28.08.2018

Elektromobilität als Chance

Porsche engagiert sich intensiv für die Zukunft der Elektromobilität – wohin die Reise geht und wo Herausforderungen warten, klären im Gespräch Otmar Bitsche, Leiter Entwicklung Elektrik, Elektronik, Elektromobilität bei Porsche, und Michael Kiefer, Leiter Hochvolt-Systeme bei Porsche Engineering.

Über die Treibstoffversorgung von Verbrennungsmotoren haben sich die Automobilhersteller nie den Kopf zerbrochen, sondern diese Angelegenheit den Mineralölkonzernen überlassen. Warum also hat sich Porsche Engineering entschlossen, einen eigenen Ladepark für Elektroautos zu entwickeln?

Michael Kiefer (M.K.)— Bei der Umstellung von Verbrenner- auf Elektroantrieb muss ich meinen Kunden auf die Reise in die neue Elektrowelt mitnehmen. Bei unserer Marke sind 100 Prozent unserer Kunden Verbrenner gewohnt. Da stehe ich vor dem Henne-Ei-Problem. Kein Ladenetz, keine E-Autos. Und wenn es keine E-Autos gibt, investiert niemand in ein Ladenetz. Wir können Elektroautos demnach nur verkaufen, wenn wir dem Kunden die Sicherheit geben, dass ihm dafür ein vernünftiges Ladenetz zur Verfügung steht. Deshalb geht Porsche in Vorleistung und treibt den Ausbau der Ladeinfrastruktur selbst aktiv voran.

Wie machen Sie das?

M.K.— Zum einen stellen wir dem Markt eine eigene effiziente Lösung zur Verfügung, und zum anderen beteiligt sich der Volkswagen Konzern an dem Joint Venture „Ionity“ für den Ausbau eines Schnellladenetzes entlang der europäischen Fernstraßen. Sind erst einmal genügend Elektroautos unterwegs, werden mit Sicherheit Investoren auf den Zug mit Ladestationen aufspringen und einen Business-Case daraus machen, mit dem sie Geld verdienen können. Um dieses Geschäftsmodell zu ermöglichen, ist allerdings eine Anschub-Initiative wie die unsrige erforderlich, die das Gesamtkonzept erst ermöglicht.

Michael Kiefer: „Mit der entwickelten Ladeinfrastruktur benötigt der Kunde nur eine Ladekarte“


Wie wichtig ist ein bedienungsfreundliches Ladesystem?

Otmar Bitsche (O.B.)— Sehr wichtig. Das heutige System mit komplizierten Abrechnungsmodalitäten und auch mit unterschiedlichsten Strompreisen stellt eine echte Barriere im Hinblick auf die Akzeptanz der Elektromobilität dar.

M.K.— Wer heute mit einem Elektrofahrzeug von München nach Hamburg fahren möchte, braucht mehrere Karten, mit denen er sich an den Ladesäulen authentifizieren muss. Porsche nimmt dem Kunden genau diese Authentifizierung ab, indem wir mit allen Ladesäulenbetreibern Verträge schließen, sodass der Kunde nur eine einzige Ladekarte benötigt, die überall akzeptiert wird. Außerdem kann er mit einem garantierten Strompreis kalkulieren, der flächendeckend für die ganze Republik gilt. Kunden des Porsche-Ladedienstes erhalten schließlich nur eine einzige transparente Rechnung von der Firma Porsche.

Was unterscheidet den Ladepark von Porsche Engineering von anderen Konzepten für Ladestationen?

M.K.— Wir haben uns dem Thema Ladepark aus der Sicht der Kunden genähert, welche die Ladesäule bedienen müssen. Aber auch die Sicht der Betreiber, die diese Parks aufbauen möchten, haben wir nicht außer Acht gelassen. Für beide bietet der Markt derzeit kaum optimale Lösungen. Der Gebrauch ist oft kompliziert, oder es gibt beispielsweise Schwierigkeiten mit der Instandhaltung, dem Service oder mit der Diagnose von solchen Parks. Wir haben deshalb zum Beispiel sehr viel Arbeit in das Thema Benutzerfreundlichkeit gesteckt. Unsere Ladesäulen unterscheiden sich allein schon optisch von den heute üblichen. Sie unterstützen den Kunden durch eine Konstruktion, welche das Ladekabel sauber führt. Außerdem haben wir unser Gesamtsystem auf geringste Leistungsverluste ausgelegt. Das zahlt sich bei den laufenden Kosten aus. Darüber hinaus spart der potenzielle Betreiber des Parks sehr viel Geld.

Vorausdenken: Michael Kiefer und Otmar Bitsche leben Elektromobilität ganz selbstverständlich


Kann der Porsche-Ladepark an jedem Standort aufgebaut werden?

M.K.— Wir haben zwei Varianten: den Ladepark und die ChargeBox. Der Park ist für Standorte mit größeren Flächen ausgelegt, an denen ein sehr hoher Durchsatz an Ladevorgängen zu erwarten ist – 24 Stunden, sieben Tage die Woche. Mit einer kleinen Kompaktstation ist aber auch ein Ladepark in der Stadt möglich, etwa in einem Wohngebiet. Für alle Orte mit extremen Flächenproblemen gibt es unsere zweite Variante, die ChargeBox mit einer integrierten Batterie. Sie kann an das normale Niedrigspannungsnetz angeschlossen werden und ermöglicht trotz ihrer kompakten Abmessungen ebenfalls das Schnellladen.

