Megawatt Charging System: Normung unterstützt die globale Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs

DKE: Herr Horrmeyer, Deutschland hat sich das Ziel gesetzt, bis 2045 klimaneutral zu sein. National und international werden außerdem Vorschriften erlassen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Wie verhält sich das für schwere Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren?

Horrmeyer: Es gibt seitens der EU eine Vorschrift, dass die Emissionen für Lastkraftwagen und schwere Nutzfahrzeuge bis 2025 zunächst um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent gegenüber dem Stand von 2019 weiter reduziert werden. Hersteller in der EU müssen also entsprechende Maßnahmen ergreifen, um die Emissionen zu reduzieren. Die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte steht dabei ganz oben auf der Agenda.

Aber es geht auch restriktiver: In den USA beispielsweise, speziell in Kalifornien, sollen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ab 2030 nicht mehr zugelassen werden. Das gilt sowohl für Pkw als auch für leichtere Fahrzeuge. Ab 2035 sollen dann außerdem keine schweren Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor mehr zugelassen werden. Insofern gibt es auch dort intensive Bestrebungen, alternative Antriebsformen zu entwickeln und dem Markt anzubieten. Die Elektrifizierung des Antriebs liegt dabei auf der Hand. In China hingegen sind diese Bestrebungen anders gelagert. Im Bereich der schweren Nutzfahrzeuge liegt der Fokus auf Batteriewechselsystemen.

Combined Charging System liefert die Grundlagen für das Megawatt Charging System

DKE: Wo technologische Entwicklung voranschreitet, spielt auch die Normung immer eine Rolle. Sie beschäftigen sich in dem Kontext mit dem Megawatt Charging System (MCS). Was genau ist das?

Horrmeyer: Das Megawatt Charging System baut auf den Erfahrungen auf, die wir mit dem seit etwa zehn Jahren vorhandenen Combined Charging System (CCS) in Europa und Nordamerika sammeln konnten. Und die zeigen einfach, dass die Leistungsfähigkeit nicht den Anforderungen schwerer Nutzfahrzeuge gerecht werden kann.

Wir brauchen eine deutlich höhere Ladeleistung. Hier wissen wir allerdings auch, dass es Probleme im Hinblick auf die Kompatibilität und Erweiterung mit dem CCS gibt. Ein Beispiel ist die Ladespannung: Das CCS kann nicht so kompatibel gestaltet werden, dass der für schwere Nutzfahrzeuge vorgesehene Spannungsbereich von über 1.000 Volt erreicht wird. Darüber hinaus spielt die Kommunikation eine wichtige Rolle. Auch hier wissen wir, dass eine notwendige neue Art der Kommunikation nicht kompatibel ist zum CCS. Wir werden die in der Vergangenheit gesammelten Erkenntnisse mit in das MCS einbringen. Das betrifft unter anderem Signalisierung, elektrische Sicherheitsparameter und Sicherheitskonzepte.

Es gibt also viele Aspekte, die, von der elektrischen Seite aus betrachtet, deutlich über das hinausgehen, was das CCS leisten kann. Aber, und das ist ein wichtiger Punkt: Beim Megawatt Charging System werden natürlich auch die, ich nenne sie einmal „guten Gene“ des CCS, berücksichtigt und eingebunden.

DKE: Noch einmal zur Ladeleistung: Können Sie ein paar Zahlen nennen, um die Dimensionen zu verdeutlichen?

Horrmeyer: Aktuell ist es so, dass wir mit dem CCS 1.000 Volt maximale Ladespannung und einen maximalen Ladestrom von 500 Ampere haben. Die 500 Ampere sind durch eine Kühlung der Ladeleitung und Ladestecker dauerhaft möglich. Das ermöglicht schon jetzt das sogenannte „High Power Charging“, welches wir an einigen Autobahnraststätten in Form von Ladesäulen bestimmter Anbieter sehen.

Beim Megawatt Charging System wird die maximale Ladespannung auf 1.250 Volt erhöht, der maximale Ladestrom auf 3.000 Ampere. Das bedeutet, wir können in dem Fall mit knapp vier Megawatt laden – im Gegensatz zum CCS mit maximal 500 Kilowatt.

Förderprojekt: ELSTA

ELSTA verfolgt das Ziel, den Ausbau und Markthochlauf der Elektromobilität mit Hilfe von Normung und Standardisierung zu fördern und Deutschland auf diese Weise langfristig als Leitmarkt und Anbieter für Elektromobilität zu etablieren.

