Si chiama MS-Tankstelle ed è il progetto lanciato nel 2021 in Germania per aggiornare la tecnologia di ricarica dell’e-mobility. L’iniziativa di ricerca, a cui ha preso parte il Fraunhofer ISE assieme a partner industriali, si è conclusa alla fine dello scorso anno e oggi è pronta a presentare i risultati. Il prossimo 11 febbraio in occasione dell’E-World energy & water a Essen, l’istituto tedesco mostrerà il suo dimostratore: una stazione di ricarica rapida per EV in media tensione, capace di consentire carichi di punta di diversi megawatt.
Al centro dell’innovazione c’è un modulo compatto con semiconduttori in carburo di silicio da 2 kV e un trasformatore da 175 kW.
Il progetto risponde ad una delle necessità che si stanno affacciando al mondo della mobilità elettrica. Ossia riuscire a creare stazioni che possano servire un gran numero di mezzi contemporaneamente e rapidamente, man mano che la diffusione di veicoli a batteria andrà aumentando. Al pari di quello che già oggi avviene con le automobili a benzina o diesel.
Spiega il Fraunhofer ISE in una nota stampa: “La potenza media di un sistema di ricarica rapida per un’auto è di 150 kW; per autobus, furgoni e piccoli camion sale agli attuali 350 kW”. Essendo questo processo più lento del pieno alla pompa, in futuro le stazioni di servizio dovrebbero dotarsi di diversi punti di e-charge (circa 15-25 stima l’istituto) per poter soddisfare la domanda.
“Con la ricarica rapida parallela la stazione assorbe da 1,5 a 3,5 megawatt di potenza. Ciò significa che le future infrastrutture non potranno più essere alimentate tramite la rete a bassa tensione: anche se la stazione di rifornimento avesse una capacità ridotta, la potenza richiesta supererebbe i 300 kW”. Da qui l’esigenza di realizzare un sistema che possa essere collegato direttamente alla rete CC in media tensione. Esigenza a cui ha risposto MS-Tankstelle.
Per realizzare la nuova infrastruttura elettrica i partner del progetto hanno dovuto affrontare più di una sfida, a cominciare dalla compatibilità con diverse tipologie di mezzo. A differenza delle wallbox domestica, le stazioni di ricarica EV devono infatti poter interagire sia con i veicoli leggeri che con quelli pesanti. Inoltre devono garantire un processo di ricarica semplice, in linea con gli standard che già dominano in Europa (Combined Charging System – CCS 1 e 2).
Il sistema elettronico di potenza per stazioni di ricarica sviluppato dal Fraunhofer ISE con i partner Sumida Components & Modules GmbH, Infineon Technologies AG e AEG Powersolutions GmbH si basa su una rete a media tensione gestita con un raddrizzatore a una tensione di 1500 V DC. Il livello di tensione più elevato porta a prestazioni più elevate per la stessa corrente senza che la sezione del cavo debba essere maggiore, spiegano i ricercatori.
Un convertitore galvanicamente isolato accoppia la rete di distribuzione della corrente continua (CC) alla batteria del veicolo e controlla la ricarica rapida. Le tensioni della batteria del veicolo vanno da 200 a 950 V CC.
L’iniziativa ha progetto convertitori CC ad hoc, ciascuno con una potenza di 175 kW, che potessero essere facilmente collegati in parallelo nel sistema. Questo approccio modulare permette di costruire sia stazioni di ricarica a bassa potenza per auto che stazioni di ricarica a potenza maggiore per camion.
“La topologia che abbiamo sviluppato nel progetto può essere utilizzata non solo per le stazioni di ricarica, ma potenzialmente anche in centrali elettriche ibride rinnovabili o per l’integrazione di accumulatori stazionari di batterie”, spiega Andreas Hensel, leader del gruppo per l’elettronica ad alte prestazioni e la tecnologia dei sistemi presso Fraunhofer ISE.
La stazione di ricarica in media tensione sarà esposta alla fiera E-World energy & water dall’11 al 13 febbraio 2025.
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