Akkus mit Induktion kabellos laden

26 Okt 2015
Auch elektrische Zahnbürsten werden mittels Induktion geladen - ohne metallische Kontakte. Auch elektrische Zahnbürsten werden mittels Induktion geladen - ohne metallische Kontakte.

Mittels Induktion können Akkus kabellos aufgeladen werden. Verschiedene Pilotprojekte testen – im Modellformat und in Alltagssituationen – die Anwendbarkeit der drahtlosen Stromübertragung für den Verkehr. Was bei Zahnbürste und Handy bereits funktioniert, soll auch bei Elektroautos serienreif werden.

Das Induktionsprinzip

Induktionsherde erzeugen mit Strom Hitze, ohne dass die Herdoberfläche heiss wird – man kann sich daran also nicht die Finger verbrennen. Nur die Teilchen des Pfannenbodens werden über ein Magnetfeld in Schwingung versetzt und folglich erhitzt. Allerdings birgt die Technik, welche kurzzeitig grosse Magnetfelder aufbaut, auch Risiken, deren Langzeitfolgen noch weitgehend offen sind.

Mit Induktion kann man nicht nur erhitzen, sondern auch drahtlos Strom übertragen. Mit dieser Technologie werden heute beispielsweise Elektrozahnbürsten aufgeladen. Dynamische Mikrofone und Elektrizitätszähler funktionieren ebenfalls mit dieser Technik. Induktionsschleifen werden auch in der Fahrbahn verwendet, um Lichtsignalanlagen oder Schranken durch Verkehrsteilnehmer auszulösen.

Statische und dynamische Induktion

Seit einigen Jahren wird die Idee weiterentwickelt, Elektroautos berührungslos aufzuladen. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Verfahren. Mit statischer Induktion können parkierte Autos, beispielsweise im Einkaufszentrum oder zu Hause aufgeladen werden. Diese Technik wird heute schon erfolgreich angewendet. Etwas schwieriger in der Abstimmung der Technik ist das Aufladen während der Fahrt mittels dynamischer Induktion. Grundsätzlich funktionieren beide sehr ähnlich.

In der Fahrbahn sowie im Auto befindet sich je eine elektromagnetische Spule. Mit der Spule im Boden wird unter Stromverbrauch ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Die Spule im Auto wandelt das Magnetfeld wieder in Strom um und lädt damit die Autobatterie. Je nach Informationsquelle beträgt der Energieverlust beim Induktionsladen bestenfalls 5-15 %. Die Effizienz hängt unter anderem vom Abstand der beiden Spulen ab. Ein weiterer Nachteil sind die Kosten, die durch den Einbau einer zusätzlichen Technologie entstehen.

Noch sind es nur ‘Spielereien‘

2009 hat die Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (IAV) gemeinsam mit der Technischen Universität Braunschweig und dem Energieübertragungsunternehmen Vahle eine Demonstrationsstrecke im Massstab 1:28 aufgebaut. Die Modellautos, die darauf mit Induktionstechnologie fahren, haben einen Schleifbügel damit sie nicht aus der Bahn geraten – ein bisschen wie eine Carrera-Bahn.

Die Hochschule Karlsruhe hat bereits 2010 einen Elektro-Einsitzer in Lebensgrösse getestet, welcher seine Energie hauptsächlich aus Leiterbahnen in der Strasse aufnimmt. Mit einem Stromabnehmer wird der Strom via Induktion zum Auto geführt. Im Gegensatz zu den oben genannten Modellautos, hat dieses Auto unter dem Chassis eine Metallplatte als Abnehmer und keinen Schleifbügel. So kann man die Leiterbahn problemlos verlassen. Für diesen Fall hat der E-Quickie auch einen kleinen Akku eingebaut. Dieser wird während der Fahrt auf der Leiterbahn automatisch aufgeladen. Die Tests waren erfolgreich. Den E-Quickie „Auto“ zu nennen ist allerdings etwas vermessen. Das 60 Kilogramm leichte Gefährt sieht eher aus wie eine auf Windschnittigkeit getrimmte Dreirad-Kapsel.

Unplugged ist ein EU Projekt, welches sich damit befasst, Elektromobilität annehmlicher und nachhaltiger zu gestalten. Unter werden seit 2014 auch die Möglichkeiten des induktiven Ladens – insbesondere während der Fahrt – getestet. Man verspricht sich davon, gleich zwei der drei grossen Widerstände gegen die Elektromobilität zu lösen: Die geringe Reichweite mancher Fahrzeuge, mit denen die Kunden nicht umgehen können und die Suche nach einer geeigneten Ladesäule, welche die Planung der Strecke im Voraus erzwingt.

Induktionsladeschlaufen können unsichtbar im Boden oder alternativ in Leitplanken eingebaut werden. So verkleinert sich die Gefahr von Vandalismus, und der Einsatz wird ausserdem wetterunabhängig. Denkbar ist – im öffentlichen Raum – zunächst einmal die Ausstattung von Taxiständen, Bushaltestellen und Parkplätze in Einkaufshäusern. Im Prinzip ist es auch vorstellbar, dass Elektroautos dereinst am Rotlicht stehend nachgeladen werden könnten.

Highways England, der staatliche Betreiber der Autobahnen Englands, investiert in den nächsten fünf Jahren 500 Millionen Pfund in die Entwicklung der Induktionstechnologie. Ihr Ziel: Marktführer zu werden in der Technologie zum Aufladen von Elektroautos während der Autobahnfahrt. In Zukunft soll die Fahrt auf speziell markierten Autobahnspuren – sogenannten ‘Electric Highways‘ – den Stopp an der Stromzapfsäule ergänzen.

Abgesehen von der Verbreitung der Technologie müssen noch einige weitere Probleme behoben werden: Die Ladegeschwindigkeiten lassen bis anhin zu wünschen übrig, die Energieverluste müssen minimiert werden. Nicht zuletzt wäre für den Erfolg einer solchen Technologie auch essentiell, dass sich die Hersteller der Induktionsspulen von vornherein auf ein kompatibles System einigen. Sonst haben wir wieder denselben (Kabel)Salat wie bei den Stromsteckern!

Weitere Informationen:
Quelle Bundesregierung Deutschland

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