Die Renault Group und das französische Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien CEA entwickeln gemeinsam ein bidirektionales E-Auto-Ladegerät mit „sehr hohem“ Wirkungsgrad. Das kompakte und „hocheffiziente System“ werde die Energieverluste beim Laden um 30 Prozent reduzieren und so die Fahrzeugbatterie deutlich schneller mit Strom versorgen, teilte der Autohersteller mit.
Das neue Ladegerät wird tauglich für Vehicle-to-Grid sein (V2G) und Energie aus dem Akkupaket des Autos in das Stromnetz zurückspeisen können, um den Netzbetrieb zu optimieren und die Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Die Technik soll bis zum Ende des Jahrzehnts in den Serienmodellen von Renault zum Einsatz kommen.
Im Mittelpunkt des bidirektionalen Ladegeräts steht laut Renault eine neue Architektur für elektronische Stromrichter, die direkt in das Ladegerät des Fahrzeugs integriert ist. Der Stromrichter sei das Ergebnis von fast drei Jahren Forschung. Er bestehe aus innovativen Materialien und sei kompakter als bisherige Systeme. Die neue Architektur, die auf Halbleitermaterialien mit breitem Bandabstand wie Galliumnitrid (GaN) oder Siliziumkarbid (SiC) basiert, ermögliche 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 erleichtere.
Darüber hinaus konnten die Entwicklungsteams von Renault und CEA durch die Optimierung der aktiven Komponenten (Halbleiter) und passiven Komponenten (Kondensatoren und gewickelte induktive Bauteile) das Volumen und die Kosten des Ladegeräts reduzieren. Unter anderem fällt der Spannungswandler kompakter aus, indem Ferritmaterialien verwendet werden, die für hohe Frequenzen geeignet sind. Auch das Herstellungsverfahren des Pulverspritzgießens soll zur Miniaturisierung des Systems beitragen.
Diese neue Wandlerarchitektur ermögliche eine Ladeleistung von bis zu 22 kW im dreiphasigen Betrieb, was ein schnelleres Aufladen des Fahrzeugs erlaube und gleichzeitig die Haltbarkeit der Batterie gewährleiste, so Renault. Außerdem könne das Ladegerät bidirektional betrieben werden, sodass sich die in der Batterie gespeicherte Energie in das Netz zurückspeisen oder zur Deckung des Energiebedarfs eines autonomen Hauses verwenden lässt. Voraussetzung sei, dass das Haus mit einem bidirektionalen Zähler ausgestattet ist.
„Das Gemeinschaftsprojekt mit dem CEA hat unsere Erwartungen übertroffen, denn es hat bestätigt, dass wir die erwarteten Leistungen in Bezug auf Effizienz und Kompaktheit erreichen können“, sagt Jean-François Salessy, Vice-President Advanced Engineering der Renault Group. „Es eröffnet gute Perspektiven für die Leistungselektronik, die im Elektrofahrzeug eine echte Herausforderung darstellt, um die Kapazitäten der Batterien optimal zu nutzen. Mit der bidirektionalen Aufladung unterstützt das Fahrzeug das Stromnetz und ermöglicht dem Endverbraucher, die Energiekosten zu senken.“
alupo meint
Wow, wenn ich von Elektronik keine Ahnung hätte wäre ich „baff“ über so fortschrittliche SiC oder gar GaA Technik ;-).
Ich war schon 2009 von meinem damals neuen Prius 3 entäuscht weil er keine SiC Leistungshalbleiter verbaut waren. Und 2016 wusste ich schon beim Kauf, dass mein neues MS Facelift das auch nicht haben würde :-(.
Aber immerhin war Tesla dann in 2017 der m.W. erste große Hersteller, der Leistungstransistoren im Model 3 verbaute. Im nachfolgenden MY sowieso, da baugleich. Und alle neuen MS&MX haben das nach dem Umbau in der Fremonter Produktion selbstverständlich auch. Tesla verbaut somit schon seit einigen Jahren keine alte Technologie.
Später gesellte sich Hyundai/Kia dazu und dann hoffentlich auch alle anderen Hersteller. Ich habe das dann nicht weiter verfolgt, da SiC-Leistungshalbleiter in EVs eigentlich schon zumindest seit 5 Jahren „Geschichte“ sein sollten (in DC Ladern erst recht).
Aber Renault ist wohl erst 2023 auf diese Idee gekommen, „einfach genial“.
