Danfoss und die ZF Friedrichshafen AG arbeiten gemeinsam an innovativen Lösungen, um die Elektrifizierung des Transportsektors zu beschleunigen und die CO2-Emissionen zu senken. In Zukunft werden Wechselrichter auf Siliziumkarbidbasis in der Lage sein, die Effizienz von Antriebssträngen um bis zu 7% zu verbessern.
Der Transportsektor ist für ein Viertel der weltweiten Emissionen verantwortlich, wobei der Großteil auf Personenkraftwagen zurückzuführen ist. Gemeinsam beschleunigen Danfoss und ZF die Elektrifizierung der globalen Automobilindustrie und transformieren den Sektor für eine nachhaltige Zukunft.
„Ein Viertel der Gesamtemissionen ist ein bedeutender Anteil“, so Julian Fieres, Head of Sales and Strategy with the Division E-Mobility at ZF Friedrichshafen AG, einem der weltweit größten Automobilzulieferer. „Der Großteil dieser Emissionen tritt in Ballungsräumen mit hohem Verkehrsaufkommen auf“, so Fieres weiter. „Dementsprechend wird die Luftqualität in über 100 Megastädten rund um den Globus von der Weltgesundheitsorganisation als ungesund eingestuft.“
"Was ich wirklich beeindruckend fand, waren die NASA-Satellitenbilder, die vor und nach den COVID-19-Lockdowns von diesen Städten aufgenommen wurden. Die Reduzierung der Emissionen aufgrund der verminderten Mobilität wurde deutlich sichtbar. Ich beschäftige mich täglich mit Technologien zur Emissionsreduktion im Verkehrsbereich. Diese Bilder haben mir klargemacht, dass diese Städte so sauber waren wie seit einem Jahrhundert nicht mehr – ein beeindruckendes Argument für den notwendigen Wandel. Ich bin der Meinung, dass die Elektrifizierung des Verkehrs ein Hauptfaktor für eine gesündere und grünere Zukunft ist.“
Eine Branche im Wandel
Um die Klimaziele des Pariser Abkommens zu erreichen und die CO2-Emissionen um 28 % zu senken, müssen wir die Elektrifizierung des Transportsektors beschleunigen. Die Automobilindustrie befindet sich an einem Wendepunkt. Im Jahr 2019 haben die Verkäufe von Elektroautos die Marke von 2 Millionen Fahrzeugen überschritten und somit das bereits rekordverdächtige Jahr 2018 übertroffen. Obwohl sie 2019 nur 2,6 % der weltweiten Autoverkäufe und 1 % des weltweiten Fahrzeugbestands ausmachten, ist der Absatz von Elektroautos im Vergleich zum Vorjahr um 40 % gestiegen.
Um die großflächige Einführung von Elektrofahrzeugen weiter voranzutreiben, müssen die Verbraucher darauf vertrauen können, dass das Auto die notwendige Reichweite bietet, bezahlbar ist und die richtige Ladeinfrastruktur vorhanden ist – vorzugsweise aus erneuerbaren Energiequellen. „Der Schlüssel zu Reichweite und Preis ist eine kostengünstige Energiespeicheroption sowie ein effizienter elektrischer Antriebsstrang“, so Siegbert Haumann, Vice President of Global Sales bei Danfoss Silicon Power. „In einem Auto sind das der Wechselrichter und die elektrische Maschine.“
Die Technologie, die die Transformation ermöglicht
Sowohl bei Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV) als auch bei Elektrofahrzeugen (EV) konzentrieren sich die Entwicklungen in der Automobiltechnologie zunehmend auf die Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Der Antriebsstrang ist der Teil des Fahrzeugs, der das Getriebe mit den Antriebsachsen verbindet und sicherstellt, dass sich die Räder des Fahrzeugs drehen. Eine Kernkomponente eines elektrifizierten Antriebsstrangs ist das Leistungsmodul. Es gilt als Herzstück des Wechselrichters.
