Die Elektromobilität eröffnet vielfaltige Potenziale: die direkte Nutzung von Strom in Fahrzeugen sowie die Integration von Speicherlösungen, die netzdienliche Funktionen übernehmen können. Ganz vorne in diesem Geschäft spielt ein kleines, aber feines Unternehmen aus Winterthur mit.


Text: René Senn, Fotos: Designwerk Technologies AG, René Senn


Zwei Dinge sind Tatsache: Die Transportbranche packt die Umsetzung der Elektrifizierung viel professioneller an als es die individuelle Mobilität bisher getan hat, und der Wandel hin zum E-LKW ist im vollen Gang. Die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs erfordert eine leistungsfähige Ladeinfrastruktur, mit der Nutzfahrzeuge auf längeren Strecken oder im Dauer- und Schichtbetrieb wirtschaftlich und effizient betrieben werden können. Zeit ist Geld – ein stehendes Fahrzeug kann kein Geld verdienen, was sich negativ auf die Rentabilität auswirkt.

Mit einem Ladesystem im Megawattbereich lassen sich Ladezeiten signifikant verkürzen. Ergänzend stellt sich jedoch die Frage: Wie geht ein Transportunternehmen energietechnisch vor, wenn am Abend alle Lkw auf einmal laden müssen? Denn dies würde zu erheblichen Lastspitzen führen, und natürlich sind negative Auswirkungen auf das Stromnetz zu vermeiden. Das hört sich an wie eine unlösbare Aufgabe. Ist es nicht: eine sehr innovative und praktisch anwendbare Lösung kommt aus der Schweiz, genauer gesagt aus Winterthur.

Die Elektromobilität eröffnet vielfaltige Potenziale: die direkte Nutzung von Strom in Fahrzeugen sowie die Integration von Speicherlösungen, die netzdienliche Funktionen übernehmen können. Ganz vorne in diesem Geschäft spielt ein kleines, aber feines Unternehmen aus Winterthur mit.


Text: René Senn, Fotos: Designwerk Technologies AG, René Senn


Zwei Dinge sind Tatsache: Die Transportbranche packt die Umsetzung der Elektrifizierung viel professioneller an als es die individuelle Mobilität bisher getan hat, und der Wandel hin zum E-LKW ist im vollen Gang. Die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs erfordert eine leistungsfähige Ladeinfrastruktur, mit der Nutzfahrzeuge auf längeren Strecken oder im Dauer- und Schichtbetrieb wirtschaftlich und effizient betrieben werden können. Zeit ist Geld – ein stehendes Fahrzeug kann kein Geld verdienen, was sich negativ auf die Rentabilität auswirkt.

Mit einem Ladesystem im Megawattbereich lassen sich Ladezeiten signifikant verkürzen. Ergänzend stellt sich jedoch die Frage: Wie geht ein Transportunternehmen energietechnisch vor, wenn am Abend alle Lkw auf einmal laden müssen? Denn dies würde zu erheblichen Lastspitzen führen, und natürlich sind negative Auswirkungen auf das Stromnetz zu vermeiden. Das hört sich an wie eine unlösbare Aufgabe. Ist es nicht: eine sehr innovative und praktisch anwendbare Lösung kommt aus der Schweiz, genauer gesagt aus Winterthur.

Innovationen aus Winterthur

Unter der Marke Designwerk werden elektrische LKWs in Kleinserie gefertigt. Seit 2021 ist die Volvo Group an der Designwerk Technologies AG beteiligt. Heute beschäftigt das Unternehmen 225 Mitarbeitende am Firmensitz Winterthur und an den Standorten in Basel sowie in Deutschland. Die ersten vollelektrischen Müllfahrzeuge auf Schweizer Strassen stammen von Designwerk, und das Unternehmen fertigt E-Lkw mit den derzeit grössten Batteriekapazitäten und Reichweiten am Markt.

Ein E-LKW für den Autotransport mit 900 kWh Batteriekapazität von Designwerk fährt zum Beispiel für die Firma Galliker Transporte AG ohne Laden aus der Schweiz bis zu Porsche nach Zuffenhausen und zurück. Oder: «Schaffhuse cha länger pfuse» steht auf dem neuen vollelektrischen und dadurch sehr leisen Müllfahrzeug, das Entsorgung und Recycling Schaffhausen Ende 2023 bei Designwerk gekauft hat.

Produktdetails Mega Charger

Dimensionen L × B × H | 8.6 × 2.55 × 3.0m

Gewicht | 25 t

AC-Eingangsdaten | 88–400 kW, TN 3 × 125-580 A, 400 VAC +–10 %, 50 Hz

AC-Steckertyp | CEE 125 und Fixanschluss, 3P+N+PE

Batteriepuffer | 170–2000 kWh

Technologie Batteriespeicher | NMC und / oder LFP, Second-Life-Nutzung oder neu

DC-Ausgangsdaten | max. 3000 A, 500–900 V, max. 2100 kW

DC-Steckertyp | flüssigkeitsgekühlt, CCS Typ 2, MCS

Effizienz | Netz > Batterie > Fahrzeug > ca. 0.86

Bedienung | Status Display, Knöpfe

Thermomanagement | Wasser / Luft: stufenlos, temperaturabhängig

Transport | Container transportierbar nach UN38.3

Die Designwerk-Gründer Frank Loacker und Tobias Wülser haben die Zeichen und das Potenzial der Elektromobilität schon 2008 erkannt. Ihre Passion dafür stellten sie im Jahr 2010 während einer 80-tägigen, vollelektrischen Weltrekord-Umrundung mit dem eigens entwickelten Kabinenmotorrad namens Zerotracer unter Beweis. Seither nutzen sie und die Ingenieure und Ingenieurinnen aus Winterthur ihr Wissen für zahlreiche Projekte. Sie entwickeln und fertigen beispielsweise mobile Schnellladegeräte sowie modulare Hochvolt-Batteriesysteme.

