Рекордный КПД 99,26%: представлена новая система зарядки тяжёлого электротранспорта в Германии
Учёные из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера представили принципиально новую систему зарядки для тяжёлого электротранспорта. Установка выдаёт мощность свыше одного мегаватта и при этом демонстрирует рекордный коэффициент полезного действия — 99,26 процента. Разработка создана в рамках проекта HV-MELA-BAT, который координировал институт Фраунгофера при участии партнёров: Motion Control & Power Electronics, STS Spezial-Transformatoren, Mercedes-Benz Energy и Фраунгофера IVI.
Система решает сразу несколько сложных задач. Она позволяет быстро заряжать электрогрузовики и крупногабаритные пассажирские машины, не создавая критической нагрузки на электросети. Для этого инженеры объединили высокоэффективную силовую электронику с интегрированным буферным накопителем энергии. В качестве основы для буфера использовали аккумуляторы второй жизни — бывшие в употреблении батареи от легковых электромобилей. Благодаря такому решению требуемая мощность подключения к сети снизилась до 500 киловатт: остальную энергию в пиковые моменты отдаёт буфер.
Ключевой элемент системы — гальванически развязанный DC/DC-преобразователь мощностью 250 киловатт. Четыре таких модуля работают параллельно и в сумме выдают мегаватт. Преобразователь построен на базе резонансной топологии и работает на частоте коммутации до 200 килогерц. Высокая частота позволила уменьшить габариты трансформаторов и резонансных компонентов, сократить расход материалов и достичь объёмной плотности мощности девять киловатт на литр. В своём классе это мировое достижение по сочетанию компактности и эффективности.
Специалисты института Фраунгофера пояснили, что проект был нацелен на модернизацию существующей инфраструктуры быстрых зарядок стандарта CCS до нового уровня — системы мегаваттной зарядки MCS. Новая установка совместима с текущим стандартом, что упрощает внедрение. Интерфейс силовых контактов рассчитан на экстремальные токи и напряжения, а модульная архитектура позволяет гибко масштабировать решение под разные типы транспорта.
Испытания прошли в центре силовой электроники и устойчивых сетей Фраунгофера во Фрайбурге. Батарея, сеть переменного тока и выход зарядки были связаны через общую шину постоянного тока. В ходе тестовых сессий разной длительности система стабильно передавала энергию с эффективностью выше средней по отрасли. При этом даже при ограничении сетевого подключения в 500 киловатт установка обеспечивала зарядку мощностью более мегаватта за счёт буфера.
Разработка важна для логистики ближайшего десятилетия. По прогнозам, к 2030 году электрогрузовики будут потреблять почти две трети энергии в сегменте коммерческого транспорта. Без мегаваттных зарядок и умного управления нагрузкой массовый переход на электрическую тягу в этом секторе столкнётся с серьёзными инфраструктурными ограничениями. Немецкая команда показала, как можно обойти эти барьеры, не требуя от сетей мгновенной модернизации.
Авторы проекта также проработали вариант с четырьмя точками зарядки по 250 киловатт каждая, с возможностью прямого подключения солнечных панелей. Излишки солнечной энергии в такой конфигурации можно направлять в буфер или сразу на зарядку, что повышает автономность и снижает зависимость от пиковых тарифов.
Система уже готова к пилотным внедрениям на логистических хабах и в депо грузовых перевозчиков. Следующий шаг — адаптация под региональные стандарты и сертификация для коммерческой эксплуатации. Если темпы внедрения сохранятся, первые мегаваттные зарядные станции на базе этой технологии могут появиться в Европе уже в ближайшие годы.
Источник:interestingengineering
