Die Elektroautos der Zukunft, sollen ohne den Kabelsalat aufgeladen werden. Nun arbeiten Forscher daran, dass Elektroautos kabellos – man nennt dies “Elektromagnetische Induktion” – aufgeladen werden. Dabei überträgt ein Magnetfeld Strom über die Luft.
“Jede stromdurchflossene Leitung erzeugt ein Magnetfeld. Dass dieses selbst Strom erzeugt, hat der englische Physiker Michael Faraday im 19. Jahrhundert nachgewiesen. Stimmt die Ausrichtung zweier Leitungen im Magnetfeld überein, kann über die Luft Energie übertragen werden. Das funktioniert im Prinzip wie ein durchgeschnittener Transformator”, erklärt Dr. Bernd Eckardt, Abteilungsleiter Fahrzeugelektronik am Fraunhofer-Institut in Erlangen.
Wir kennen dies schon von Ladestationen für elektrische Zahnbürsten oder Smartphones sowie induktive Kochplatten.
Bis jetzt hat man Induktionsspulen auf der Fahrzeugunterseite und Ladestationen im Erdboden montiert, doch wegen des großen Abstands von bis zu 15 Zentimetern zwischen Fahrzeug und Boden müssen die Spulen leistungsstark sein. Dies heißt wiederum, es wird sehr teuer.
Aber es gibt noch andere Probleme, wie dass Gegenstände oder Tiere die Stromübertragung stören. Zum Beispiel Kaugummi- oder Zigarettenverpackungen können unter das Auto auf die Induktionsfläche geweht werden und sich so stark erwärmen, dass sie sich entzünden.
Die Erlanger Forscher verfolgen deshalb einen alternativen Ansatz: Im Projekt »Energie Campus Nürnberg« haben sie innerhalb eines Jahres ein System entwickelt, bei dem das Elektrofahrzeug von der Vorderseite aus geladen wird. Da das Auto näher an die Induktionsquelle fahren kann – sie im Prinzip berührt – sind die Durchmesser der Spulen wesentlich kleiner als bei der Bodenvariante: 10 Zentimeter statt 80 Zentimeter.
Es ist effizienter, kostengünstiger und es sollte auch nichts mehr den Energiefluss stören. Und so sollte es funktionieren: Die etwa hüfthohe Ladesäule ist aus Kunststoff und gibt nach hinten nach, wenn sie vom Fahrzeug berührt wird. Wenn der Druck zu stark wird, klappt sie nach unten weg. Man muss auch nicht genau mittig fahren, damit es auflädt und auch die Große des Fahrzeuges ist egal. „Das Auto kann quasi darüber hinwegfahren. Schäden an der Karosserie entstehen bei der Berührung nicht. Wir haben die Leistung im vergangenen Jahr kontinuierlich hochgeschraubt, so dass unser Prototyp aktuell drei Kilowatt (KW) mit einem Wirkungsgrad von 95 Prozent überträgt. Aktuelle Elektroauto-Modelle sind innerhalb einer Nacht aufgeladen”, sagt Eckardt.
Ziel der Forscher ist es nun, die Leistungsstärke der Spulen weiter zu erhöhen, insbesondere, um den Entwicklungen in der Batterietechnologie gerecht zu werden und den Preis für die Ladestation weiter zu senken.