Induktives Laden

Aus Wikipedia: „Bei der drahtlosen Energieübertragung, auch als kontaktlose Energieübertragung, kabellose Leistungsübertragung oder kontaktlose Leistungsübertragung bezeichnet, wird elektrische Energie berührungslos von einem Objekt auf ein anderes übertragen. Wesentliche Eigenschaft ist, dass die zum Betrieb notwendige elektrische Energie nicht entlang elektrischer Leitungen und mittels elektrischer Kontakte zugeführt wird, sondern durch nicht drahtgebundene elektromagnetische Felder. Zu letzteren zählt auch Licht, beispielsweise in Form eines Laserstrahls. Am weitesten verbreitet ist die Methode der induktiven Energieübertragung. Im Nahbereich von einigen Zentimetern weist diese einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad um 90 % auf. Anwendungsbeispiele sind die Ladung von Akkus in Mobilgeräten wie elektrischen Zahnbürsten oder Mobiltelefonen, ferner auch die Energieübertragung zwischen feststehenden und bewegten Maschinenteilen oder zwischen dem Fahrweg und darauf bewegten Fahrzeugen.“
Der „Nahbereich von einigen Zentimetern“ und einem Wirkungsgrad von 90 Prozent ist technisch bedingt bei Elektroautos nicht zu erreichen.

Das induktive Laden ist nun auch als Ladevariante bei Elektroautos,  Elektro-Lkws, Elektrobussen etc. in Vorbereitung. Wilfried Nietschke ist Leiter der Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr IAV und arbeitet am Konzept eines kabellosen Elektro-Taxi-Standes. „Elektrofahrzeuge könnten über die Ladeplatte im Boden nicht nur ihre Bordbatterien aufladen, sondern bei stehendem Fahrzeug den Akku schonen, indem sie zugleich Heizung und Bordsysteme mit Energie versorgen. (…) Nietschke hält diese Methode auch auf Ladespuren anwendbar, die mit verringertem Tempo auf der Autobahn genutzt werden könnten. Sind die Bordbatterien geladen, wechselt der Autofahrer wieder auf die Überholspur. (…) Der Haken dieser Energieübertragung könnte der Standby-Effekt auf der Ladespur sein, der mit dem eines elektrischen Geräts vergleichbar ist, das momentan zwar nicht genutzt wird, dessen Stromversorgung aber am Netz hängt. In Deutschland beläuft sich der geschätzte Leistungsbedarf pro Jahr dafür bereits auf mehr als zwei Gigawattstunden – fast schon die Jahresleistung eines kleineren Atomreaktors.“¹

Induktives Laden und Herzschrittmacher. In Starnberg stand bis Herbst 2010 vor dem TÜV eine Ladestation: Hier konnten die Elektroautos über eine Induktionsmatte geladen werden. Diese wird jetzt beim TÜV Straubing auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit untersucht. [2] „Zurzeit wird etwa geprüft, ob auch Menschen mit Herzschrittmacher die Induktionsmatte gefahrlos benutzen können.“²
Was bei dieser Prüfung wohl herauskam?

Siemens steigt – wieder einmal – aus. Siemens wollte zunächst beim Netz der Stromtankstellen mitwirken, verließ dann aber aus Gründen der mangelnden Nachfrage nach Elektroautos den Sektor Ladesäulen wieder. “ Für den Fall, dass die Verkaufszahlen von Elektroautos doch noch anziehen, ist Siemens aber gewappnet. Denn bislang ist der Ausstieg nur ein Teilrückzug: Der Konzern plane weiterhin kabellose Stationen zu entwickeln, bei denen die Autos per Induktion beladen werden – statt durch ein Kabel fließt die Energie über elektromagnetisches Wechselfeld in die Batterien des Autos, heißt es bei Siemens.“³

Auch Daimler und BMW arbeiten an kabellosen Ladestationen von E-Autos: Es soll eine einheitliche Technologie für das Laden von Elektroautos und Plug-in-Hybride entwickelt werden. „Das System bestehe aus zwei Komponenten: einer Spule im Fahrzeugboden sowie einer Bodenplatte mit integrierter Spule, die unter dem Auto platziert wird. Auf diese Weise soll das Laden von Elektrofahrzeugen ohne Kabel möglich werden.“⁴

Induktion: Stromführende Straßen für Elektroautos. Auf dem ehemaligen Versuchsgelände des Transrapids in Lathen wird jetzt durch die Intis GmbH am neuen Projekt gearbeitet: der stromführenden Straße. „Die Versuchsfahrbahn ist 25 Meter lang und der Transrapid-Trasse in Teilen verwandt: Ähnlich wie aus dem Fahrweg der Magnetbahn fließt Energie aus dem Straßenboden in das Fahrzeug. Beides sind elektromagnetische Effekte. Der Unterschied besteht nur darin, dass der Zug unmittelbar von der Kraft des Magnetfelds vorangetrieben wird, während die Energie gewissermaßen als fliegender Strom im Fahrzeug ankommt und dort dann einen Elektromotor antreibt oder die Batterie lädt.“⁵
Wie beim Transrapid wird die Elektrizität über Induktionsspulen übertragen. „Bis zu 200 Kilowatt lassen sich mit der Intis-Anlage ins Fahrzeug induzieren; das würde mehr als ausreichen, um einen Reisebus mit dem üblichen Autobahntempo von 100 Kilometern pro Stunde fahren zu lassen. Entscheidend für das technische Gelingen, sagt Intis-Chef Ralf Effenberger, sei die enorme Frequenz von 35.000 Hertz, die es möglich mache, die Kabelquerschnitte relativ klein zu halten. Auch die elektromagnetischen Verträglichkeitsstandards würden eingehalten, ein Kollaps von Herzschrittmachern sei ausgeschlossen. (…) ‚Der Preis für Kupferkabel würde mit Abstand der größte Kostenfaktor sein‘, sagt Effenberger.“⁵
Auch diese für Elektroautos gedachte technische Infrastruktur wird in jeder CO₂-Bilanz fehlen!