Megawatt Charging System als flächendeckender Ladestandard für Schwerlastverkehr bis 2030

DKE: Stellen wir uns ein Logistikunternehmen vor, das bereits über eine große Flotte elektrifizierter Nutzfahrzeuge verfügt. Das MCS wird zum einheitlichen Standard. Können bestehende Nutzfahrzeuge das neue System einfach verwenden? Muss die komplette Flotte ausgetauscht werden? Wie sieht es mit der Infrastruktur aus?

Horrmeyer: Heutige Nutzfahrzeuge, die das CCS verwenden, finden sich eher im Bereich von 3,5 oder vielleicht auch 7,5 Tonnen für den innerstädtischen Lieferverkehr wieder. In dem Fall sprechen wir also von sehr kurzen Strecken.

Mit dem Megawatt Charging System wollen wir jedoch den Langstreckenverkehr mit schweren Nutzfahrzeugen bedienen. Vermutlich wird es zu Beginn eine Übergangsphase geben, sodass beide Ladesysteme im Fahrzeug genutzt werden können. Es wird anfangs auch noch gar nicht so viele MCS-Ladestationen geben. Das Laden an einer CCS-Ladestation wird für Fahrer*innen dann zwar möglich sein, aber entsprechend länger dauern.

DKE: Ab wann können wir mit einer flächendeckenden Nutzung des MCS rechnen?

Horrmeyer: Wir gehen davon aus, dass wir vor Eintreten der EU-Anforderungen 2025 die Normung der Ladesysteme sowohl auf der Fahrzeugseite als auch auf der Ladestationsseite verabschiedet haben. Andere Aspekte, beispielsweise Kommunikation oder Abrechnungsverfahren, müssen bis zu dem Zeitpunkt natürlich auch bereitstehen.

Ich gehe davon aus, dass Fahrzeugmodelle mit dem MCS ausgerüstet werden und eine Infrastruktur aufgebaut wird, sobald absehbar ist, wann die Normen veröffentlicht werden. 2025 sollte also eine Infrastruktur mit Fahrzeugen und Ladestationen vorhanden sein. Bis 2030, so schätze ich, wird sich der Markt in Europa gebildet haben, sodass das Megawatt Charging System für schwere elektrifizierte Nutzfahrzeuge zum Alltagsbild gehört.

Ein wichtiger Punkt sind hier die erheblichen Investitionen in den Ausbau der Infrastruktur. Für diese hohen Ladeleistungen wird es, bei MCS-Ladestationen mit vielen Ladepunkten, erforderlich sein, Umspannwerke und Autobahn in unmittelbarer Nähe zu haben und dort einen großen Parkplatz aufzubauen. Schauen wir uns an, wie viele Lkw bereits heute auf Autobahnparkplätzen stehen, wird deutlich, wie hoch der Bedarf in Zukunft sein wird.

Ladeinfrastruktur E-Mobilität: Der technische Leitfaden für Installation und Betrieb in der Praxis

Was ist bei der Planung, Errichtung und dem Betrieb einer Ladeinfrastruktur zu beachten und welche Normen und Vorschriften sind hierbei von Bedeutung? Und welche Rolle spielen zukünftig intelligente Stromnetze und das induktive Laden?

Antworten auf diese und weitere Fragen gibt die vierte Version des technischen Leitfadens für die Ladeinfrastruktur der Elektromobilität – ein Projekt von DKE, BDEW, ZVEH, ZVEI, VDE FNN und VDA.

Anwendungsmöglichkeiten für hohe Ladeleistungen und Energiemengen sind bereits vorhanden

DKE: Die Zeit beim Ladevorgang ist, wie Sie bereits erwähnt haben, ein wichtiges Thema. Und Zeit ist insbesondere für Lkw-Fahrer*innen bedeutend. Wie schnell kann ein Lkw mit dem MCS geladen werden?

Horrmeyer: Die Kalkulation sieht so aus: Lkw-Fahrer*innen müssen alle viereinhalb Stunden eine Ruhepause von 45 Minuten einlegen. Innerhalb dieser Ruhepause ist vorgesehen, dass das Fahrzeug entweder komplett geladen wird oder der Akku so weit aufgeladen ist, dass die Reichweite erneut für mindestens viereinhalb Stunden Fahrtzeit bis zur nächsten Ruhepause reicht. Wir sprechen also von enormen Ladeleistungen und Energiemengen.

