MCS — Megawatt Charging System voor zwaar wegtransport

De 722-ev-charging-gids en de gids over laadpleinen en dynamische lastbalancering behandelen laadinstallaties binnen het vermogensbereik van personenauto's en bestelwagens — tot enkele honderden kW per laadpunt. Dit artikel behandelt MCS (Megawatt Charging System): een door CharIN (Charging Interface Initiative) ontwikkelde laadstandaard voor zwaar wegtransport (elektrische vrachtwagens, touringcars), die qua vermogen een hele orde van grootte boven de bestaande CCS-laadinfrastructuur uitkomt.

Vermogensbereik: een andere orde van grootte dan CCS

• Een reguliere CCS Combo 2-snellader voor personenauto's levert doorgaans tot circa 350-500 kW, bij spanningen tot ongeveer 1000V DC en stromen tot circa 500A.
• MCS is gespecificeerd voor vermogens tot circa 3,75 MW per aansluiting, bij spanningen tot 1250V DC en stromen tot 3000A — ruim buiten wat een conventionele, luchtgekoelde laadkabel en connector kunnen verwerken.

Communicatiestandaard: dezelfde protocolfamilie als V2G

De communicatie tussen voertuig en laadstation bij MCS gebruikt dezelfde protocolfamilie als bidirectioneel laden bij personenauto's — ISO 15118-20 — aangevuld met specifieke MCS-connectoreisen (onder andere via IEC 61851-23-3 en SAE J3271). Zie de gids over V2G en bidirectioneel laden voor de achtergrond van dat protocol bij personenauto's.

Waarom vloeistofkoeling hier geen extra optie is, maar een noodzaak

Bij een 350 kW CCS-lader voor personenauto's is een vloeistofgekoelde laadkabel een manier om de kabel dunner en lichter te maken dan een luchtgekoelde kabel bij dezelfde stroom zou zijn — praktisch wenselijk, maar niet strikt noodzakelijk. Bij de stroomsterktes van MCS (tot 3000A) is een luchtgekoelde kabel met een hanteerbare diameter en gewicht niet meer haalbaar: de geleiderdoorsnede die nodig zou zijn om die stroom zonder actieve koeling te verwerken, zou de kabel te stijf en te zwaar maken om nog handmatig te bedienen. Vloeistofgekoelde kabels en connectoren zijn bij MCS daarom een fundamenteel onderdeel van het ontwerp, niet een comfort-upgrade.

Beveiligingsaspecten op DC-niveau

Bij deze combinatie van hoge DC-spanning en hoge DC-stroom gelden dezelfde principiële aandachtspunten als bij andere hoogvermogen- DC-systemen in de installatie:

• DC-vlamboogdetectie: een gelijkstroomboog kent, anders dan een wisselstroomboog, geen natuurlijke nuldoorgang en is daardoor moeilijker vanzelf te doven (zie de gids over DC-vlamboogdetectie in PV-strings voor hetzelfde onderliggende fysische principe, toegepast op een andere DC-toepassing) — bij de vermogens van MCS is betrouwbare DC-boogdetectie een essentieel onderdeel van de bescherming.
• DC-beveiligingsapparatuur: schakel- en beveiligingsapparatuur voor dit spannings- en stroombereik moet specifiek voor DC zijn beproefd en gedimensioneerd (zie de [gids over DC-beveiliging en kabeldimensionering bij BESS](/guides/nen-1010/bess-gelijkstroom-dc-beveiliging-kabeldimensionering) voor de vergelijkbare overwegingen bij stationaire DC-batterijsystemen) — een AC-beveiligingsapparaat is niet zonder meer geschikt voor DC-onderbreking bij deze stroomsterktes.

Netaansluiting: van laadpunt naar netcongestievraagstuk

Eén enkele MCS-aansluiting op vol vermogen vraagt al een aansluitcapaciteit die vergelijkbaar is met een middelgroot industrieel bedrijf. Een vrachtwagendepot met meerdere MCS-laadpunten die (deels) gelijktijdig worden gebruikt, komt al snel op een aggregaatvermogen van tientallen MW — een schaal die rechtstreeks raakt aan de netcongestieproblematiek die ook grootverbruikersaansluitingen elders raakt. Net als bij die gids beschreven, is een combinatie van dynamische lastbalancering (zie de laadpleinen-gids) en lokale batterijopslag voor piekshaving vaak noodzakelijk om een MCS-depot binnen een haalbare aansluitcapaciteit te realiseren.

Let op: MCS is, op het moment van schrijven, een opkomende technologie waarvoor nog geen toegewijd NEN 1010-hoofdstuk bestaat — vergelijkbaar met hoe §722 ooit specifiek voor EV-laden is toegevoegd. Tot een dergelijk hoofdstuk bestaat, valt de installatie onder de algemene eisen voor overbelastings- en kortsluitbeveiliging (§433/§434) en schakelvoorzieningen (§537), aangevuld met de fabrikant- en CharIN-specificaties voor de MCS-apparatuur zelf.

Praktische relevantie

Bij het ontwerpen van laadinfrastructuur voor zwaar transport is het onvoldoende om de installatie-ervaring van reguliere EV-laadpunten direct te schalen naar MCS-vermogens — zowel de fysieke uitvoering (vloeistofkoeling, DC-beveiliging) als de netaansluiting (aggregaat- vermogen, netcongestie) vereisen een aanpak die dichter bij industriële of utility-schaal-infrastructuur ligt dan bij reguliere laadpleinen.

Veelgemaakte fouten

1. De laadinfrastructuur voor personenauto's rechtstreeks opschalen naar MCS-vermogens zonder de fysieke beperkingen van luchtgekoelde kabels en de noodzaak van vloeistofkoeling mee te wegen.
2. DC-beveiligingsapparatuur uit de AC-wereld toepassen op een MCS-installatie — DC-onderbreking bij deze stroomsterktes vereist specifiek voor DC beproefde apparatuur.
3. De netaansluiting van een MCS-depot onderschatten door alleen naar het vermogen van één laadpunt te kijken in plaats van naar het gelijktijdige aggregaatvermogen van het hele depot.

Gerelateerd

• V2G — bidirectioneel laden
• §722 — EV-laadinstallaties
• Laadpleinen en dynamische lastbalancering
• Netcongestie, piekshaving en batterijopslag
• DC-vlamboogdetectie in PV-strings