Das bidirektionale Laden&Zurückspeisen ist eigentlich sehr einfach und seit Jahrzehnten bekannt. Man ersetzt die Gleichrichterdioden am AC-Eingang der Schaltung durch MOSFETs (am besten solche aus SiC) und steuert diese mittels ihres dritten Anschlusses (Gate genannt) so an, dass sie den ankommenden Wechselstrom (AC) genauso gleichrichten wie die Dioden das bisher gemacht haben (Dioden können nur das tun).
Ein weiterer kleiner Vorteil durch die MOSFETs ist, dass an jeder Diode ca. 0,6 bis 0,7 Volt abfallen und dies, multipliziert mit dem Strom in Hitze umgesetzt wird (Wirkungsgrad). Bei einem MOSFET sind das nur ca. 0,3 Volt, d.h. weniger Verluste, es bleib kühler. Naja, die Abfall-Spannungsdifferenz zwischen den beiden unterschiedlichen Bauteilen (Diode/MOSFET) von 0,3-0,4 Volt multipliziert mit z.B. 3Phasen*16 Ampere * etc… ist nun nicht kriegsentscheidend, aber Kleinvieh macht auch Mist.
Die wirkliche Frage für mich ist aber, ob die Schaltung sowie deren Betriebssoftware so ausgelegt ist, dass sie an die neuen, möglicherweise unterschiedlichen Protokolle der Energieversorger/Länder für das Zurückspeisen problemlos angepasst werden kann und somit zukunftssicher ist. Und hoffentlich geschieht dies auch mittels OTA Updates. Ansonsten ist es wirklich nur ein Marketinggag.
Rüdiger Gmach meint
Also plant Renault eine V2L/V2H/V2G Funktion über AC direkt im Fahrzeug zu etablieren. Warum dauert das aber bis 2030. Hyundai, Kia und MG bieten das ja bereits heute in ihren Fahrzeugen.
Es ist jedenfalls positiv, wenn fie Vehicle-to-Grid Thematik endlich Fahrt aufnimmt.
_ PW-Tech _ meint
Habe ich da was übersehen – 2030?
In Frankreich gibt es zumindest eine Region wo mit Renault Fahrzeugen V2G gemacht wird. Ich glaube auch zusammen mit Renault auf einer griechischen Insel. Also nichts mit 2030.
Mein IONIQ 5 macht jetzt schon bei mir V2H und ich bin zufrieden und Notstrom tauglich auch wenn der Netzstrom fehlt und die PV Anlage deswegen nichts produziert. Eigentlich warte ich nun noch auf einen neuen Adapter von Hyundai, welcher die Umsteckerei nicht mehr notwendig macht. Am liebsten wäre mir DC von der PV Anlage direkt einspeisen zu können (400-800 V).
Ist halt nur ein klein wenig warten angesagt;-). In Holland wurden ja bereits mit 50 IONIQ 5 Versuche gemacht.
Rüdiger Gmach meint
Einspeisen von der PV ist über AC Wallbox definitiv vernünftiger – man kann ja den AC Ladedurchsatz bspw bei go-E/ Fronius Wattpilot/ Sappi in Abhängig zur aktuellen PV Produktion synchron mitführen, um ein Maximum an Eigennutzung herauszuholen.
WhyLee meint
da muß ich etwas dagegen halten. von der PV zuerst auf AC zu wandeln und dann im auto wieder auf DC halte ich für viel ineffizienter als einen effizienten DC/DC wandler zu benutzen. das wird auch im heimbereich kommen, aber nicht mit 100kW.
das gewicht eines 22kW AC/DC wandlers im auto dauernd rumfahren zu müssen halte ich für blödsinn.
Daniel S meint
Ich hoffe der Sono Sion wird gebaut. Der hat V2X schon heute.
Eichhörnchen meint
@David, es geht doch hier um Renault, warum rackerst Du Dich wieder an Tesla ab ?
Tom meint
Interessante Technik, aber „Ende des Jahrzehnts“? Denke mal da werden andere schneller sein…
THeRacer meint
… wer am schnellsten ist macht das Rennen. Wer V2x drauf hat macht bei mir das Rennen. Sonst gibt’s kein neues Auto mehr, sozusagen ‚Konsumverweigerung‘.
Futureman meint
Je mehr E-Auto Fahrer merken, daß die Strompreise stundenweise sehr stark schwanken und man mit dem Fahrzeugakku bis zu 30€ am Tag! verdienen kann und der Akku trotzdem voll ist werden plötzlich das Interesse riesig werden. Leider werden die Marktmöglichkeiten nicht offen kommuniziert.
