Elektroautos drahtlos Laden: Tanken im Vorbeifahren

Von der Herdplatte auf die Straße: Induktion produziert Wärme zum Kochen. Im Verkehr sollen die Spulen nun Elektroautos laden - egal wo. Wie Magnetfelder der Elektromobilität zum Durchbruch verhelfen sollen.

Köche arbeiten schon lange mit Herdplatten, die Wärme durch Induktion generieren. Elektromagnetische Felder sollen nun auch helfen, das Reichweitenproblem von Elektroautos zu lösen: mit induktivem, also drahtlosem Laden. Ein solches System besteht aus zwei Elementen. Einer Spule, die sich im Unterboden des Autos befindet und einer zweiten, die in der Asphaltplatte unterhalb des Fahrzeugs liegt. 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.

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 möglich. Das eröffnet neue Möglichkeiten, wenn im öffentlichen Raum nachgeladen werden soll, beispielsweise vor Kindergärten, Bahnschranken oder auf Parkplätzen. Demnächst startet in London ein größerer Feldversuch mit 20 Autos verschiedener Hersteller.

Laden beim Fahren

Die Übertragungsleistung des drahtlosen Ladens kann mit den aktuellen Kabelsystemen ohne Probleme mithalten. Prototypen, die im Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) getestet wurden, erreichen eine maximale Übertragungsrate von 22 Kilowatt. 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 vom ISE.

Bei BMW oder Mercedes gibt es schon konkrete Ansätze dieses System zu verfeinern. "Wir haben von der Automobil-Industrie schon konkrete Designanfragen, 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 müssen Eckdaten für den Standard festgelegt werden, beispielsweise für den Kommunikationsstandard für die Übertragung zwischen zwei Spulen. Oder für Grenzwerte, damit das Magnetfeld Menschen mit Herzschrittmachern nicht negativ beeinflusst. Diese Hürden sollten innerhalb des nächsten Jahres überwunden sein.

Der nächste Schritt ist schon in Arbeit. Das Speisen der Batterie mit Energie soll nicht beim Parken, sondern auch während der Fahrt möglich sein. Sven Beiker, der Direktor am Center for Automotive Research Stanford-University untersucht die Lademöglichkeiten: "Wir testen aktuell die Magnetresonanz-Kopplung. Wir installieren dabei Spulen in der Fahrbahn, die elektromagnetische Felder erzeugen. Sie laden die Akkus der darüber hinwegfahrenden Autos berührungsfrei auf." 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.

Wer zahlt die Infrastruktur?

Gänzlich neu ist die dynamische Ladevariante jedoch 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.

Die Energieübertragung während des Fahrens würde das Reichweiten-Problem der Elektromobilität beenden und damit den Stromautos zum Durchbruch verhelfen können. Auch die Kapazität und die Größe der Batterien könnte so kompakt bleiben. Das wiederum würde die Kosten der Elektro-Mobilität im Rahmen halten. Völlig unklar ist noch, wer den Aufbau der notwendigen Infrastruktur bezahlt. Dieses Problem teilt sich das System der Induktion mit konventionellen Ladestationen. Außerdem weiß noch niemand, wie der induktiv bezogene Strom abgerechnet werden soll. Bisher übernimmt das die Elektronik der Ladestation, beim induktiven Laden müsste die Hardware dafür im Auto verbaut sein.