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800 Volt: Renn-Technologie für lange Strecken

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Tags: NullEmissionen, Effizienz, Motorsport, Elektromobilität
Der Siegeszug der 800-Volt-Technik für Elektrofahrzeuge begann im Motorsport: Besonders bei Langstreckenrennen zeigten sich Vorteile gegenüber der 400-Volt-Technologie.
Stefan Schrahe, 31. März 2021
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Stefan Schrahe schreibt seit drei Jahrzehnten über alles, was vier Räder hat. Privat bewegt er sich gerne auf Zweirädern – auch da am liebsten motorisiert.
Die Antriebsbatterien der LMP-1-Boliden, der Top-Kategorie bei Langstreckenrennen, sollten bei jeder der bis zu 5.600 brachialen Verzögerungen während eines Langstrecken-Rennens durch Rekuperation bestmöglich geladen werden. Über 900 Kilowattstunden kann ein LMP-1-Rennwagen mit Hybridantrieb und 800 Volt während eines Rennverlaufs erzeugen – eine Menge Energie für mehr Reichweite. Das reduziert den Benzinverbrauch und damit die Anzahl der Tankstopps – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil im Kampf ums Podium.

Auch Sportprototypen mit 400-Volt-Technologie können die im Langstrecken-Reglement maximal zulässige Rekuperationsleistung von 300 Kilowatt liefern. Ihr Bordnetz benötigt dafür jedoch doppelt so dicke Leitungsquerschnitte mit einem Mehrgewicht von insgesamt rund 30 Kilogramm. Am Ende zählt die Gesamteffizienz: Weniger Gewicht und weniger Tankstopps ließen den Vorsprung der siegreichen 800-Volt-Boliden immer größer werden. Das Motto der Siege auf der Rennstrecke lautete: „Wer clever bremst, gewinnt.“

Schneller laden auf der Langstrecke

Schneller laden auf der Langstrecke
Was im Motorsport zu Triumphen führt, hilft auch der Elektromobilität im Alltag beim Durchbruch – vor allem in den Segmenten, wo Langstreckentauglichkeit im Lastenheft ganz weit oben steht. Zwar spielt das Gewicht hier keine so große Rolle wie im Motorsport – aber für einen guten Reisezeitdurchschnitt von Hamburg nach München ist nicht nur die Kapazität der Batterien entscheidend, sondern auch, wie schnell sich die Akkus an der Ladestation wieder aufladen lassen. Und hier profitiert ein Oberklassefahrzeug genauso von den gewaltigen Energieströmen, die ein 800-Volt-Bordnetz verarbeiten kann, wie ein Rennwagen, wenn er am Ende einer Geraden aus hoher Drehzahl von mehr als 320 km/h brutal auf weniger als 90 km/h heruntergebremst wird.
Die 800-Volt-Formel im Alltag lautet: „Zehn Minuten für 100 Kilometer Reichweite“, was bei einer Ladeleistung von bis zu 350 Kilowatt möglich ist. Bei einer üblichen Pausenzeit von 20 bis 30 Minuten fließt genug Energie für die nächsten 300 Kilometer in die Antriebsbatterie. Ein Kraftakt, der mit einem 400-Volt-Bordnetz nicht zu machen ist. Weil die Verlustleistung quadratisch mit der übertragenen Stromstärke steigt, würden schnell die Standardstecker glühen. Mit 800 Volt ist die elektrische Belastung dagegen halbiert.

Die 800-Volt-Formel im Alltag lautet:

„Zehn Minuten für 100 Kilometer Reichweite“

Die 800-Volt-Formel im Alltag lautet:

„Zehn Minuten für 100 Kilometer Reichweite“

Der „Turbo“ für die Elektromobilität

Der „Turbo“ für die Elektromobilität
„Es zeichnet sich ab, dass sich bei künftigen Premiumfahrzeugen oder Sport-Stromern die 800-Volt-Architektur etabliert, wohingegen im Volumenmarkt weiterhin die 400-Volt-Architektur Standard bleibt“, sagt Dr. Otmar Scharrer, in der Division Electrified Powertrain Technology bei ZF zuständig für die Entwicklung elektrischer Antriebe. „Für 400-Volt-Anwendungen liefern wir bereits seit Jahren Serientechnologie; für 800-Volt-Anwendungen bereiten wir nun den Serienstart für dieses Jahr vor.“ Damit könnte die 800-Volt-Technologie Elektroantrieben zu einem ähnlichen Technologiesprung verhelfen wie einst die Turboaufladung bei Verbrennungsmotoren.
Mit der 800-Volt-Technologie hat ZF bereits in der Rennserie Formel E Erfahrung gesammelt. Dort sind 800 Volt gesetzt, allerdings nicht wegen des schnellen Nachladens. Bei der immer beliebter werdenden, mit FIA-Weltmeisterschaftsstatus versehenen Rennserie geht es darum, die elektrische Energie aus den Akkus möglichst effizient als kinetische Energie an die Antriebsräder zu bekommen. Nur mit 800 Volt ist das allerdings nicht zu schaffen. Für Siege in der Formel E – und maximale Reichweiten im Alltag – ist eine Siliziumkarbid-Leistungselektronik erforderlich, die eine 800-Volt-Spannung verarbeiten und für einen besseren Wirkungsgrad sorgen kann.

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