Schwere Nutzfahrzeuge verursachen fast 40 % der CO₂-Emissionen des europäischen Straßenverkehrs, und sie auf Strom umzustellen ist deutlich schwieriger als bei einem gewöhnlichen Pkw. Forschende des EU-Projekts RHODaS haben dort hingeschaut, wo sonst kaum jemand hinsieht – bei der Elektronik, die die Energie zwischen Batterie und Motor verteilt. Sie setzten auf neue Halbleiter, eine modulare Bauweise und Tests bis hin zum Maßstab 1:1 – und am Ende kannst du prüfen, ob du einen Kopf für Elektromobilität hast.
Elektroautos auf den Straßen wundern niemanden mehr. Bei Lastwagen ist das anders. Schwere Nutzfahrzeuge sind für fast 40 % der straßenverkehrsbedingten CO₂-Emissionen in Europa verantwortlich, und ihre Elektrifizierung stößt auf erhebliche technologische Hindernisse. Kurz gesagt: Je größer das Fahrzeug und je länger die Strecke, desto schwieriger wird es.
Genau damit befasste sich das EU-finanzierte Projekt RHODaS, das von der Polytechnischen Universität Katalonien (UPC) in Spanien koordiniert wurde. Die Arbeiten dauerten von Mai 2022 bis Ende Januar 2026.
Wenn wir an ein Elektroauto denken, sehen wir meist Batterie und Motor vor uns. Dazwischen arbeitet jedoch etwas, wovon kaum jemand gehört hat: leistungselektronische Wandler. Sie steuern den Energiefluss von der Batterie zum Elektromotor. David Lumbreras von der UPC bezeichnet sie ganz direkt als die entscheidende Schnittstelle des gesamten Systems.
Bisher wurden solche Systeme auf Basis von Siliziumhalbleitern gebaut. Silizium hat jedoch seine Grenzen.
Hilfe kommt von Halbleitern mit breiter Bandlücke. Sie können bei Schaltfrequenzen von über 100 kHz arbeiten und weisen dabei deutlich geringere Verluste auf als Silizium. In der Praxis bedeutet das Wandler mit hoher Leistungsdichte – genau das, was der Fernverkehr braucht.
Das RHODaS-Team setzte auf ein Duo aus zwei Materialien, und jedes bekam eine andere Rolle:
Die Kombination beider brachte einen höheren Wirkungsgrad, ein geringeres Systemvolumen und weniger elektromagnetische Störungen.
Die wichtigste Errungenschaft des Projekts ist ein integrierter Motorantrieb. In einem kompakten, modularen Gehäuse vereint er drei Dinge: Leistungselektronik, Wärmemanagement und digitale Steuerung.
Die Modularität ist hier kein Zierwerk. Eine solche Konstruktion lässt sich leichter reparieren, ist fehlertoleranter, und dieselbe Grundlage kann auf unterschiedliche Leistungen skaliert werden. Statt für jedes Fahrzeug alles von Grund auf neu zu entwerfen, lassen sich die Module nach Bedarf auswählen.
Die Ideen wurden in drei Phasen überprüft. Zuerst auf Materialebene: Bauelemente und Treiber wurden auf Belastung, Funktionsintegrität und Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischem Rauschen untersucht. Danach wurde ein Wandler im Labormaßstab getestet. Zum Schluss kam der volle Maßstab – ein integrierter Motorantrieb in Originalgröße, gekoppelt mit einem Getriebe, kam auf den Prüfstand.
„Wir haben unsere technischen Meilensteine erfolgreich erreicht“, fasst David Lumbreras zusammen.
Nicht alles lief glatt. Die größte Lehre war die Instabilität früher Galliumnitrid-Transistoren aus der Vorserie. Damit das System stabil arbeitete, musste die Hardware grundlegend umgestaltet werden.
Das ist eine gute Nachricht für alle, die gerade erst mit der Technik beginnen. Selbst in einem großen europäischen Projekt kann ein neues Bauteil überraschen, und die Reaktion ist nicht, die Idee aufzugeben, sondern die Konstruktion zu verbessern.
Das Konsortium hat bereits Pläne für die nächsten Schritte. Der modulare Antrieb soll auf eine breitere Palette von Fahrzeugklassen skaliert und die Ergebnisse in die Pläne von Industriepartnern wie Valeo Siemens integriert werden.
Interessant wird es bei den Geschäftsmodellen. Das Team will kreislauforientierte Lösungen weiterentwickeln, etwa „Produkt-as-a-Service“ oder Leasing. Dazu kommen digitale Fahrzeugpässe (DVPs) – sichere, cloudbasierte Aufzeichnungen des gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs. Sie sollen die Instandhaltung auf Ebene einzelner Komponenten und die Wiederverwendung von Teilen erleichtern.
RHODaS förderte außerdem den Aufbau eines Innovationsnetzwerks, das Hochschulen mit der Industrie verbindet. Seine Aufgabe ist es, die Projektergebnisse nutzbar zu machen und den Sektor kontinuierlich mit modernsten Technologien zu versorgen. Für Studierende technischer Fächer ist das ein Zeichen, dass die Leistungselektronik nicht im Labor bleibt – sie führt direkt in die Fabriken und auf die Straßen.
Lumbreras hofft auf eine nachhaltige Wirkung des Projekts: einen Beitrag zu den Zielen des europäischen Grünen Deals und zur Verbesserung der Luftqualität. Er weist außerdem darauf hin, dass eine solide europäische Lieferkette für Leistungselektronik die Abhängigkeit von Herstellern aus Nicht-EU-Ländern verringern wird.
Ein Elektro-Lkw ist nicht nur eine größere Batterie. Der Schlüssel ist die Elektronik, die die Energie effizient an den Motor weitergibt. Das Projekt RHODaS verband Siliziumkarbid und Galliumnitrid in einem modularen Antrieb, testete ihn bis zum vollen Maßstab und zog Lehren aus den Problemen mit den Transistoren. Nun soll die Lösung in weitere Fahrzeugklassen gelangen.
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