Mehr Ladekomfort und kürzere Reisezeiten
Die Zukunft der Elektromobilität bei Porsche
Mit dem vollelektrischen Macan startet 2023 der erste Porsche auf Basis der Premium Platform Electric (PPE) des Volkswagen Konzerns. Wie der Taycan wird er das sportlichste Fahrzeug in seinem Segment sein und über die 800-Volt-Technologie verfügen. Langstreckentaugliche Reichweite, hochleistungsfähiges Schnellladen und reproduzierbare Best-in-Class-Fahrleistungswerte sind die wichtigsten Entwicklungsziele. Besonderes Augenmerk gilt der Gesamteffizienz: Mit Blick auf eine hohe Reichweite ist ein niedriger Luftwiderstand für den vollelektrischen Macan elementar. Aktuell läuft die Erprobung mit Prototypen im realen Umfeld an. Laden und die Konditionierung der Hochvoltbatterie sind dabei wesentliche Disziplinen.
An folgenden Themen rund um Batterietechnologie forscht und entwickelt Porsche mit unterschiedlichen Zeithorizonten ebenso:
Weitere Reduktion des CO2-Fußabdrucks der Hochvoltbatterien
Philosophie von Porsche ist es, die Batteriekapazität an den realen Bedürfnissen der Kunden auszurichten und sich nicht an Reichweiten-Rekorden zu beteiligen. Denn kleinere Akkus haben ein geringeres Gewicht, benötigen in der Produktion weniger Rohstoffe und Energie und hinterlassen einen entsprechend kleineren CO2-Fußabdruck.
Eigenen Schnellladestationen mit Loungebereich
Ergänzend zum Netz des Joint Ventures IONITY plant Porsche eigene Schnellladestationen entlang der wichtigsten europäischen Verkehrswege und Autobahnen. Diese sollen den Kunden ein hochwertiges, markenadäquates Ladeerlebnis bieten. Unterstrichen wird der besondere Charakter der Porsche-Schnelladestationen mit einem einzigartigen Design. Jede Station wird zwischen sechs und zwölf Ladepunkte mit einer Ladeleistung von 350 kW und mehr haben. Der Ladevorgang wird sich bequem starten lassen. Für einen angenehmen Aufenthalt wird es einen Loungebereich mit innovativen Selbstbedienungseinrichtungen geben. Der Zutritt wird per Smartphone/RFID-Karte geregelt.
Hochleistungsbatterien mit neuen Materialien für die Elektroden
Porsche baut systematisch Know-how auf dem Gebiet der Zellchemie für Hochleistungsbatterien auf. Durch eine Umstellung der Zellchemie von Graphit- auf Siliziumanoden werden die Zellsysteme den extremen Anforderungen im Hochleistungseinsatz gerecht. Theoretisch kann Silizium zehn Mal mehr Lithium-Ionen speichern als Graphit. Der hohe Silizium-Anteil in der Anode ermöglicht ein geringeres Volumen der Anode gegenüber den bisherigen Graphit-Anoden. So kann das Volumen der Zelle um bis zu 40 Prozent reduziert werden oder der Energieinhalt bei gleichem Volumen entsprechend erhöht werden. Durch die dünneren Silizium-Anoden sinkt der Innenwiderstand um rund 25 Prozent, was der im Motorsport sehr wichtigen Rekuperationsfähigkeit zugutekommt. Porsche arbeitet am Aufbau einer komplett europäischen Produktionskette für Hochleistungsbatterien. Das neue Porsche-Tochterunternehmen Cellforce mit Sitz in Tübingen plant den Bau eines Werks in Südwestdeutschland. Ein weiterer Ansatz in der Zellentwicklung ist es, den Nickelanteil in Kathoden deutlich zu erhöhen.
Feststoffzellen mit höherer Energiedichte
QuantumScape, ein in Kalifornien beheimatetes Partnerunternehmen der Volkswagen AG, entwickelt Batteriezellen, bei denen der herkömmliche Separator der beiden Elektroden, ein mikroporöser Kunststoff, durch einen Feststoff aus Keramik ersetzt wird. Statt der bisherigen Anoden aus Graphit oder einem Graphit-Silizium-Kompositmaterial kann eine Anode aus rein metallischem Lithium verwendet werden. Die volumetrische Energiedichte kann so gegenüber guten herkömmlichen Zellen um rund 40 Prozent auf 1.000 Wh/L gesteigert werden. Zugleich sind diese Feststoffbatterien thermisch unempfindlicher, einsetzbar bis minus 30 °C und sie lassen sich in etwa 15 Minuten auf 80 Prozent ihrer maximalen Kapazität laden.
Das Ladeökosystem der Zukunft
Das Ladeökosystem endet nicht bei der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, sondern geht über das Haus hinaus und schließt Ortsnetz und Energiebetreiber mit ein. Entscheidend sind daher die Vernetzung und die zentrale Steuerung des Ladevorganges bis zum Energieversorger und Netzbetreiber. Hier einige Ansatzpunkte im Überblick:
- Werden die Ladevorgänge durch Home Energy Manager (HEM) gesteuert, lassen sich Autos sicher, schnell, Quellen- und Kosten-optimiert laden.
- Zukünftig könnte nicht nur der Ladevorgang von Elektrofahrzeugen gesteuert werden, sondern auch der Betrieb von Heizung, Klimaanlage und Haushaltsgeräten. Damit würde ein umfassendes Energiemanagement für das ganze Haus geboten, sozusagen ein Marktplatz für Energie: Haushaltsgeräte und Elektrofahrzeug konkurrieren um den Strom von der Photovoltaikanlage des Hauses oder aus dem Netzanschluss. Der Verbraucher mit der höchsten Priorität wird vorrangig versorgt.
Der Taycan als Pufferspeicher für das Stromnetz
Wenn sie gerade nicht gefahren werden, könnten Elektroautos künftig ebenso Energie ins öffentliche Stromnetz zurückspeisen. Zu einem Pool aus zahlreichen Fahrzeugen zusammengefasst, könnten diese als virtuelles Kraftwerk einen Teil der sogenannten Regelleistung liefern. Diese gleicht die Schwankungen im Stromnetz aus.
Dass die Hochvolt-Batterien von Elektroautos als intelligenter Schwarm den Strom puffern können, hat jetzt ein realitätsnaher Pilotversuch von Porsche, dem Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW und dem Beratungsunternehmen Intelligent Energy System Services (IE2S) ergeben. Dabei wurden fünf Serien-Taycan sowohl in häuslicher Umgebung als auch unter Laborbedingungen über den Porsche Home Energy Manager (HEM) ans Stromnetz angeschlossen. Zuvor hatten Experten von Porsche Engineering die Software dieser Schaltzentralen an den Feldversuch angepasst.