Henning Kagermann, „Deutschlands oberster Elektroautolobbyist“ (Der Spiegel), zum induktiven Laden: „Und stellen Sie sich mal vor, Sie müssen in Zukunft nur auf einer Induktionsladestelle parken, und die Batterie lädt sich automatisch auf? Dann müssen Sie nie mehr an eine Tankstelle fahren. Ist das nicht herrlich?“⁶
Dafür muss sich Herr Kagermann eine Ladestation selber bauen oder eine erobern!

Lkws induktiv laden. Das induktive Laden lässt sich auch auf Lkw übertragen. Eine Induktionsspule befindet sich in der Fahrbahn, die zweite im Lkw. Wenn der Lkw über die induktive Ladeplatte fährt, werden die Lkw-Batterien geladen. Die erste Teststrecke ging im Sommer 2016 in Mittelschweden in Betrieb. Nun sollen je sechs Kilometer auf der A1 in Schleswig-Holstein und auf der A5 in Hessen verkabelt werden. In Berlin wird seit 2016 ein Bus der Buslinie 204 induktiv geladen.⁷
Der Wirkungsgrad wird mit Sicherheit angesichts des Abstandes der Ladeplatte im Boden und der Spule im Lkw nicht gut sein.

Induktives kabelloses Laden erfordert genaues Parken. Die Schwierigkeit beim stationären induktiven Laden besteht darin, das Fahrzeug möglichst genau über der Spule zu parken, damit sich die Spulen übereinander befinden. „Denn schon ein kleiner Versatz zwischen den beiden Spulen wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad und die Ladeleistung aus. Der Fahrer oder etwa ein automatisiertes Parksystem im Fahrzeug muss also ganz exakt zielen. Und wie sieht es mit der Sicherheit aus, damit Kinder oder etwa Kleintiere nicht zwischen das Magnetfeld geraten und sich verletzen. Menschen mit einem Herzschrittmacher dürfen ebenso nicht durch das induktive Laden gefährdet werden.“⁸

Mannheim stoppt Primove-Busse. In Mannheim wurde 2018 der Praxistest mit induktiv geladenen Elektrobussen gestoppt: Die Werkstattaufenthalte waren zu häufig, die Akku-Ladezeiten zu kurz und die technischen Anlagen auf der Strecke zu aufwendig. „Die beiden vom Schweizer Hersteller Carrosserie Hess AG hergestellten Busse sind in Mannheim seit Sommer 2015 unterwegs. Es habe sich herausgestellt, dass die mit 40 Minuten Fahr- und sechs Minuten Ladezeit angelegte Strecke über 23 Haltestellen kaum verspätungsfrei zu schaffen sei. (…) Bei der Bombardier-Technik Primove werden die E-Busse berührungslos aufgeladen. In Mannheim haben die zwei Endhaltestellen der Linie 63, auf der die Busse verkehren, jeweils eine Ladestation, sowie drei der elf Haltestellen dazwischen. An dem Projekt ist außer den RNW das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt. Es wird vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung gefördert. Außer in Mannheim wird die Technik auch in Braunschweig und Berlin getestet.“⁹

Nichts für Herzschrittmacher. Das Induktive Laden „könnte für einen Quantensprung bei der Elektromobilität sorgen. Noch gilt es allerdings viele Hürden zu nehmen. So müssen beispielsweise beide Spulen wirklich exakt übereinanderliegen, um den Wirkungsgrad und die Ladeleistung nicht zu schmälern. Und wer einen Herzschrittmacher trägt, sollte erst gar nicht in die Nähe des Fahrzeugs kommen.“¹⁰

1. Koch, Klaus C., Die Energie liegt auf der Straße, in SZ 2.8.2010; Hervorhebung WZ [↩]
2. Fritscher, Otto, Haacke, Peter, Zwei Tankstellen für 32 Autos, in SZ 4.12.2010 [↩]
3. Siemens gibt auf, in SZ 4.9.2013 [↩]
4. DPA, Ladestationen für E-Autos, in SZ 9.7.2014 [↩]
5. Wüst, Christian, Fliegender Strom, in Der Spiegel 14/28.3.2015 [↩] [↩]
6. Traufetter, Gerald, „Nie mehr zur Tankstelle“, in Der Spiegel 6/6.2.2016 [↩]
7. von Brackel, Benjamin, Zug-Maschine, in SZ 9.2.2017 [↩]
8. Borck, Guido, Das Kabel hat bald ausgedient, in SZ 12.6.20178; Hervorhebung WZ [↩]
9. Wilkens, Andreas, Induktives Laden: Mannheim will keine Primove-Elektrobusse, in www.heise.de 29.5.2018 [↩]
10. Boblenz, Annett, Die Branche steht unter Strom, in SZ 7.6.2018; Hervorhebung WZ [↩]