Ziel ist für Porsche immer das Schnellladen?

M.K.— Ja. Unser Leistungsbereich beginnt heute etwa bei 150 Kilowatt und reicht bis 350 Kilowatt. In einer späteren Ausbaustufe könnte es vielleicht auch mehr sein. Wir glauben, dass sich alles, was in der Zukunft installiert wird, in diesem Leistungsbereich abspielen wird. Denn im öffentlichen Raum möchte man keine Dauerparker an den Ladestationen haben, nur, weil das Laden so viel Zeit in Anspruch nimmt. Niedrige Ladeleistung ist eigentlich nur fürs Heimladen akzeptabel.

Die Porsche-Ladesäulen ermöglichen Gleichstrom- Schnellladen mit 800 Volt. Können dieses Angebot alle derzeit käuflichen Elektroautos nutzen? Welche Voraussetzungen müssen sie fürs Schnellladen erfüllen?

O.B.— Die meisten Elektroautos lassen sich heute mit 50 Kilowatt schnellladen, aber nicht mit mehr.

M.K.— Künftige Ladepunkte werden also diskriminierungsfrei sein müssen. Das bedeutet, dass sämtliche Schnellladesäulen, auch wenn sie 350 Kilowatt bieten, in der Lage sein müssen, alle auf dem Markt erhältlichen Elektroautos zu laden.

Steht auch induktives Laden in Ihren Zukunftsplänen?

O.B.— Auf der Fahrzeugseite auf jeden Fall. Wir planen induktives Laden später auch beim Mission E anzubieten. Allerdings ist damit kein Schnellladen möglich. Dafür lässt sich mit dieser Technik ein Fahrzeug in der eigenen Garage über Nacht ganz unkompliziert laden. Das Dilemma beim induktiven Laden ist allerdings, dass es noch keinen verbindlichen Standard dafür gibt. Den soll ein gemeinsames Forschungsprojekt mit anderen Herstellern entwickeln.

M.K.— Der fehlende Standard schließt derzeit noch öffentliche Plätze aus. Heute müsste für jeden Hersteller ein eigener Induktionsladeplatz vorhanden sein, und das ist für einen Betreiber in Parkhäusern ein völlig unattraktives Modell.

O.B.— Bei der Standardisierung geht es nicht nur um die Leistungsübertragung, sondern es müssen auch sämtliche Sicherheits- und Kommunikationswege einheitlich festgelegt werden. Fremdobjekterkennung, Lebendobjekterkennung, Metallobjekterkennung, die gesamte Kommunikation und auch das Positionieren vom Auto müssen standardisiert sein.

Otmar Bitsche: „Wir planen induktives Laden später auch beim Mission E anzubieten“


Wann wird es diesen Standard geben?

O.B.— Mit allem Drum und Dran rechne ich frühestens im Jahr 2020 damit. Vielleicht schaffen wir es bis Mitte 2018, die Leistungsübertragung zu standardisieren.

Welcher Typ von Elektromotor kommt für Porsche-Sportwagen infrage – asynchron, synchron oder Permanentmagnetmotor – und warum?

O.B.— Permanenterregte Synchronmotoren sind unsere Wahl. Das hat im Wesentlichen drei Gründe. Erstens: überzeugende Leistungsdichte, also geringes Gewicht bei hoher Leistung, weil die Erregung schon durch die Permanentmagnete mitgebracht wird. Zweitens: sehr hohes Drehmoment. Drittens: Hohe Dauerleistungen sind möglich.

Setzt Porsche auf das Dual-Motorkonzept – mit je einem Motor an Vorder- und Hinterachse?

O.B.— Aktuell setzen wir bewusst auf Allradtechnologie. Aber das ist auch anders denkbar.

Derzeit gelten Hochvoltbatterien der neuesten Lithium-Ionen-Technologie als Maßstab. Sie bieten eine Energiedichte von derzeit durchschnittlich 180 Wattstunden pro Kilogramm. Gibt es für die Zukunft Batteriekonzepte mit deutlich höherer Energiedichte?

O.B.— Wir gehen in Bezug auf den Energieinhalt von einer Steigerung von etwa fünf Prozent pro Jahr aus. Einen Hype erlebt derzeit das Thema Festkörperelektrolyt. Da sehen wir allerdings noch große technische Herausforderungen.  Aber wir beobachten das sehr intensiv. Die Lithium-Ionen-Technik birgt auf jeden Fall noch viel Potenzial durch keramische Separatoren, durch Siliziumoxid in der Anode, durch Elektrolyte usw.

Der CCS-Stecker ergänzt den im europäischen Raum als Standard festgelegten Typ-2-Stecker


Schadet Schnellladen der Batterie?

O.B.— Nicht, wenn man es richtigmacht. Man kann eine Batterie allerdings nicht bis 100 Prozent schnellladen. Mit steigendem Ladezustand muss die Leistung zurückgenommen werden. In Summe können wir in bis zu 20 Minuten für 400 Kilometer nachladen, ohne dass die Batterie leidet. Dabei ist das Ladeerlebnis für den Fahrer sehr angenehm, denn das Fahrzeug steuert das Laden vollkommen automatisch.

 M.K.— Ganz gleich, ob auf Fahrzeug- oder Infrastrukturseite – wir bieten den Nutzern unseres Systems eine schnelle, flexible und effiziente Lösung.

Info

Text erstmalig erschienen im Porsche Engineering Magazin, Ausgabe 01/2018

Interview: Hans Schilder // Fotos: Heiko Simayer

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