Was es mit dem induktiven Laden von Autos genau auf sich hat und wie der aktuelle Stand der Technik ist, erfahren Sie im Folgenden.
Wie funktioniert induktives Laden beim Elektroauto?
Das zugrundeliegende Prinzip des induktiven Ladens nennt sich Induktion und basiert auf elektromagnetischen Wellen. Dabei kommt eine Kupferspule zum Einsatz, die als Sender fungiert. Durch diese Spule fließt Wechselstrom, der mehrere hunderttausend Mal pro Sekunde seine Richtung ändert. Die Spule erzeugt ein Magnetfeld, das mit dem Richtungswechsel des Stroms ebenfalls seine Ausrichtung umkehrt.
Die Induktion kommt in Gang, wenn eine zweite Kupferspule in dieses Magnetfeld gerät. Das hin- und herschwingende Magnetfeld erzeugt im Empfänger Wechselstrom. Dieser wird anschließend in Gleichstrom umgewandelt, der die Akkus auflädt.
Die Induktion funktioniert am besten, wenn Sender- und Empfängerspule sich in unmittelbarer Nähe befinden. Bei Smartphones oder elektrischen Zahnbürsten ist das kabellose Laden vergleichsweise einfach: Die Geräte werden auf ihre jeweilige Ladestation gestellt. Dadurch sind Sender- und Empfängerspule dicht beieinander und der Akku kann aufgeladen werden.
Die nachfolgende Grafik zeigt, wie das induktives Laden eines Autos funktioniert:
Bei Elektroautos ist induktives Laden dagegen komplizierter. Die Reifen verhindern, dass die Empfängerspule im Fahrzeug direkt auf der Ladeplatte aufliegt. Und das ist natürlich auch richtig so: Sonst könnten Sie Ihr E-Auto zwar kabellos laden, aber dafür nicht mehr fahren. Eine weitere Herausforderung ist die exakte Positionierung des E-Autos über der Ladeeinheit – eine Aufgabe, die vor allem beim Laden während der Fahrt noch einmal schwieriger wird.
Der Plug-in-Hybrid BMW 530e iPerformance war das erste Auto, das mit induktivem Laden für zuhause angeboten wurde.
Mehrere Projekte erforschen induktives Laden in der Praxis
Daher bevorzugen viele Unternehmen das sogenannte statische Laden, bei dem das E-Auto auf einer induktiven Ladestation steht. Wichtiger Assistent ist dabei das Navi im Auto, das mithilfe von Richtungspfeilen anzeigt, wie das Fahrzeug ausgerichtet werden muss. Diese Variante ist auch für Taxen und Busse eine interessante Option, um Akku-Gewicht zu sparen und im Betrieb Strom zu tanken. Doch auch das induktive Laden während der Fahrt – das sogenannte dynamische Laden – wird derzeit erprobt.
TALAKO
Anfang 2019 ist an der Universität Duisburg-Essen das Projekt „Taxi-Lade-Konzept für den öffentlichen Raum“ (TALAKO) gestartet. In Mühlheim und Köln wurden Pilotanlagen errichtet, dabei handelt es sich um Taxistände mit einem unterirdischen Ladestreifen. Zu den Projektpartnern gehört unter anderem auch der englische Fahrzeughersteller LEVC, der die elektrischen Cabs für die Londoner Innenstadt produziert. TALAKO läuft noch bis Ende 2021.
EnergiCity
In Oslo startete im Juni 2020 das Projekt „EnergiCity“. Dabei sollen 25 Jaguar I-Pace, die als Taxen im Einsatz sind, kontaktlos an Taxiständen laden können. Die Ladetechnik stammt von Monumentum Dynamics. Das System kann bis zu 300 kW zur Verfügung stellen. Schon bei einer Standzeit von 5 min laden die Taxen genügend Strom für die nächsten 25 bis 30 km nach.
Induktives Laden ist für Taxen ideal: Während des Wartens können sie einfach Strom „nachtanken“.
eCharge
Wissenschaftler der TU Braunschweig erforschen im Rahmen des Projekts „eCharge“ das induktive Laden während der Fahrt. Dabei werden Induktionsmodule, sogenannte „Coils“, getestet, die in den Asphaltbelag integriert sind. Ziel ist es, auf Autobahnen in regelmäßigen Abständen „E-Korridore“ zum Aufladen mit einer Länge von 25 Kilometern zu errichten. Die Technik liefert das israelische Unternehmen ElectReon.
EnBW und ElectReon
Ebenfalls zusammen mit ElectReon testen wir von der EnBW das kabellose Laden von elektrisch betriebenen Nahverkehrsbussen. In Karlsruhe wird eine entsprechende Teststrecke errichtet, bei der die Ladetechnik in den Straßenbelag integriert ist. Dafür werden Induktionsspulen in den Straßenbelag eingesetzt. Fährt dann ein E-Bus darüber, werden entsprechende Empfängerspulen am Unterboden der Fahrzeuge aktiviert, die über ein Magnetfeld die elektrische Energie aufnehmen und an die Fahrzeugbatterie weitergeben.
Beim EnBW Pilotprojekt „Elektroad“ testen wir das induktive Laden von elektrischen Bussen. ©
„Das Besondere am induktiven Laden ist, dass die Technik auf der Straße unsichtbar und gleichzeitig sehr sicher ist. Der Aufbau der Ladestrecke für Elektrobusse soll uns zeigen, welche Rolle induktives Laden künftig bei Angeboten für unsere Kunden spielen kann“, sagt EnBW Forschungs- und Entwicklungschef Wolfram Münch.
Die Buslinie verbindet das neue EnBW-Ausbildungszentrum im Rheinhafen mit dem öffentlichen Nahverkehr. In diesem Jahr wird die Teststecke um eine öffentliche Straße erweitert – wir halten Sie hier auf dem Laufenden.
WiTricity
Neben ElectReon und Momentum Dynamics gibt es noch einen weiteren wichtigen Akteur: WiTricity, ein US-Unternehmen, das von MIT-Professoren gegründet wurde. Das Unternehmen ist weltweit gut im Geschäft: So wird beispielsweise die E-Limousine eG80, die die Hyundai-Premiummarke Genesis ab Ende 2021 in Asien anbietet, mit induktiver Ladetechnik von WiTricity ausgestattet sein.
Der Ritterschlag erfolgte im Frühjahr 2020, als China einen nationalen Standard für das induktive Laden für Elektroautos vorlegte, der zu einem großen Teil auf der Technologie von WiTricity basiert. Das könnte auch Signalwirkung auf den europäischen und US-amerikanischen Markt haben, wo entsprechende Standards bislang fehlen.
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Fazit: Wann kommt das induktive Laden für E-Autos?
Bis Sie Ihr E-Auto auf dem Supermarktplatz, an der roten Ampel oder auf der Autobahn induktiv laden können, wird es wohl noch einige Jahre dauern. Wahrscheinlicher ist, dass die Technik zunächst bei Taxen und Elektrobussen zum Einsatz kommen. Auch Elektro-Lkws, die während der langen Fahrten bei Bedarf Strom aufladen, sind ein wahrscheinliches Szenario.
Experten gehen davon aus, dass bis 2024 das induktive Laden zumindest bei E-Autos in der Oberklasse Einzug halten könnte – sofern es einen Standard gibt, der herstellerübergreifend funktioniert. Denn die Vorteile der Technologie liegen auf der Hand: kleinere Batterien, unendliche Reichweite und eine echte Zeitersparnis aufgrund weniger Boxenstopps bei längeren Touren.