DKE: Abseits unserer Straßen: Für welche Mobilitätsbereiche könnte sich das MCS außerdem eignen?

Horrmeyer: Es sind sicherlich weitere Anwendungsbereiche denkbar. In Norwegen gibt es beispielsweise elektrifizierte Fähren, die einen Fjord überqueren. Da werden Ladesysteme eingesetzt, die aber eher proprietär gestaltet sind und auch nur für diesen Anwendungszweck. Für den weiteren Ausbau ist dann eher ein etabliertes Ladesystem erforderlich, wie wir es mit dem Megawatt Charging System zukünftig haben werden. Es ist jedoch nicht so, dass bereits an konkreten Normungsvorhaben für diese zusätzlichen Anwendungen gearbeitet wird.

Ähnlich sieht es im Bereich der Lufttaxis aus. Zwar sind Lufttaxis noch nicht kommerziell unterwegs, aber in der Entwicklung bereits weit fortgeschritten. Dort kamen bereits Anfragen im Hinblick auf das MCS. Ich kann mir auch durchaus vorstellen, dass das MCS im Bereich von Land- und Baumaschinen eingesetzt werden kann. Die Anwendungsmöglichkeiten sind in jedem Fall gegeben.

Es ist allerdings nicht so, dass Ansprüche oder Anforderungen dieser zusätzlichen Anwendungen bereits in die Gestaltung des MCS eingegangen sind. Wir fokussieren uns in der Normung auf schwere Nutzfahrzeuge. Wenn wir aber einfache Aspekte für diese zusätzlichen Anwendungen berücksichtigen können, werden wir diese sicherlich auch einbinden. Bei größeren Abweichungen sprechen wir aber von Projekten, die von den beteiligten Akteuren gestartet werden müssen, die dann aber wiederum auf der Technologie vom Megawatt Charging System aufsetzen können.

Technische Spezifikationen in Arbeit und Überführung in internationale Normen geplant

DKE: Wir haben jetzt viel über die Technologie und Infrastruktur gesprochen. Damit das aber auch alles sicher und interoperabel funktioniert, müssen Normen und Standards erarbeitet werden. Geben Sie uns doch bitte einen kleinen Einblick in die gerade angesprochene Normungsarbeit zum MCS.

Horrmeyer: Sehr gerne. IEC/TS 61851-23-3 und IEC/TS 63379 sind hierbei der Kernnormen.

IEC/TS 61851-23-3 ist eine Systemnorm. Das heißt, sie beschreibt Anforderungen an Systemaspekte wie die elektrische Sicherheit, das Kurzschlussverhalten, Signalisierung und Kommunikation. Dieses Projekt wurde bei der IEC als New Work Item Proposal (NWIP) angenommen. Die erste Sitzung des Projektteams fand Ende Oktober 2021 statt.

Darüber hinaus brauchen wir auch für die mit der Ladestation verbundenen Ladegarnitur, also die Kombination aus Leitung und Stecker, eine Normung. Und die läuft beim Projektteam zur IEC/TS 63379, das seit Frühjahr 2021 daran arbeitet.

Beide Normen sind derzeit noch als Technische Spezifikationen (TS) ausgelegt, weil wir mit dem Thema ja tatsächlich Neuland betreten. Erfahrungsgemäß ist es so, dass mit der Zeit noch weitere Aspekte hinzukommen. Sobald die Arbeiten an den nächsten Revisionen beginnen, ist davon auszugehen, dass beide Technischen Spezifikationen wie üblich in eine internationale Norm überführt werden.

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Normungsbereich soll gemeinsam mit weltweiten Partnern angegangen und gestaltet werden

DKE: Sie haben zu Beginn des Interviews bereits einmal kurz über China gesprochen. Lassen Sie uns das Thema etwas vertiefen: Welche Rolle spielt die Sino-German-Sub-Working-Group E-Mobility beim Megawatt Charging System?

Horrmeyer: Es gibt bereits seit einigen Jahren eine deutsch-chinesische Kommission Normung. Dort beschäftigt sich eine Arbeitsgruppe mit dem Thema der Elektromobilität, in der sich die Mitglieder über gemeinsame Interessen und Vorgehensweisen austauschen.

