Kabelloses LadenAuftanken mit Strom aus dem Boden

Zum Laden von Elektroautos muss man umständlich mit Kabeln hantieren. Noch ist es kein Massenproblem, doch Ingenieure tüfteln schon an der Abschaffung der Stecker. von Peter Münder

Technologie zum kabellosen Aufladen eines Elektroautos von Qualcomm

Technologie zum kabellosen Aufladen eines Elektroautos von Qualcomm  |  © Hersteller

Anthony Thomson ist kein Bedenkenträger oder Zauderer. Als promovierter Neurologe, Ingenieur und IT-Fachmann kann der Neuseeländer komplizierte Zusammenhänge exakt berechnen und passende Lösungen entwickeln. Doch jetzt ist er ziemlich nervös – ausgerechnet vor einer normalerweise völlig alltäglichen Autofahrt von London zu einem Besuch bei Freunden im siebzig Meilen entfernten Sussex. Auch Thomson scheint, wie andere Elektroautofahrer unserer Tage, unter Reichweiten-Phobie zu leiden. Was daran liegt, dass er sich mit dem Delta E-4 noch nicht so gut auskennt.

Der von der britischen Regierung finanziell geförderte Zweisitzer ist rein elektrisch angetrieben; von dem Sportwagen-Prototypen mit einem Chassis aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wurden bisher nur fünf Exemplare hergestellt. Der 35 kWh große Akku soll für eine Reichweite von 140 Meilen (220 Kilometer) gut sein. "Das könnte für den Trip nach Sussex ja gerade reichen", meint Thomson, "aber was ist, wenn ich etwas schneller fahre und die Batterie vorher schlappmacht?"

Anzeige

Die Ironie der Geschichte: Thomson ist beim US-Konzern Qualcomm, einem der größten Chiphersteller der Welt, für die Entwicklung drahtloser Batterieaufladesysteme verantwortlich. Der 47-Jährige hat den Delta-Prototypen für eine Versuchsreihe übernommen, die das Kardinalproblem schwächelnder Akkus lösen soll. Thomson hatte an der Universität von Auckland die Technik des Induction Power Transfer (IPT) mitentwickelt und 2009 vorgestellt. Da das sechsköpfige Akademikerteam aber keine kommerzielle Perspektive für seine Entwicklung sah, stellte Thomson die Beziehung zu Qualcomm in San Diego her.

Das Unternehmen will IPT weltweit vermarkten und knüpft große Erwartungen an das System. Die Technik soll später – so die vielversprechende Qualcomm-Vision – auch zum Aufladen von Elektroautos während der Fahrt eingesetzt werden.

Schon in den neunziger Jahren damit experimentiert

Von elektrischen Zahnbürsten ist das kabellose Laden längst bekannt, und mittlerweile gibt es auch Smartphones, die nicht mehr an die Steckdose müssen, wenn der Strom im Akku zur Neige geht. Mit dem drahtlosen Aufladen des Autoakkus wäre allerdings eine neue Phase erreicht.

Zwar fuhren in Auckland schon um 1990 kleine elektrisch betriebene Transportbehälter über sogenannte Wireless-Pads und luden sich dabei auf. Das System wurde ab 1996 auch in Genua bei Elektrobussen getestet, die im Depot während der Aus- und Einfahrt ihre Akkus aufluden. Jetzt unternimmt man weitere Versuche auf dem Weg in die kabellose Ära, doch es dürfte noch rund zehn Jahre dauern, bis das technisch machbare System für den Massenverkehr verwirklicht wird.

Das Prinzip der resonanten magnetischen Induktion ist an sich leicht erklärt. Der Akku lädt sich stationär über eine am Boden installierte Induktionsmatte auf, dabei wird elektrische Energie zwischen den Ladeplatten am Boden und der Unterseite des Elektrovehikels übertragen. Der Werbeslogan von Qualcomm, "No fuss, just wireless", ergibt Sinn: Das lästige Hantieren mit Kabeln und Steckern, womöglich noch bei Regen und Schnee, entfällt. