Der Mann an der Ladesäule schaut irritiert auf die Anzeige. 312 Kilowatt. 480 Kilowatt. 760 Kilowatt. Die Zahl steigt immer weiter, bis schließlich eine Marke auftaucht, die bislang eher nach Atom-Kraftwerk als nach Auto klingt: über 1 Megawatt Ladeleistung. Genug Kilowattstunden für hunderte Kilometer Reichweite. Was vor wenigen Jahren noch wie eine futuristische Vision wirkte, entwickelt sich zur nächsten Revolution der Elektromobilität: den Akku innerhalb weniger Minuten vollladen. Zumindest in China.
Denn chinesische Hersteller treiben das ultraschnelle Laden voran. Besonders der BYD Han und Denza Z9 GT mit der Super-e-Plattform sorgen für Aufsehen: Bis zu einem Megawatt Ladeleistung sollen möglich sein. Unter optimalen Bedingungen kann der 122,5-kWh-Akku in nur 9 Minuten und 22 Sekunden von 10 auf 97 Prozent geladen werden oder in 5 Minuten Energie für 400 Kilometer Reichweite tanken. Und selbst bei extremer Kälte von minus 30 Grad verlängerte sich die Ladezeit lediglich um 3 Minuten. Damit schrumpft die Ladezeit eines Elektroautos auf das Niveau eines Tankvorgangs.
Für das Flash Charging braucht es spezielle Ladestecker. Für die Kommunikation mit dem Fahrzeug und dessen Schutz sowie die schnelle Übertragung des Stroms in den Akku. In Europa gibt es für das Megawatt-Laden nochmal einen anderen Standard.
Technisch ist das eine enorme Herausforderung. Je höher die Ladeleistung, desto stärker steigen Hitzeentwicklung, Stromstärken und Belastung für Akku, Kabel und Infrastruktur. Genau hier setzt BYD mit einer neuen Generation von Batterien („Blade-Battery“), Hochvolt-Architekturen und Kühlungssystemen an. Ein zentraler Schlüssel ist die C-Rate. Sie beschreibt, wie schnell ein Akku im Verhältnis zu seiner Kapazität geladen wird. Ein Wert von 1C bedeutet dabei, dass der Akku theoretisch innerhalb einer Stunde vollständig geladen werden kann. Moderne Schnellladesysteme erreichen bereits höhere Werte von über 5C, was die Ladezeit erheblich verkürzt.
Hohe Spannung mit hoher Stromstärke
Professor Dirk Uwe Sauer vom Center for Ageing, Reliability and Lifetime Prediction of Electrochemical and Power Electronic Systems (CARL) und des Institute for Power Electronics and Electrical Drives (ISEA) der RWTH Aachen sieht die Schnellladung im Megawattbereich eher für Oberklasse-Fahrzeuge. „Ein sehr hohe Ladeleistung belastet die Batterie. Damit die C-Rate nicht stark steigt, benötigen Fahrzeuge eine große Batterie“, sagt er. Bei Oberklassefahrzeugen mit einem 100-kWh-Akku liegt die C-Rate bei Schnellladung mit 350 KW bei rund 3,5, bei einem Megawatt bei 10C.
Bei einem Kompaktwagen wie dem VW ID.3 Neo mit 50 kWh Akku läge die C-Rate bei belastenden 20C. „Extreme Schnellladung wird es daher bei Kompakten und Kleinwagen nicht geben“, sagt Sauer. Anders bei Lastwagen. Die nutzbaren 600 kWh beim Mercedes-Benz eActros 600 sorgen für eine harmlose C-Rate von 1,6C.
Die neuen Hypercharger HYC1000 von Alpitronic versorgen zwei Elektroautos mit Strom – mit jeweils 300 kW pro Fahrzeug.
Foto: Alpitronic
Entscheidend ist vor allem die Spannungsebene. Während viele Elektroautos mit 400 Volt arbeiten und moderne E-Autos wie Porsche Taycan, Audi e-tron oder der Hyundai Ioniq 5 bereits auf 800-Volt-Technik setzen, geht BYD einen Schritt weiter und kombiniert hohe Spannungen mit hohen Stromstärken und ihren Blade-Batterien. Dadurch kann deutlich mehr Energie gleichzeitig fließen, ohne dass Kabel oder Zellen überhitzen.