Die Ladestation der Superlative

Ende 2023 präsentierte Designwerk im Rahmen eines exklusiven Events am Firmensitz vor rund achtzig Branchenexperten ihren neuesten, wichtigen Meilenstein, den Mega Charger. Es handelt sich um eine batteriegepufferte Ladestation mit zwei CCS-Ladepunkten und einer Leistung von je 420 Kilowatt DC. Die rund 8,6 Meter lange, 2,55 Meter breite und 3 Meter hohe Anlage im Containerformat ist mit leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet.

Die Batteriepuffer sowie die Leistungselektronik und die dazugehörende Elektrik- und Elektronik-Hardware sind in einem Container eingebaut und vor äusseren Einflüssen geschützt.
Die Batteriepuffer sowie die Leistungselektronik und die dazugehörende Elektrik- und Elektronik-Hardware sind in einem Container eingebaut und vor äusseren Einflüssen geschützt. Der Ladecontainer enthält Batteriepakete mit einer Entladeleistung von bis zu 2,1 Megawatt und einer Speicherkapazität von 2000 Kilowattstunden. Neben dem Hochleistungs-Stecksystem gemäss MCS-Standard kann die Ladestation dank optionalen CCS-Ladepunkten die Kompatibilität zu weiteren Fahrzeugen, darunter auch Pkw, gewährleisten.

Mit einer Batteriekapazität von bis zu zwei Megawattstunden sorgt sie dafür, dass das Stromnetz beim Ladevorgang nicht durch Ladespitzen belastet wird. Die «Container-Speicher-Ladestationen » werden künftig als Puffer eine wichtige Rolle bei der Netzstabilisierung spielen, weil sie das schwankende Energieangebot aus erneuerbaren Quellen lokal ausgleichen können. Diese neue Generation von Schnellladestationen wird elektrische Nutzfahrzeuge langstreckentauglich machen, ohne das Stromnetz zu überlasten.

Demonstrationsprojekt lieferte Grundlage

Die dem Ladecontainer zugrunde liegende Technologie stammt aus einem laufenden Demonstrationsprojekt von Designwerk. Dieses richtet sich nach dem internationalen Ladestandard Megawatt Charging System (MCS, siehe Box) und hat den Bau und die Erprobung einer Ladestation mit einer Ladeleistung von 1,05 Megawatt pro Ladepunkt zum Ziel. Mit diesem Vorhaben an der Schnittstelle zwischen Forschung und Markt wird die Megawatt-Ladetechnologie bis zur Marktreife weiterentwickelt. Das Bundesamt für Energie (BFE) sowie Industrie- und Hochschulpartner unterstützen das Projekt und begleiten es wissenschaftlich.

Demonstrationsprojekt lieferte Grundlage

Die dem Ladecontainer zugrunde liegende Technologie stammt aus einem laufenden Demonstrationsprojekt von Designwerk. Dieses richtet sich nach dem internationalen Ladestandard Megawatt Charging System (MCS, siehe Box) und hat den Bau und die Erprobung einer Ladestation mit einer Ladeleistung von 1,05 Megawatt pro Ladepunkt zum Ziel. Mit diesem Vorhaben an der Schnittstelle zwischen Forschung und Markt wird die Megawatt-Ladetechnologie bis zur Marktreife weiterentwickelt. Das Bundesamt für Energie (BFE) sowie Industrie- und Hochschulpartner unterstützen das Projekt und begleiten es wissenschaftlich.

Container für zukunftssichere Ladeinfrastruktur

Aktuell sind noch keine Fahrzeuge mit dem MCS-Standard auf Schweizer Strassen unterwegs. Aber wie der Markthochlauf bei Elektro-Pkw und der damit verbundene Ausbau der Ladeinfrastruktur gezeigt haben, gewinnen Themen rund um die Infrastruktur und Ladestandards rasch an Dynamik. Das bestätigt auch Andreas Burgener, Direktor von auto-schweiz, der Vereinigung offizieller Automobil-Importeure in der Schweiz und in Liechtenstein, am Event in Winterthur. «Designwerk hat mit den batteriegepufferten Mega- Ladestationen eindrücklich gezeigt, wohin die Reise unserer Branche in Bezug auf die Elektromobilität führt. Es scheint mir sinnvoll, Ladeparks skalierbar auszulegen und Standards wie den MCS mit zu berücksichtigen.» Wie ein Megawatt-Ladepark für schwere Nutzfahrzeuge dereinst aussehen kann, soll die Demonstrationsanlage bei der Galliker Transport AG dieses Jahr zeigen. Wir werden in eTrends darüber berichten.

Aufbau der Packs
Die einzelnen Batteriemodule werden zugekauft, die gesamte Lade- und Leistungselektronik sowie der Aufbau der Packs werden bei Designwerk in Winterthur entwickelt, verkabelt und montiert. Im neuen Mega Charger kommen die gleichen modularen Batteriepakete zum Einsatz, die sich seit Jahren in den E-Trucks von Designwerk bewähren. Das sehr grosse Know-how bei Designwerk über das gesamte Anwendungsspektrum von der Ladetechnik über die E-Motorentechnik bis hin zur Batterietechnik ist in der Branche einzigartig.

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