ChargePal-Projekt: Wenn der Laderoboter die Batteriefüllung übernimmt

Ganz neu ist die Idee nicht: Schon seit mehreren Jahren tüfteln Entwickler in verschiedenen Ländern an mobilen Laderobotern. Zu den Akteuren, die auf diesem Gebiet vorne dran sind, gehört das deutsche ChargePal-Konsortium, das Firmen und Parkhausbetreibern einen eigenständigen „Roboter-E-Tankwart“ in Aussicht stellt. Das ChargePal-Projekt aus dem Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität“ spannte sich von Mitte 2021 bis Ende September 2024. Ihre Ergebnisse haben die Initiatoren kürzlich erstmals auf der BMWK-Konferenz „Tage der Digitalen Technologien“ in voller Breite gezeigt – und vor Ort in Berlin auch die Funktionsweise demonstriert.

Im Zentrum des ChargePal-Ansatzes stehen mobile DC-Laderoboter mit integrierten Hochleistungsbatterien. Sie sollen in regelmäßigem Turnus am Wechselstrom-Anschluss eines Smart Grids aufgeladen werden, um dann jeweils mehrere Elektrofahrzeuge nacheinander mit Strom zu versorgen, ohne dass diese neben einer Ladesäule parken müssen. Mit auf Netzseite relativ geringen AC-seitigen Leistungen sollen auf diese Art am Fahrzeug DC-Ladeleistungen von bis zu 60 kW realisiert werden. Im Roboter-to-Grid-Modus (R2G) sollen die mobilen Hochleistungslader zudem intelligent ins Netz eingebunden werden.

Die Verwirklichung dieser Strategie lässt den Initiatoren zufolge erhebliche Kostenvorteile und Zeitgewinne erwarten. „Wir müssen nicht 5.000 Ladepunkte in ein Flughafen-Parkhaus bauen“, verdeutlicht Projektleiter Uwe Koenzen vom Planungsbüro Koenzen. Denn ein Laderoboter könne sich um zehn bis 20 Fahrzeuge bzw. Parkplätze kümmern. „Wirtschaftlich funktioniert das vor allem bei sehr großen Parkhäusern die netzseitig nur sehr aufwändig mit Ladeinfrastruktur ausgerüstet werden können“, so der Fachmann.

ChargePal knüpft unter der Konsortialführung von Koenzens Planungsbüro einerseits an Ergebnisse der beiden früheren lokSMART-Projekte an und baut andererseits auf einem bestehenden Roboter-Basismodell von NEXT. robotics mit spezialisierten Installationen von Konsortialpartners Klose & Oechsle auf. Zusammen mit der Hochschule Osnabrück haben die Unternehmen im Zuge der vergangenen Jahre mehrere Evolutionsschritte für die „Roboter-E-Tankwarte“ vollzogen. So wurden die Roboter unter anderem auf den CCS-Ladestandard eingestellt, ihre Hardware auf Bidirektionalität (R2G) ausgerichtet und ihre Software auf Schwarmfähigkeit programmiert.

„Das Komplizierteste ist es, den Stecker zu stecken. Wo ein Mensch einfach ein bisschen ruckelt, scheitern Roboter an einem Millimeter Versatz“, schildert Uwe Koenzen aus der Praxis. Nicht zuletzt deshalb laden die Roboter nicht direkt am Auto: „Da in der Praxis der direkte Zugriff auf die Ladebuchse am Auto ohne die Besitzerin oder den Besitzer nicht möglich ist, werden in ChargePal kostengünstige Adapter zwischen Auto und Roboter gesetzt, an die das Auto beim Abstellen angeschlossen wird und an die der Roboter später die Batterie ansteckt“, wie das Projektteam ausführt. Genau dieser Vorgang wurde auch in Berlin demonstriert. In der Praxis muss man sich das so vorstellen: Wer sein Auto abstellt, öffnet den Ladeanschluss und steckt den Adapter an. Später kommt dann – in Abwesenheit des Fahrers – der Roboter vorbei, stellt die mobile Ladesäule aka Powerbank ab und verbindet diese mit dem Adapter.

Damit die Roboter die Adaptersäulen zuverlässig finden und den Stecker mit ihrem Arm anbringen können, setzt das Konsortium auf das Know-how des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI). Außerdem beschäftigen sich die Experten des DFKI mit der Steuerung einer ganzen Flotte an Laderobotern. Denn: „Bei mehreren Robotern muss jeder genau wissen, welche Batterie er wann zu welchem Auto bringen muss.“

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat ChargePal über die dreieinhalbjährige Projektlaufzeit mit 4,7 Millionen Euro gefördert. Ob sich die Vision des Projekts – das automatisierte Laden per Roboter – am Ende wirklich durchsetzt, muss sich zeigen. Bisher sind solche Lösungen nirgends auf der Welt in die Skalierung gegangen – nicht mal in China, wo die Entwicklung ebenfalls weit fortgeschritten ist. Zuletzt hat auch Tesla sich bei seinem Robotaxi eher auf das induktive Laden verlegt. Und das, obwohl Elon Musk ein Robofan ist.