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Drahtloses Laden von Elektroautos  Technik: Drahtlos Laden

Magnetisch Tanken



Drahtloses Laden mittels Magnetfeldern steht bei Mobilfunktelefonen bereits kurz vor dem Durchbruch. Doch diese Technik soll nun auch der Elektromobilität auf die Sprünge helfen.

 
 Drahltos Laden
  
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Induktion. Während sich Kochkünstler über diese neue Variante der Herdplatten schon lange freuen, dürfte dieses Wort bei anderen Erinnerungen an den Physik-Unterricht und an elektromagnetische Felder hervorrufen. Letztere sollen jetzt helfen, das Reichweitenproblem der E-Mobile zu lösen.

Induktives, also drahtloses Laden heißt die Zauber-Losung. Ein induktives System zum drahtlosen Laden von elektrischen Fahrzeugen besteht aus zwei Elementen. Einer Spule, die sich im Unterboden des Autos befindet und einer zweiten, die in der Asphaltplatte unterhalb des Fahrzeugs lokalisiert ist. Dabei ist es egal, ob die sich in der Straße oder auf einem Parkplatz befindet. Wichtig ist nur das immer gleichbleibende Prinzip: Die Energieübertragung an die Fahrzeugbatterie erfolgt kontaktlos über ein Magnetfeld zwischen den zwei Spulen. Ein solches System wird auch bei elektrischen Zahnbürsten angewendet.

Das stationäre Laden würde schon viele Reichweitenprobleme lösen. Die E-Mobile müssten nicht mühevoll nach einer Ladestation suchen, sondern könnten während des Parkens mit neuer Energie versorgt werden. Somit wird jede noch so kurze Standphase dazu genutzt, den Akku zu füllen.

Der amerikanische Chiphersteller Qualcomm Halo hat eine Technologie entwickelt, bei der zwei Geber-Spulen übereinander im Boden platziert sind. Diese Anordnung arbeitet auch dann noch mit einem Wirkungsgrad von über 90 Prozent, wenn das Automobil nicht exakt über der Platte steht. Als Toleranz sind momentan 15 Zentimeter längs und quer drin. Klingt wenig, ist aber im Realbetrieb durchaus eine Menge.

Drahtloses Laden von Elektroautos, Technik
Die Übertragungsleistung des drahtlosen Ladens kann mit den aktuellen Kabelsystemen ohne Probleme mithalten
Drahtloses Laden von Elektroautos, Technik

Das eröffnet neue Möglichkeiten, wenn im öffentlichen Raum nachgeladen werden soll - also vor Kindergärten, Schulen oder Bahnschranken und auch auf Parkplätzen. Demnächst startet in London ein größerer Feldversuch mit 20 Autos verschiedener Hersteller. Die vielfältigen Lademöglichkeiten würden sich auch merkbar positiv auf die Reichweite der Fahrzeuge auswirken.

Die Übertragungsleistung des drahtlosen Ladens kann mit den aktuellen Kabelsystemen ohne Probleme mithalten. Prototypen, die im Fraunhofer-Institut Institut für Solare Energiesysteme getestet wurden (ISE), erreichen eine maximale Übertragungsrate von 22 kW. Damit ist es möglich, eine kleinere Elektrofahrzeugbatterie in weniger als einer Stunde auf 80 Prozent ihrer Nennkapazität zu laden.

"Das kabellose Laden von Elektrofahrzeugen erhöht nicht nur den Komfort für den Nutzer, sondern ermöglicht auch eine effiziente und vom Nutzer unabhängige Verbindung des Fahrzeugs mit dem Stromnetz", sagt Stefan Reichert, Teamleiter "Netzintegration und Elektromobilität" am ISE.

Bei BMW, Mercedes & Co. gibt es schon konkrete Ansätze, dieses System zu verfeinern. "Wir haben von der Automobil-Industrie schon konkrete Desinganfragen die Autos betreffen, die 2016 ausgeliefert werden", sagt Thomas Nindl, Director Business Development bei Qualcomm Halo. Japanische Hersteller wollen sogar schon früher die ersten Fahrzeuge auf den Markt bringen.

Noch gibt es die üblichen Parameter festzuzurren, wie den Kommunikationsstandard für die Übertragung zwischen zwei Spulen. Dazu gehören auch Grenzwerte, damit das Magnetfeld nicht Menschen mit Herzschrittmachern beeinflusst. Diese Hürde sollte innerhalb des nächsten Jahres überwunden werden. Schließlich müssen diese Richtlinien auch international gültig sein.

Drahtloses Laden von Elektroautos, Technik
In Neuseeland sind bereits Busse im Einsatz, die während der Fahrt geladen werden
Drahtloses Laden von Elektroautos, Technik

Der nächste Schritt ist schon in Arbeit. Das Speisen der Batterie mit Energie soll nicht nur beim Parken, sondern auch während der Fahrt en passant möglich sein. Sven Beiker, der Direktor am Center for Automotive Research an der renommierten Stanford-University untersucht die Lademöglichkeiten: "Hier an der Stanford University testen wir die Magnetresonanz-Kopplung. Das heißt: Wir installieren Spulen in der Fahrbahn, die elektromagnetische Felder erzeugen, die die Akkus von darüberfahrenden Autos berührungsfrei aufladen." Der schwedisch-chinesische Autobauer Volvo hat soeben ein zweijähriges Projekt in Zusammenarbeit mit Flanders Drive, dem belgischen Bushersteller Van Hool und dem Straßenbahnproduzenten Bombardier erfolgreich abgeschlossen.

Komplettes Neuland betritt man aber auch mit der dynamischen Ladevariante nicht. In Neuseeland sind bereits Busse im Einsatz, die während der Fahrt geladen werden und auch in vollautomatisierten Lagern wird diese Technik bereits eingesetzt. Allerdings mit weit geringeren Geschwindigkeiten, als die von der Automobil-Industrie geforderten 80 bis 100 km/h. Diese Variante der Energieübertragung während des Fahrens würde das Reichweiten-Problem der Elektromobilität ein für alle Mal beenden und damit dem Stromern zum Durchbruch verhelfen. Zumal dann auch die Kapazität und damit die Größe der Batterien überschaubar bleiben könnte. Das würde zudem die Kosten der Elektro-Mobilität im vernünftigen Rahmen halten.

Doch bis dahin wird noch einige Zeit ins Land gehen. Außerdem müsste bei jeder Form des induktiven Ladens auch geklärt werden, wer den Aufbau der Infrastruktur bezahlt. Aber das ist ja bei konventionellen Ladestationen ja ähnlich.

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