„Es wandelt den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom um, der in der Batterie gespeichert wird und dann wieder auf die effizienteste Weise im Motor des Autos in Wechselstrom umgewandelt wird“, so Haumann. Dieser Energieumwandlungsprozess wurde über 25 Jahre lang kontinuierlich verbessert. Mit neuen Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) wird der Wechselrichter kleiner, während die Effizienz der Leistungsumwandlung weiter verbessert und damit die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht wird.
„Die Fortschritte bei Elektrofahrzeugen wurden maßgeblich durch bahnbrechende Innovationen ermöglicht, von denen einige von Danfoss Silicon Power entwickelt und eingeführt wurden“, erklärt Swantje Oldörp, Project Office Director, Danfoss Silicon Power, Research & Development. „Aktuell stehen die spannendsten technologischen Entwicklungen im Zusammenhang mit SiC MOSFET“, so Oldörp weiter.
SiC MOSFETs bieten die größten Vorteile beim Betreiben von niedrigen Strömen, so wie auch Elektrofahrzeuge die meiste Zeit betrieben werden – mit Ausnahme von kurzen Beschleunigungsphasen . Zukünftig werden SiC-basierte Wechselrichter in der Lage sein, die Effizienz des elektrischen Antriebsstrangs, um bis zu 7 % zu steigern. Dies führt zu einer Reichweitensteigerung bei gleicher Batteriegröße und somit zu einer höheren Kilometerleistung des Elektrofahrzeugs zu wettbewerbsfähigen Preisen.
Gemeinsam für eine grünere Zukunft
Als Danfoss und ZF beschlossen, sich zusammen zu tun, um gemeinsam Lösungen für die E-Mobilität zu entwickeln, wollten beide die Transformation der Automobilindustrie beschleunigen. „Mit Danfoss und seiner unternehmerischen DNA und Pionierrolle bei der Entwicklung fortschrittlicher Leistungsmodule und ZF – einem der führenden Automobilsystemanbieter – finden echte Stärken in Technologie und Marktzugang zusammen. Beide Unternehmen streben nach langfristigem nachhaltigem Erfolg“, erläutert Oldörp.
„Danfoss ist ein Technologieführer für Leistungsmodule mit einem hervorragenden Ruf und einer langjährigen Tradition. Wir arbeiten nun schon seit mehreren Jahren zusammen und teilen viele Werte“, so Fieres. „Es war ein logischer Schritt für uns, die Partnerschaft fortzusetzen und die Innovation bei der Integration von Leistungsmodulen in unsere Systeme voranzutreiben, wobei wir uns auf Plug-in-Hybridisierung und Batterieelektrifizierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette konzentrieren“, fährt Fieres fort.
Der Elektroverkehr wird zum Motor der Wirtschaft
Die aktuelle Krise ist nicht nur eine Herausforderung, sondern auch eine Chance, die Transformation des Transportsektors zu beschleunigen. Technologien für die E-Mobilität werden die Transformation einer ganzen Branche innerhalb von nur einem Jahrzehnt vorantreiben und die Fertigung und Nutzung von Elektrofahrzeugen im großen Maßstab ermöglichen. Das kommt nicht nur dem Klima zugute und reduziert den CO2-Ausstoß. Vielmehr werden auch Ingenieure und viele andere qualifizierte Arbeitskräfte benötigt, wodurch bis 2030 rund 1 Million zusätzliche Stellen geschaffen werden.
„Das ist eine einmalige Chance für einen grünen Neustart unserer Gesellschaft, verbunden mit einem erheblichen wirtschaftlichen und ökologischen Potenzial“, erklärt Siegbert. „Gemeinsam mit ZF erfinden wir den Verkehr neu.“
Hier beginnt die Elektrifizierung des Verkehrs
Um die schnell wachsende Flotte von Elektrofahrzeugen mit Strom zu versorgen, hat Danfoss eine hochmoderne Plattform für die Leistungsmodultechnologie für Traktionsanwendungen entwickelt – die DCM™1000 Technologie Plattform.