MichaelEV meint
Erstmal müssen E-Auto-Fahrer merken, dass die Strompreise stundenweise sehr stark schwanken und man mit der richtigen Platzierung der Ladevorgänge die Kosten für den Fahrstrom drastisch minimieren kann.
Damit würde man den wesentlich wichtigeren Punkt als V2G erreichen und hätte die Grundlage geschaffen, damit V2G überhaupt Sinn ergibt.
MAik Müller meint
@MichaelEV :) Zu allererst wird der Eautobesitzer bald merken das er VIELE Steuern zahlen muss! All die Steuern vom Verbrenner werden 1:1 auf das Eauto VOLL umgelegt. Richtig das sind ZWAGSSTEUERN.
MichaelEV meint
Die Steuern bekommen die Verbrenner on top.
Cadrick Bauer meint
Ja….
Wenn wir in 20-30 Jahren so weit sind, daß der Verbrenneranteil im Bestand langsam Richtung „nicht mehr existent“ geht.
Bis dahin dürfen die CO2-Emittenten die Steuern zahlen. Logischerweise immer weniger Zahlende mit immer höheren Steuern.
Wenn es dann so weit ist bin ich 80 oder so. Ist mir egal.
Ambiboss meint
Spannend, RENAULT hat immer wieder behauptet das Gerät wäre bereits fertig entwickelt bzw. spätestens im Oktober 2024 zu Verfügung stehen. Jetzt auf einmal Ende des Jahrzehntes… was soviel bedeutet wie „noch nicht einmal angefangen sich das Thema Leistungselektronik im Detail angeschaut zu haben“.
EVrules meint
Wo hat das Renault behauptet? Mir wäre das nicht bekannt, dass 2024 etas mit V2G kommen sollte.
BEV meint
ich bin immer noch skeptisch ob V2G oder V2H ein sinnvoller weg ist
mein Auto steckt nicht sandig an der Wallbox, mein Auto steht auch nicht ständig zuhause
wenn man für den Eigenbedarf zuhause 5-10kWh vom Speicher entnehmen kann, ok das mag noch sinnvoll sein, aber mein Auto als Puffer für das Netz zu verwenden, das sehe ich einfach nicht ..
mein Auto soll laden wenn der Strom von der PV kommt oder wenn der Strom günstig ist, aber fremdgesteuert mir den Akku wieder zu entladen, auch wenn ich dafür Geld bekomme, ich denke das könnte mich nerven .. ich will auch nicht jedesmal irgendwo angeben müssen, dass ich zu einer bestimmten Uhrzeit irgendwo hin fahren möchte und dann der Akku entsprechend voll sein muss
in gewissem Maße für einzelne Fahrzeuge mag das gehen, aber global für alle?
Cadrick Bauer meint
Es ist völlig in Ordnung, daß dein Auto dafür nicht zur Verfügung steht. Davon geht auch niemand aus.
Es sind ~47 Millionen Pkw in DE angemeldet, die durchschnittlich 23 Stunden am Tag unbewegt rumstehen.
Es reiht VÖLLIG, wenn ein kleiner (ständig wechselnder) Teil davon rund um die Uhr angeschlossen ist. Allein das Heer der Zweitwagen, die ja in der Regel ständig zu Hause stehen, wäre ein totaler Overkill an nutzbarer Pufferleistung wenn nur 10% der Batterie dafür zur Verfügung stehen.
WhyLee meint
ich sehe das ähnlich. ich glaub daß man zuhause eher natrium basierte batterien im einsatz haben wird. zu halben kosten wie LFP. dann kann man auch mal ein paar kWh vom solarstrom nachts ins auto packen.
Swissli meint
2029 wird das bei allen state of the art sein.
Andi EE meint
State of the art? Du meinst Standard?
Ich glaub das nicht, wenn sich das mit den Salzakkus in etwa so bestätigt, wird das ein Riesenboom für Heimspeicher geben. Dort ist doch die Energiedichte auch wenn sie 40% tiefer ist, völlig egal … der Preis muss stimmen. Nur schon wenn man halbieren könnte und tatsächlich alle Rohstoffe problemlos verfügbar sind, die Brandgefahr minimal ist = der breite Durchbruch am Markt, nur eine Frage von ein paar Jahren.