„Lithium Plating“ lässt Zelle altern
Allerdings hat die Technologie ihren Preis. Denn enorme Ladeleistungen bedeuten enorme thermische Belastungen. Akkus reagieren empfindlich auf Hitze, besonders beim schnellen Laden. Auch wenn die Technologie der Blade-Akkus nicht detailliert bekannt ist, schätzt Professor Sauer, dass es sich um Zellen mit sehr kleinem Innenwiederstand handelt, um die Ladeverluste möglichst gering zu halten, LFP-Batterien mit geringerer Energiedichte und auf eine effektive Kühlung.
Der Akku des chinesischen Technologiekonzerns BYD verfügt über eine höhere Energiedichte als die Generation davor und kann schneller Strom aufnehmen als Antriebsakkus anderer Hersteller: Spätestens nach zehn Minuten ist er zu 97 Prozent wieder voll.
Ein Problem bei der Schnellladung liege beim Lithium Plating. Das bezeichnet einen unerwünschten Effekt in Lithium-Ionen-Batterien, bei dem sich beim schnellen Laden metallisches Lithium auf der Anode ablagert. Das passiert vor allem bei hohen Ladeleistungen, niedrigen Temperaturen oder fast vollem Akku. Dadurch altert die Batterie schneller, verliert Kapazität und kann im Extremfall beschädigt werden. „Deshalb gelten Temperaturmanagement und intelligente Ladeelektronik als entscheidend für schnelles Laden von E-Autos. Bisher geschieht das noch über feste Kennlinien, modellbasierte Regelungen erreichen künftig näher die maximale Ladegrenze“, sagt Professor Sauer.
Zellchemie und Energiemanagement entscheiden
BYD setzt auf seine „Blade-Battery“, eine besonders robuste Lithium-Eisenphosphat-Batterie, kurz LFP. Diese Akkus gelten als thermisch stabiler und weniger brandanfällig als klassische Nickel-Mangan-Kobalt-Zellen. Zudem vertragen sie hohe Ladeleistungen besser und altern langsamer. Der Nachteil liegt bislang vor allem bei Energiedichte und Gewicht, doch gerade im Bereich Schnellladen gewinnen LFP-Akkus zunehmend an Bedeutung.
Hinzu kommt intelligentes Batteriemanagement. Moderne E-Autos laden ohnehin nur kurzzeitig mit maximaler Leistung. Die höchste Ladegeschwindigkeit liegt meist zwischen 10 und 50 Prozent Ladestand an. Danach reduziert das Fahrzeug automatisch die Leistung, um die Batterie zu schützen.
1000 Ladezyklen sind kein Problem
„Beim Megawattladen fließt der höchste Strom nur kurz, die Batterie geht schnell in eine konstante Spannungsladung mit abnehmender Ladeleistung über, so dass die mittlere Ladeleistung bis 70 Prozent Ladezustands eher bei 600 kW liegt“, sagt der Experte aus Aachen. Bei „normalen“ Batterieladungen begrenzt bis 70 oder 80 Prozent Ladezustand nicht der Akku die Schnellladung, sondern das Ladegerät.
Aber auch wenn eine heutige Schnellladung den Akku belastet, wird seltenes und dosiertes DC-Laden nicht zum Problem. „Moderne Akkus laden mehr als 1.000 Zyklen, was je nach Größe eine Laufleistung des Autos von über 500.000 Kilometer entspricht. Das fahren die wenigsten Besitzer mit ihrem Auto“, sagt Professor Sauer.
Stromnetz setzt Grenzen
Auch andere Hersteller forschen an der nächsten Ladegeneration. Mercedes-Benz experimentiert mit Megawatt-Technologie und zeigt Konzepte auf Basis der kommenden V-Klasse-Architektur. Porsche entwickelt gemeinsam mit Partnern Hochleistungsladesysteme weiter, während Tesla kontinuierlich die Leistung seiner Supercharger erhöht. Gleichzeitig treiben Unternehmen wie Ionity oder ABB neue Generationen von Schnellladern voran.
