stunde vollständig geladen werden kann. Patrick Heuts erklärt: „Die optimale Grenze der C-Rate liegt bei 1C. Bei 2C ist die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung der Batterie am größten.“ Um eine Batterie mit einer Kapazität von 350 kWh mit einer 1C-Rate zu laden, sind somit Ladeleistungen bis zu 350 kW erforderlich. Bei einem 500 kWh-Batteriesatz, der ebenfalls in Ebusco-Bussen eingesetzt werden kann, liegt die notwendige Ladeleistung zur Erreichung von 1C bereits bei bis zu 500 kW.

Ladedose für hohe Leistung

Für diese hohen Ladeleistungen muss die verwendete Fahrzeug-Ladedose geeignet sein. Aus diesem Grund setzt Ebusco auf die innovative Ladetechnik von Phoenix Contact. „Die CCS-Ladedosen Charx connect mit einem DC-Leitungsquerschnitt von bis zu 95 mm² ermöglichen einen sicheren Ladeprozess mit temporären Ladeleistungen von bis zu 500 kW“, erklärt Bianca Hanselle, Produktmanagement Charx connect bei der Phoenix Contact E-Mobility GmbH.

Durch eine präzise Temperatursensorik an beiden DC-Leistungskontakten und permanente Übermittlung der Messdaten kann eine Überhitzung innerhalb der Fahrzeug-Ladedose beim Laden mit hohen Ladeströmen verhindert werden. „Darüber hinaus kann der Ladestrom mittels der Temperaturmessdaten fahrzeugseitig gesteuert werden, sodass stets der maximale Ladestrom entsprechend der Temperaturentwicklung gewählt werden kann“, ergänzt Bianca Hanselle. Die optimierte Anschlusstechnik zwischen den DC-Leistungskontakten und den Hochvolt-Leitungen minimiere zusätzlich die Erwärmung des Stecksystems. Neben der Fähigkeit zum Laden mit hohen Leistungen bieten die universellen Fahrzeug-Ladedosen CHARX connect für Fahrzeughersteller weitere Vorteile. Die Fahrzeug-Ladedosen besitzen kompakte Abmessungen und sind innerhalb ihrer Ausführungen der AC- bzw. CCS-Ladedosen jeweils identisch.

Elektrobus Ladedose Phoenix Contact
Mit den Fahrzeug-Ladedosen von Phoenix Contact können dauerhaft 250 kW und temporär höhere Ladeleistungen bis 500 kW erreicht werden. Foto: Phoenix Contact E-Mobility GmbH

Eine weitere Erleichterung bietet der hohe Schutz der Fahrzeug-Ladedose gegen Schmutz und Feuchtigkeit – Einflüsse, die bei einem Ladeprozess außerhalb des Busdepots unausweichlich sind. Durch die hohen Schutzklassen bis zu IP 67 und zusätzlich IP6K6K/IP6K9K im Frontbereich bieten die universellen Ladedosen von Phoenix Contact trotz dieser Einflüsse einen sicheren Ladevorgang. Auch bei geöffneter Ladeklappe und nicht gestecktem Ladestecker besteht ausreichender Schutz. Phoenix Contact ermöglicht mit seiner Lösung das AC- und DC-Laden für alle Anwendungsfälle und Fahrzeugtypen.

Zusammenspiel der Komponenten

Allerdings betont Bianca Hanselle, dass es für die Alltagstauglichkeit von elektrischen Nutzfahrzeugen wie Bussen nicht die eine entscheidende Komponente gäbe. „Es ist das Zusammenspiel unterschiedlicher innovativer Techniken. So kann das eingesetzte Inlet über die Sicherheit und die Leistung des Ladeprozesses entscheiden. Dies gilt ebenfalls für die eingesetzte Batterie im Fahrzeug.“

In diesem Verständnis gehört bei Ebusco auch eine eigene Ladesäule zur Lösung. Der Elektrobus-Hersteller fertigt Ladesäulen, die speziell auf die Bedarfe der schweren Batteriepacks ausgelegt sind. Im Bereich der Ladesäulen befinden sich ebenfalls Ladekabel und Leistungselektronik von Phoenix Contact. So kann ein optimaler Ladeprozess durch das Gesamtsystem sichergestellt werden.

Die Effizienz der Ladeprozesse wird auch in Zukunft entscheidend für die Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen sein. Ebusco beschäftigt sich daher bereits mit der Automatisierung von Busdepots. Durch einen innovativen Roboter wird der stabile Phoenix Contact CCS-Stecker automatisch zum Bus geführt und mit der Fahrzeug-Ladedose verbunden. Neben Zeitersparnis und Qualitätssicherung hat Ebusco dabei auch die Umsetzung von Ladeprozessen für autonom fahrende Elektromobile im Blick. (pq)

Phoenix Contact E-Mobility GmbH
Bianca Hanselle
bhanselle@phoenixcontact.com
www.phoenixcontact.com

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