Elektroautos: Die Zukunft des induktiven Ladens
Sie laden noch mit Kabel?
Beim Smartphone ist es längst keine neue Erfindung mehr. Die Technologie des induktiven Ladens hat sich bereits in vielen Bereichen integriert. Man findet es mittlerweile nicht mehr nur noch auf Schreibtischen als kleine Ladestationen, sondern sogar schon in Autos verbaut, um das Handy auf schnellstmögliche Art mit dem Multimediasystem des Fahrzeugs zu verbinden. Doch war es bisher stets nur im kleinen Format möglich. Wissenschaftler forschen nun daran, das Ganze deutlich größer aufzuziehen und sogar die Batterien von Elektroautos induktiv aufzuladen.
Elektromobilität stellt die Zukunft dar, doch ist eines der größten Probleme die nach wie vor langen Wartezeiten beim Aufladen der Batterien. Für viele Interessenten ist genau das der Grund, weshalb sie sich noch nicht zum Kauf eines Elektrofahrzeugs überwinden. Ziel der TU Braunschweig ist es, eine angenehmere Möglichkeit zu finden, das Fahrzeug zu laden – beispielsweise bereits während der Fahrt.
So geht’s!
Im Prinzip funktioniert es gleich wie bisher schon bei den Smartphones. Für den Ladevorgang benötigt man zwei Spulen, – eine im Fahrzeug und eine stationär in der Straße verbaut. Durch die Spule im Boden fließt Wechselstrom, wodurch ein Magnetfeld entsteht. Darüber kann mit der zweiten Spule im Auto Strom erzeugt werden, wenn das Fahrzeug nah genug ist. Der neu entstandene Strom kann direkt in die Batterie des Fahrzeugs transportiert werden und so zu mehr Ladeleistung führen. Dadurch könnte das Fahrzeug während der Fahrt aufgeladen werden, ohne eine Kabelverbindung anzuschließen.
„eCharge“
So lautet der Name eins Projekts, das über in den Asphalt integrierte Induktionsmodule einen Ladezyklus während der Fahrt ermöglichen soll. Dadurch können bei Erneuerung oder Neubau eines Straßenabschnitts Ladespulen in den Asphalt eingelassen werden. Sie sitzen in etwa zehn Zentimeter tiefen Fugen unter der Oberfläche und sind mit Steuereinheiten am Straßenrand verkabelt. Bei Bedarf zum Laden wird über diese Einheiten der Strom an die Module zugeschaltet und so startet der „Tankprozess“. Die Idee des Projekts ist es, eventuell zukünftig ganze Autobahnabschnitte mit der Technologie auszustatten. Dadurch könnte man längere Fahrten ermöglichen, ohne zum Aufladen stehen bleiben zu müssen. Des Weiteren arbeitet man an einem Straßenbelag, der die Anforderungen schadensfrei bewältigen kann. Zudem ist die Aufgabe des Projekts, ein zuverlässiges Abrechnungsverfahren zu entwickeln, um Kosten gerecht abzuwickeln.
Probleme in der Umsetzung
Abseits von der mobilen Variante kann auch stationär induktiv geladen werden. Bereits 2018 hat BMW ein sogenanntes „Groundpad“ entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Art Unterlage, die auf dem Boden befestigt wird. Das zu ladende Fahrzeug muss lediglich gerade über der Bodenmatte stehen und schon kann es losgehen. Das Problem daran ist allerdings, dass man äußerst präzise über der Ladefläche halten muss. Ähnlich wie bei dem Smartphone bricht die Verbindung schnell ab, wenn man das Handy leicht versetzt. Besonders bei engen Parksituationen oder mit großen Autos können dabei Probleme und auch Unfälle entstehen. Der Fahrer ist also auf moderne Einparkhilfen und optische Assistenten angewiesen. Auf die mobile Variante bezogen können ähnliche Probleme entstehen. Eine Spur müsste exakt gehalten werden, um den Ladevorgang nicht zu unterbrechen. Das hätte zur Folge, dass weder überholt noch einfädelnden Fahrern Platz gemacht werden kann. Außerdem kommt ein weiteres, nicht unwichtiges Problem hinzu: Beim Ladeprozess mithilfe eines Magnetfeldes entsteht ein Stromverlust, ähnlich wie es auch beim Laden mit Kabel der Fall ist. Nur ist der Anteil bei der kontaktlosen Variante deutlich höher. Forscher der schweizerischen Forschungsstiftung Strom und Mobilkommunikation haben herausgefunden, dass beim induktiven Laden nur maximal 60 Prozent des verwendeten Stroms beim Smartphone ankommen. Der Wert sinkt sogar weiter, wenn beide Geräte nicht exakt gerade aufeinander platziert sind. Der Rest wird in Form von Wärmeenergie an die Umwelt abgegeben. Mit einem Kabel werden bis zu 75 Prozent Strom genutzt. Bislang konnte gerade erwähntes nur an Smartphones ermittelt werden, allerdings ist ein ähnlicher Verlust beim Laden von Fahrzeugen zu erwarten.
Kosten-/Nutzenvergleich
Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Technologie ist der Kosten- und Nutzenvergleich. Der Gedanke zum Strom tanken, nicht mehr 30 bis 60 Minuten Pause machen zu müssen, hört sich erstmal sehr bequem an. Allerdings ist dieses Ziel mit äußerst viel Aufwand verbunden. Auf Autobahnen ladefähige Straßenabschnitte zu verbauen, ist sehr kostspielig und zeitaufwendig. Über genaue Kosten kann dabei nur spekuliert werden, allerdings ist es nicht unwahrscheinlich, dass sie sich in Milliardenhöhe befinden könnten. Zudem verbraucht ein Fahrzeug auch weiterhin Strom, selbst wenn es während der Fahrt aufgeladen wird. Aktuelle Schätzungen der Studie zum „eCharge“ Projekt belaufen sich auf einen Reichweitegewinn von etwa 20 Prozent bei einem 25 Kilometer langen Ladeabschnitt. Die Umsetzung dieser innovativen Technologie wird also großes Potenzial für Diskussion mit sich bringen.
FAZIT:
Zusammenfassend bietet die Idee des induktiven Ladens für Elektrofahrzeuge eine Menge Potenzial die Zukunft dieser Autos zu vereinfachen. Nicht nur, dass dadurch die Benutzung bequemer wird, sondern auch Tankstopps kürzer werden, oder sogar ganz ausfallen. Aus Sicht der Konsumenten ein klarer Pluspunkt, allerdings muss man auch die Umsetzung in Betracht ziehen. Hohe Kosten sowie lange Forschungsprozesse sind nötig, um eine sinnvolle Lösung für auftauchende Probleme zu entwickeln.
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