Von deutscher Seite aus ist es aktuell so, dass wir die Motivation haben, das Megawatt Charing System auch in anderen Weltregionen bekanntzumachen. Und wir möchten die Partner dazu bewegen, den Normungsbereich gemeinsam anzugehen und zu gestalten, sodass wir zu einheitlichen Systemen kommen, die nicht nur in Europa und den USA, sondern eben auch in China und anderen asiatischen Märkten zum Einsatz kommen.

Gemeinsam zu agieren und einheitliche Standards zu setzen, ist gerade für die Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge enorm wichtig, denn der adressierbare Markt ist wesentlich kleiner als der für Pkw. Entsprechend würden die Hersteller davon profitieren, wenn es ein System gäbe, auf das sich alle einigen. Natürlich ist das eine Idealvorstellung und die Realität der Systemwelt wird auch in Zukunft weiterhin bunt bleiben, aber dennoch können wir unglaublich viel erreichen, wenn wir uns dieser Idealvorstellung immer weiter annähern. Aber dafür müssen wir auch den ersten Schritt machen.

Nationale Plattform Mobilität bringt die richtigen Partner zusammen und spricht Empfehlungen aus

DKE: Bleiben wir bei Organisationen: Im Vorgespräch haben Sie die Nationale Plattform Mobilität (NPM) erwähnt. Welchen Beitrag leistet die NPM für das MCS-Vorhaben?

Horrmeyer: Die Nationale Plattform Mobilität ist eine Art „Katalysator“, ein Möglichmacher für die Normung und befindet sich deshalb auch oberhalb der Normungsebene, um die richtigen Partner zusammenzubringen. Im Wesentlichen geht es darum, miteinander zu arbeiten und die gemeinsamen Ideen in die Normung einzubringen, sodass diese zu einer Umsetzung kommen.

Die NPM ist in Deutschland ein sehr wichtiger Treiber, Modifikator und Moderator, wenn es darum geht, Aktivitäten zu bündeln und zu einer Konsensbildung beitragen oder auch darum, über politische Kanäle mit den Akteuren aus anderen Ländern in Verbindung zu treten und die gemeinsame Haltung international zu fördern. Kürzlich wurde beispielsweise der Zwischenbericht „Schwere Nutzfahrzeuge – Standards und Normen für alternative Antriebe“ veröffentlicht.

DKE: Die NPM spricht also Empfehlungen aus?

Horrmeyer: Genau. Die NPM hat keinen normativen Charakter, sondern forciert die Konsensbildung der Akteure und spricht Empfehlungen sowohl gegenüber der Politik als auch Wirtschaftsvertretungen und Wirtschaftsverbänden, wie der Automobilindustrie, der elektrotechnischen Industrie und der Energiewirtschaft, aus.

Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs reduziert CO₂-Emissionen und unterstützt klimapolitische Ziele

DKE: Um einmal die Brücke zur ersten Frage zu schlagen: Inwiefern trägt das MCS dazu bei, klimapolitische Ziele – unabhängig vom Land – zu erreichen?

Horrmeyer: Der Schwerlastverkehr, wie wir ihn heute noch kennen, bedeutet einen hohen Ausstoß an CO₂- und anderen Emissionen. Das MCS wird der Elektrifizierung von schweren Nutzfahrzeugen einen großen Schub verleihen. Das trägt, wenn wir es im globalen Kontext betrachten, signifikant dazu bei, Emissionen langfristig zu reduzieren und auf diese Weise auch einen Teil der „Bürde“ vom Mobilitätssektor zu nehmen.

Ich sehe in der Technologie unglaublich viel Potenzial und denke, dass wir, mit all den Möglichkeiten, die das Megawatt Charging System bietet, einen großen Beitrag leisten können, die klimapolitischen Ziele zu erreichen – unabhängig davon, von welchem Land sie ausgesprochen werden. Wir müssen nur gemeinsam daran arbeiten.

DKE: Vielen Dank für das Gespräch, Herr Horrmeyer!

Die Elektromobilität ist eine Sprunginnovation, die ein neues, übergreifendes Systemdenken erfordert. Um die deutsche Wirtschaft erfolgreich im Bereich Mobility zu positionieren, ist es wichtig, die positiven Effekte von Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess einzubeziehen und damit voll auszuschöpfen. Gleiches gilt aber auch für die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Mobilität – die Mikromobilität. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im