Die Elektrifizierung der Lkw-Flotten ist eine große Herausforderung für die Energieversorger. Wenn fünf Trucks zeitgleich ihre 600 kWh großen Akkus füllen, können ohne Pufferspeicher in der Nachbarschaft die Lichter ausgehen. Foto: Daimler Trucks
Mindestens genauso spannend ist die Frage nach dem Stromnetz. Denn ein einzelnes Auto mit einem Megawatt Ladeleistung zieht kurzfristig so viel Energie wie ein kleiner Industriebetrieb. Würden mehrere Fahrzeuge gleichzeitig mit dieser Leistung laden, entstünden enorme Lastspitzen. Ohne neue Infrastruktur stößt das heutige Netz an seine Grenzen.
Im Pkw-Bereich bewegen sich die meisten öffentlichen High-Power-Charging-Säulen aktuell zwischen etwa 150 und 400 Kilowatt, einzelne Systeme erreichen bis zu rund 600 Kilowatt – etwa bei Anbietern wie dem Autobahn-Ladenetz Ionity oder Technologiefirmen wie ABB. Die technischen Herausforderungen sind enorm. Bei einem Megawatt steigen diese Anforderungen weiter. Die Kabel werden schwerer, Kühlsysteme komplexer und die Technik teurer.
Bis zu 1500 kW sind bereits möglich
Deshalb arbeiten Energieversorger und Ladeanbieter an Pufferspeichern, intelligentem Lastmanagement und lokalen Batteriesystemen. Die Idee: Große stationäre Akkus speichern Energie zwischen und geben sie beim Schnellladen kurzfristig mit extrem hoher Leistung wieder ab. So muss nicht die volle Energiemenge direkt aus dem Stromnetz kommen. Gleichzeitig entstehen leistungsfähigere Umspannwerke und Hochleistungslader entlang wichtiger Verkehrsachsen.
Die t-förmigen Hypercharger von BYD der neuesten Generation können zwei Elektroautos gleichzeitig mit Gleichstrom versorgen. In China ist es bereits an über 4000 Standorten verfügbar. Erste Stationen sollen in Deutschland noch in diesem Jahr aufgebaut werden.
BYD geht in China noch weiter und baut ein eigenes Hochleistungs-Ladenetz auf, das auf extreme Ladegeschwindigkeiten ausgelegt ist. Die Flash-Ladesysteme arbeiten mit Spannungen von bis zu 1.000 Volt und Strömen von rund 1.000 Ampere und erreichen damit Ladeleistungen im Megawattbereich. In ersten Demonstrationen wurden Spitzenwerte von bis zu 1.500 kW gemessen. BYD setzt auf speziell entwickelte, T-förmige Ladesäulen, die eine hohe Leistung bereitstellen und auch über integrierte Pufferspeicher verfügen. Diese Zwischenspeicher ermöglichen es, mehrere Fahrzeuge hintereinander schnell zu laden, ohne dass das Stromnetz sofort die volle Spitzenlast liefern muss.
BYD plant 300 Flash Charger für Deutschland
In China hat BYD bereits über 5.000 dieser T-Flash-Charger installiert. Bis Ende 2026 sollen es rund 20.000 werden – ein Ausbau innerhalb kürzester Zeit. Auch international verfolgt der Hersteller ehrgeizige Pläne: Für Europa sind bereits etwa 3.000 entsprechende Ladesäulen angekündigt, davon alleine 300 für Deutschland. Die ersten sollen noch in diesem Jahr bei BYD-Händlerbetrieben montiert werden. Sie sollen übrigens nicht nur Elektroautos von BYD oder Denza genutzt werden, sondern Stromern aller Fabrikate und Hersteller offenstehen.
Für die Elektromobilität könnte das ein entscheidender Moment werden. Das Vorurteil von „langen Ladepausen“ beginnt sich aufzulösen.