Die vollständige Elektrifizierung von Schwerfahrzeugen und Bussen stellt hohe Anforderungen an die Ladeinfrastruktur. Während der vorgeschriebenen Fahrerpause eines LKWs wird beispielsweise eine Ladeleistung von bis zu drei Megawatt benötigt, was eine enorme Belastung für das elektrische Verteilnetz darstellt. Um diese Herausforderung zu bewältigen, müssen Hochleistungs-Ladestationen direkt an das Mittelspannungsnetz mit bis zu 20 Kilovolt angebunden werden, da dort höhere Leistungen effizient verfügbar sind. Bestehende Systeme mit konventionellen 50-Hertz-Transformatoren stoßen hierbei an ihre Grenzen hinsichtlich Gewicht, Volumen und Materialeinsatz. Es bedarf daher innovativer Ansätze, um eine kompakte, leistungsfähige und netzstabilisierende Lösung bereitzustellen.
Das AIT hat mit der Entwicklung der Multimegawatt-Schnellladestation MEDUSA – gefördert durch den Klima- und Energiefonds – eine zukunftsweisende Technologie geschaffen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren nutzt das MEDUSA-System mehrere Hochfrequenztransformatoren, die mit 50 Kilohertz betrieben werden. Dadurch sind sie wesentlich kleiner und leichter. Ergänzt wird diese Technologie durch innovative Leistungselektronik auf Basis von Gallium-Nitrid-Halbleitern, die hochfrequente Schaltvorgänge ermöglichen und am Ausgang der Transformatoren Gleichstrom erzeugen. In Kombination bilden diese Komponenten einen sogenannten „Solid State Transformer“ mit erheblich gesteigerter Energieeffizienz und Leistungsdichte. Mit diesem System können sowohl eine Schnellladung von bis zu drei Megawatt als auch mehrere simultane Ladungen mit 150 Kilowatt realisiert werden, was den Ladebedarf von rund 20 PKWs abdecken kann.
Durch die höhere Versorgungsspannung sind die benötigten Kabel und Verschienungen deutlich kompakter und leichter, während schwere Fundamente und die Notwendigkeit herkömmlicher 50-HzTransformatoren entfallen. Die Integration von Batteriespeichern und Photovoltaikanlagen ermöglicht zudem eine Reduktion der CO2- Emissionen und eine Netzunabhängigkeit in bestimmten Szenarien. Das macht die Technologie besonders attraktiv für Regionen mit schwacher Netzinfrastruktur und stellt einen entscheidenden Vorteil für den internationalen Einsatz dar.
Dieser innovative Ansatz des AIT hat internationale Aufmerksamkeit erregt. Weltweit gibt es nur eine Handvoll Institutionen, die vergleichbare Lösungen entwickeln können. Die Kombination aus Kompetenz in Mittelspannungs-Leistungselektronik und spezialisierter Forschungsinfrastruktur für hohe Spannungen und Leistungen verschafft dem AIT diese führende Position. Das MEDUSA-Projekt wurde 2025 auch mit dem renommierten Houskapreis in der Kategorie „Außeruniversitäre Forschung“ ausgezeichnet. Die Einführung des MEDUSA-Systems hat bereits erste praktische Anwendung gefunden, unter anderem beim Aufbau von Produktionsstätten für Ladestationen in Indien. Darüber hinaus eröffnet die Technologie weitreichende Einsatzmöglichkeiten in der Luft- und Raumfahrt, auf Schiffen und in der öffentlichen Stromversorgung, wo leistungsfähige Mittelspannungs-Umrichter zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Künftig wird das AIT seine Forschung im Bereich der Hochleistungsladetechnologien weiter intensivieren und die Entwicklung netzstabilisierender und effizienter Ladeinfrastrukturen vorantreiben. Durch den kontinuierlichen Ausbau der Expertise in MittelspannungsLeistungselektronik wird das AIT seine Technologieführerschaft stärken und Österreich als zentralen Innovationsstandort für elektrische Hochleistungssysteme etablieren.