Thomas meint
Es war eine sehr gute Idee, die Ladeverluste im WLTP-Verbrauch zu berücksichtigen. Somit besteht ein Anreiz zur Verbesserung.
Daniel S meint
Wenn die fahrbaren Riesenbatterien von E-Autos endlich durch bidirektionale Ladegeräte zusätzlichen Nutzen erbringen kann das nur begrüsst werden. Hoffentlich wird das noch etwas früher als 2030 Standard. Und hoffentlich sind Gesetzgeber und Energieversorger schon jetzt mitbeteiligt. Sonst dauert das alles noch länger.
MAik Müller meint
@Daniel S ich bin sicher das wird wohl absichtlich länger dauern.
David meint
Nein, das wird es nicht. Denn die Stabilität des Stromnetzes ist ein wichtiges Gut und die Alternative, zusätzliche Stromtrassen oder Großspeicher zu bauen, ist nicht realistisch. Zudem werden Drittanbieter nicht mehr lange warten und zumindest für v2h kleine eigene Lösungen auf Basis der ISO anbieten. Auch wird VW die eingebaute Hardware nutzen wollen.
MAik Müller meint
@David man wird ganz einfach die Kohlekraftwerke weiter laufen lassen. FERTIG!
MAik Müller meint
Was soll man sagen. Schaut euch einfach mal das Modell 3 an.
Dort ist schon seit JAHREN Silizumcarbit Großserienmäßig in der Leistungselektronik VERBAUT!
David meint
Es freut mich, das du Tesla Fan bist. Du solltest allerdings wissen, dass die Teslas Hardware überhaupt gar nicht bidirektional nutzbar ist und, dass sie sich nicht Normungen und Standards wie die kommende ISO 15118-20 halten. Um es konkret zu sagen: Wer unser Netz stabilisieren und finanziell davon profitieren möchte, wird seinen Tesla zum Beispiel gegen einen VW eintauschen müssen. Denn die aktuellen MEB-Fahrzeuge können das zum Beispiel schon.
In noch größerem Trouble ist Tesla bereits in den USA, wo das instabile Stromnetz ein tägliches Thema ist und Rivian und Ford damit werben, dass ihr Auto das eigene Haus bis zu einer Woche versorgen kann. Kein Wunder, dass beide Autos mit langen Lieferfristen versehen sind, für den Ford werden sogar bis 30.000 $ Handgeld genommen, während Tesla sein neuestes Model Y für 14k weniger verramschen muss.
ECar meint
@David: Immer wieder lustig Deine Kommentare zu lesen. Mein Ironie-Detektor schlägt leider nicht immer zuverlässig an, also bitte zukünftig die Ironie -Tags nicht vergessen!
David meint
Hast du denn andere Informationen zur Bidirektionalität und Normeneinhaltung der Tesla? Ich meine natürlich nicht, die bei Tesla-Fans üblichen, alternativen Informationen, sondern Informationen, die stimmen und überprüft werden können.
MichaelEV meint
Haben sie Informationen, dass Tesla bei DC keine Bidirektionalität und die Normen nicht einhalten könnte?
Und „Ich meine natürlich nicht, die bei „VW“ -Fans üblichen, alternativen Informationen, sondern Informationen, die stimmen und überprüft werden können.“
David meint
Ja, das habe ich.
Musk meinte 2020 am Battery Day, das kann man per Software freischalten. Darauf korrigierte Drew Bagloni seinen Chef auf gleicher Veranstaltung, indem er sagte, für v2g und v2h bräuchte es eine neue Generation Leistungselektronik bevor man freischalten könne. Am 11. Sep 2022 meldete sich ein Hacker namens Jason Hughes, der das angeblich freischalten könne. Dafür braucht er nicht nur Software, sondern auch einen externen Wechselrichter. Damit ist klar, es gibt die Hardware nicht!
Es wäre auch nicht Tesla, wenn sie etwas hätten und nicht ein Riesen-Tam-Tam darum machen würden.
MichaelEV meint
Hab ja nicht erwartet, dass da was anderes als „alternative Informationen“ kommt.
Tesla fehlt die Technik dafür, es geht angeblich nicht, dann kommt ein Hacker und macht es trotzdem. Aber klar, obwohl es gemacht wurde kann es trotzdem unmöglich funktionieren.
Der Teil mit dem Wechselrichter ist ja der Gipfel an Absurdität. Das Auto liefert DC, Home und Grid wollen nur AC. FUDavid lügt sich das vielleicht mit alternativen Informationen zurecht, jeder Hersteller braucht aber einen Wechselrichter um aus DC AC zu wandeln, wenn die Rückspeisung über DC erfolgt, auch VW!
