Megawatt Charging System: Laden mit 3,75 Megawatt

MCS verringert die Ladezeiten für Elektrofahrzeuge mit großen Batterien deutlich und trägt somit zur nachhaltigeren Mobilität bei. Erste MCS-Ladepunkte sind bereits heute im Einsatz und werden für Pilotversuche genutzt, um die MCS-Technologie weiter zu optimieren und einen raschen Markthochlauf zu ermöglichen.

Warum ist Megwatt Charging notwendig?

Die Notwendigkeit für MCS ergibt sich aus der wachsenden Nachfrage nach schnelleren Ladezeiten für schwere Elektrofahrzeuge im Langstreckeneinsatz. Für gewerbliche Flotten und private Fahrzeuge sind schnelle Gleichstromladesysteme nach dem Standard des Combined Charging System (CCS) ideal. Lastkraftwagen, Fähren, Bergbaufahrzeuge, Landtechnik, elektrische Lufttaxis (eVTOLs) und andere Fahrzeuge mit großer Batterie benötigen hingegen leistungsfähigere Ladesysteme, um ihre Betriebszeiten zu maximieren. Während CCS auf 350 kW begrenzt ist, ermöglicht MCS höhere Ladeleistungen bis zu 3,75 MW. Für Lastkraftwägen und Nutzfahrzeuge bedeuten verkürzte Ladezeiten verlängerte Betriebszeiten und erhöhte Logistikeffizienz. Hafenbetriebe können durch das schnelle Laden von Schiffen deren Liegezeiten minimieren. In abgelegenen Gebieten garantiert schnelles Laden von Minenfahrzeugen und Landtechnik die erforderliche Produktivität. Auch schnelles und zuverlässiges Laden von Baumaschinen und eVTOLs ermöglicht diesen Fahrzeugen eine hohe Auslastung.

MCS eignet sich sowohl für geplantes Laden als auch Gelegenheitsladen. Durch beispielsweise Pausenzeiten oder Auslastungszwänge zeitlich eingeschränkte Fahrzeuge profitieren besonders von der schnellen Ladegeschwindigkeit. Beim geplanten Laden werden feste Ladezeiten und -orte im Voraus festgelegt, was besonders für Nutzfahrzeuge im Linienverkehr von Vorteil ist. Gelegenheitsladen hingegen bietet Flexibilität und ist besonders in Situationen nützlich, in denen feste Ladezeiten nicht praktikabel sind. Fahrzeuge können so bei jeder Gelegenheit aufgeladen werden, wenn sie nicht im Einsatz sind, selbst wenn das nur für kurze Zeiträume gegeben ist. Dies ist beispielsweise bei Baustellenfahrzeugen oder landwirtschaftlichen Maschinen der Fall, die oft unregelmäßig genutzt werden und keine festen Fahrpläne haben. Besonders relevant ist es für Minenfahrzeuge, die nahezu ununterbrochen im Einsatz sind, da die betrieblichen Anforderungen lange Standzeiten nicht zulassen.

Pantograph-Laden für Busse

Pantograph-Laden ist zum Beispiel für Linienbusse eine Alternative, aber für schwere Fahrzeuge keine ideale Lösung. Schiffe bewegen sich während des Ladevorgangs leicht, was das Laden über einen Bügel erschwert oder den Ladevorgang gar verhindert. Der Arbeitsbereich von Minenfahrzeugen ist oft stark verschmutzt und die Kontakte auf dem Dach sind mechanisch empfindlich, was eine Herausforderung für den Pantograph-Ladeprozess darstellt. Ein weiterer Nachteil ist die Anfälligkeit für Umwelteinflüsse. Bei starkem Regen, Schnee oder Eis kann die Funktionalität des Bügels beeinträchtigt werden, was zu Unterbrechungen oder ineffizientem Laden führt. Außerdem erfordert das Pantograph-System eine präzise Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, was in unebenen Umgebungen und bei widrigen Wetterkonditionen schwierig zu gewährleisten ist. Im Gegensatz dazu bietet das Laden über Kabel und Stecker, wie es MCS ermöglicht, eine robustere und zuverlässigere Verbindung. Der Stecker ist weniger anfällig für Umwelteinflüsse und Verschmutzungen und kann auch bei widrigen Bedingungen eine stabile und sichere Ladeverbindung garantieren. Das MCS-System ist somit für Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen, in denen Zuverlässigkeit und Effizienz entscheidend sind, die geeignetere Wahl.

Die Standardisierung von MCS ist noch nicht abgeschlossen, dennoch sind Veränderungen besonders im Vergleich zu CCS bezüglich der Ladekommunikation bereits bekannt. Die High-Level-Kommunikation erfolgt nach ISO 15118-20 Amendment für MCS, wobei die physikalische Ebene durch IEC 61851-23-3 definiert wird. ISO 15118-20 ersetzt ISO 15118-2, und als Konsequenz wird TLS 1.3 benötigt, was zu einem sichereren System beiträgt. Anstelle der Powerline-Kommunikation bei CCS verwendet MCS 10BASE-T1S über getrennte Kommunikationsleitungen, wie in der ISO 15118-10 beschrieben. Durch die Nutzung von Automotive Ethernet ist SLAC, wie in ISO 15118-3 spezifiziert, nicht länger erforderlich.

Elektrisch gesehen arbeitet MCS im Spannungsbereich von 500 bis 1250 VDC und unterstützt Stromstärken bis zu 3000 A, was eine Ladeleistung von bis zu 3,75 MW ermöglicht. Diese Leistungswerte sind entscheidend für das schnelle Laden großer Batterien. Mechanisch gibt es im MCS-Stecker unabhängig von den 10BASE-T1S-Leitungen die neuen Kommunikationspins „Charge Enable“ (CE) und „Insertion Detection“ (ID) mit unterschiedlichen Spannungspegeln im Vergleich zu den CCS-Pins „Control Pilot“ (CP) und „Proximity Pin“ (PP).  MCS-Stecker (definiert in IEC 63379) und -Kabel sind aufgrund der hohen Ströme und Spannungen darüber hinaus relativ schwer und müssen effektiv gekühlt werden, um Überhitzung zu vermeiden und eine sichere Handhabung zu gewährleisten.

Der Kommunikationscontroller vSECC.MCS von Vector Informatik bietet eine zukunftssichere Lösung für die Implementierung von MCS in Ladesäulen. Bis auf die MCS-Schnittstelle sind bei vSECC.MCS alle Hardware-Schnittstellen die gleichen wie bei vSECC. Dadurch können Bestandskunden schnell und einfach auf die neue Technologie umsteigen. Auch die Software-Schnittstellen bleiben unverändert, sodass auf Kundenseite keine Anpassungen erforderlich sind. vSECC.MCS unterstützt weiterhin zwei Ladepunkte gleichzeitig: einen MCS- und einen CCS-Ladepunkt.

MCS stellt einen Fortschritt in der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge mit großer Batterie dar. Mit der nahenden Standardisierung und der bevorstehenden Markteinführung der ersten Fahrzeuge mit MCS-Schnittstelle ist dies ein wesentlicher Schritt in Richtung einer nachhaltigen und effizienten Mobilität. Die Zukunft der Schwerlastfahrzeuge ist elektrisch, und MCS wird dabei eine zentrale Rolle spielen. (na)