Renault goes V2G

Renault und das französische Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA) arbeiten gemeinsam an einem innovativen bidirektionalen Ladegerät für Elektrofahrzeuge.

Energieverlust reduzieren, schneller laden!

Das Ladegerät wird über eine hocheffiziente Architektur verfügen, die Energieverluste beim Laden um 30 Prozent reduzieren und die Fahrzeugbatterie schneller aufladen wird. Das bedeutet, dass das Ladegerät nicht nur das Auto auflädt, sondern auch Energie aus dem Akku in das Stromnetz zurückspeisen kann, um den Netzbetrieb zu optimieren und die Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Dieses Konzept wird als Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet.

Was bedeutet V2G (Vehicle-to-Grid)?

V2G steht für „Vehicle-to-Grid“ und beschreibt den Prozess, bei dem Elektrofahrzeuge (EVs) als Energiequelle genutzt werden, um Strom ins Netz einzuspeisen. Im V2G-Modell können Elektrofahrzeuge Energie von ihren Batterien in das Stromnetz einspeisen, wenn sie nicht gefahren werden. Dadurch kann die Energie, die in den Batterien der Elektrofahrzeuge gespeichert ist, genutzt werden, um die Nachfrage nach Strom zu decken und die Netzstabilität zu verbessern, dafür benötigt es besondere Technik im Fahrzeug, an dieser arbeitet Renault nun.

Ein neuer Stromrichter soll es richten!

Das Herzstück des bidirektionalen Ladegeräts ist ein neuer elektronischer Stromrichter, der direkt in das Ladegerät des Fahrzeugs integriert ist. Der Stromrichter ist das Ergebnis von fast drei Jahren Forschung und vereinigt elf gemeinsame Patente. Er besteht aus innovativen Materialien und ist kompakter als bisherige Systeme. Die neue Architektur, die auf Halbleitermaterialien mit breitem Bandabstand wie Galliumnitrid (GaN) oder Siliziumkarbid (SiC) basiert, ermöglicht es, die Energieverluste bei der Spannungsumwandlung um 30 Prozent zu verringern und die Wärmeentwicklung, um den gleichen Betrag zu reduzieren, was wiederum die Kühlung des Systems erleichtert.

Was ist Galliumnitrid?

Galliumnitrid (GaN) ist ein Halbleitermaterial, das aus Gallium und Nitrogen besteht. Es wird in der Elektronikindustrie verwendet, um Leistungselektronik- und optoelektronische Bauelemente herzustellen. GaN hat eine höhere Leitfähigkeit als herkömmliche Halbleitermaterialien wie Silizium und eine höhere thermische Beständigkeit. Es hat auch eine höhere Breakdown-Spannung, was es ideal für hochfrequente Anwendungen wie Hochleistungs-RF-Schaltungen, Leistungselektronik und optoelektronische Geräte wie LEDs und Laser macht. Es hat auch die Eigenschaft die Wärmeentwicklung zu reduzieren, was für die Automobil- und Energiesektor von Vorteil ist.

Was ist Silizimkarbid?

Siliziumkarbid (SiC) ist ebenfalls ein Halbleitermaterial, welches aus Silizium und Kohlenstoff besteht. Es hat eine höhere thermische Beständigkeit, was es ideal für hochfrequente und hochtemperatur-Anwendungen macht. Es wird in der Elektronikindustrie verwendet, um Leistungselektronik- und optoelektronische Bauelemente herzustellen. Im Fahrzeug findet man Siliziumkarbid zum Beispiel im Hochleistungs-DC-DC-Wandler, sowie im On-Board-Ladegerät. Auch dieses Material hat die Eigenschaft die Wärmeentwicklung reduzieren zu können und ist darüber hinaus leistungsstärker als herkömmliche Halbleitermaterialien wie zum Beispiel reines Silizium.

Die Entwicklungsteams der Renault Group und des CEA haben durch die Optimierung der aktiven und passiven Komponenten des Ladegeräts das Volumen und die Kosten reduzieren können. Sie haben den Spannungswandler kompakter gestaltet, indem sie Ferritmaterialien verwendet haben, die für hohe Frequenzen geeignet sind. Auch das innovative Herstellungsverfahren des Pulverspritzgießens trägt zur Verkleinerung des Systems bei.

Was sind Ferritmaterialien?

Ferritmaterialien bestehen hauptsächlich aus Eisenoxid und kommen in Form von Kristallen vor. Sie sind magnetisch und wegen ihrer geringen Kosten und guten elektrischen Eigenschaften in vielen Anwendungen zu finden, wie zum Beispiel in Transformatoren, Lautsprechern und zahlreichen weiteren elektronischen Geräten.

Diese neue Wandlerarchitektur ermöglicht eine Ladeleistung von bis zu 22 kW im dreiphasigen Betrieb, was ein schnelleres Aufladen des Fahrzeugs ermöglicht und gleichzeitig die Haltbarkeit der Batterie gewährleistet. Mit diesem Ladegerät könnte man das Auto bidirektional laden und es ermöglicht auch die Rückspeisung von Energie in das Netz oder zur Deckung des Energiebedarfs eines autonomen Hauses verwenden lässt.

Haus durch Elektroauto mit Strom versorgen!

Voraussetzung: Das Haus ist mit einem bidirektionalen Zähler ausgestattet und der Gesetzgeber erlaubt die Technologie. In Deutschland arbeitet man derzeit an Regelungen für die Netzintegration von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen sowie Netzanschlüssen mit steuerbaren Verbrauchseinrichtungen. Die Lösung von Renault und CEA ist mit den Normen für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Netze und des Fahrzeugs kompatibel. Mit den Akkus geparkter Elektroautos könnte künftig das Stromnetz entlastet werden, die Weichen sind gestellt.