Vorweg: Die Entwicklung eines Hochleistungs-Ladekabels ergibt nur Sinn mit der gleichzeitigen Entwicklung eines entsprechenden Steckers. Dieser Stecker wiederum braucht eine Kupplung bzw. Buchse - zusammengefasst benannt als "Verbinder" oder Stromverbindung.
Problemstellung
Um bei der Elektromobilität vergleichbare Leistungen hinsichtlich der Reichweite und Tank- bzw. Ladegeschwindigkeit wie bei den Verbrennungsmotoren zu erzielen, müssen vergleichbare Energiemengen in vergleichbarer Zeit übertragen und gespeichert werden (vergleichbar heißt 1/3 der Energiemenge in Relation zum "Sprit"-Auto - aufgrund der hohen Effizienz des Elektromotors). Bisher sind die Akkumulatoren mit hohem spezifischem Leistungsgewicht sowie die Ladezeit die maßgebliche Begrenzung. Je leistungsfähiger die Akkumulatoren werden, desto mehr rückt die Lade-Infrastruktur in den Fokus, die die benötigte Energie in kurzer Zeit zur Verfügung stellen muss.
Interessant dabei ist der Benchmark mit dem tradierten System des Tankens von Sprit (Benzin oder Diesel). Dabei werden (typischerweise und grob vereinfacht) ca. 60 Liter Sprit in ca. einer Minute übergeben (gepumpt) - also ein Liter pro Sekunde. Ein Liter Sprit hat ca. 10 kWh Energieinhalt (43.000 kJ pro Kilogramm - umgerechnet in die gängige Volumen- und Stromeinheit).
Nun ist der Wirkungsgrad einer Kolbenkraftmaschine im Auto typischerweise ca. 33% und der einer Elektromaschine höher als 95%. Entsprechend braucht nur etwa 1/3 der Energie übertragen zu werden, um auf vergleichbare Reichweiten zu kommen. Beim genannten Beispiel wären das 20 x 10 kWh, also 200 kWh.
Das bedeutet, 200 kW eine Stunde lang zu laden oder aber bei einer Ladezeit von 1 Minute braucht es für die gleiche Energiemenge:
60 x 200 kW ; also 12.000 kW oder 12.000.000 Watt
Dies ist ein enormer Energiefluss (Energie pro Zeit), der übertragen werden muss und damit werden die Akkumulatoren, das Netz, aber auch die Ladeeinrichtung vor enorme Herausforderungen gestellt. Selbst im sog. "Hochvoltbereich" mit einer Übertragung von beispielsweise 1.000 Volt, erfordert es immer noch sehr hohe Stromstärken, um diese Leistung zu übertragen.
Aufgrund der gängigen Formel W = V x A wird schnell klar, dass bei dem gegebenen Beispiel 12.000 Ampere fließen müssten.
Zum Vergleich: eine Haushaltssteckdose ist bis maximal 16 Ampere abgesichert, ein Ein- bis Dreifamilienhaus hat eine Vorsicherung (Panzersicherung) von 80 bis 150 Ampere - die typischerweise nie ausgenutzt werden.
Nun würden 12.000 Ampere riesige Kabelquerschnitte und Kontaktflächen bedeuten. Selbst durch eine sehr performante Kühlung wäre dies nicht realistisch umzusetzen. Sogenannte Supraleiter könnten die Lösung sein, wenn diese zu vertretbaren Kosten verfügbar wären.
Das Beispiel zeigt, dass die Energiemenge für eine Standardreichweite von 600 km beim Elektroauto nicht so schnell geladen werden kann wie bei einem Sprit-Auto. Dabei ist die Ladezeit auch durch die Zeiten begrenzt, in denen ein Akku noch geladen werden kann und es muss auch diese Energiemenge aus dem Netz verfügbar sein (für das Niederspannungsnetz schon eine echte Belastung!). Bei der Ladezeit bleiben aber vor allem das Ladekabel und der -stecker der Engpass!
Diesem "Engpass" haben wir uns gewidmet und eine Stromkupplung (Stecker und Buchse) mit Kabel und Kühlung entwickelt.
Problemlösung
Vorteile