David meint
Der Ford F-150 liefert Wechselstrom. Und der Technikchef hatte Musk korrigiert und erklärt, Tesla benötige eine andere Leistungselektronik bevor zurückgespeist werden kann. Die haben also nichts. Hätten sie was, hätten sie das lange vorgezeigt.
MichaelEV meint
Beim F150 wird AC rückgespeist, klar kommt da direkt Wechselstrom raus. Bei VW liest man bei V2X nur von DC, also braucht VW natürlich auch einen Wechselrichter, wie Tesla und jeder andere Hersteller auch.
Die Szene beim Battery Day sagt nichts explizites aus. Sie holen immer alles zum Ungunsten von Tesla heraus. Eine Analyse dieser Szene bei YouTube sagt dagegen folgendes:
Tesla wollte eigentlich „Nein“ zu V2X sagen. Implizit ist daraus geworden „Ja, wir können es nur durch Software jederzeit zum Einsatz bringen“
Diese deutbare Szene ist aber irrelevant. Die Rückspeisung wurde von dem Hacker betrieben, sie funktioniert. Und natürlich braucht Tesla, wie jeder Hersteller bei DC, eine Wechselrichter.
Was soll man denn vorzeigen? Gibt es nach der Ankündigung von VW irgendjemand in der Breite, der V2G nutzt? Wird es überhaupt jemand nutzen, wenn VW dazu eine passende DC-Wallbox für 4000€ anbietet?
Erstmal braucht man die Gegenseite, eine bezahlbare DC-Wallbox, dann kann man auch V2X ankündigen!
Jimmy meint
lol* bitte mal die Marktanteile und die Stückzahlen der BEV in USA anschauen. Merkst selber ;-) Tesla baut seinen Vorsprung sogar noch aus.
Bernhard meint
Es ist an dieser Stelle völlig unwichtig wieviel Autos Tesla verkauft. Es geht um bidirektionales Laden und nicht um Verkaufszahlen. Im Moment bieten V2L nur Hyundai, Kia und MG an. Und das mit DC anbieten zu wollen so wie VW ist doch völlig praxisfremd. Diese hier können alle „nur“ AC. Aber das kann man ohne teure Umbauten direkt nutzen. V2G wird nie fair bezahlt werden. Das läuft genauso wie bei PV. Also ist nur der direkte Stromverbrauch im Eigenheim (V2H) wirklich sinnvoll
Freak_dd meint
Bei MEB ist das bidirektionale Entladen nur mit einer, um ein vielfaches teureren, DC-Wallbox möglich. Außerdem ist es nur gestattet den Akku einige Stunden (4000?) zu entladen. Ich denke nicht, dass sich dieses DC-Wallboxen-konzept im Heimanwenderbereich durchsetzen wird (da viel zu teuer).
VW geht hier den falschen Weg, aber das wird erst die Zukunft zeigen.
Nichtsdestotrotz begrüsse ich jeden Versuch die Energieversorgerstrukturen aufzubrechen.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Also, wenn das so ist, wie du schreibst, dass das Ganze bei MEB nur mit DC-Wallboxen funktioniert, dann ist das natürlich nichts für den Eigenheim-Besitzer.
MichaelEV meint
FUDavid lässt DC absichtlich weg, wenn er über V2X bei VW redet. Denn damit ist die Praxisrelevanz offensichtlich erstmal klein und die Lüge, dass Tesla technisch keine Rückspeisung könnte, wird offensichtlicher.
Nichts desto trotz wird DC meiner Meinung nach einen wesentlicheren Teil auch Zuhause einnehmen als man heute denkt. Dafür müssen aber erst diese bezahlbaren Lösungen her und erst dann macht V2X wirklich sinn.
MAik Müller meint
@David hat VW nun schon Siliziumcarbid Leistungselektronik oder nicht :)
Bei VW geht NICHTS Bidirektional!
Ich würde sogar fast behaupten im MEB wird das nichts mehr!
Erst der SSP wird das wirklich können.
Alternativ kannst du mir HEUTE eine Bidi-Wallbox von VW zeigen.
WhyLee meint
ja, das mit den namen des baukastens ist relativ. vielleicht bekommt man die 400+400V bank-technologie des neuen e-macans auch in den MEB – wenn man will.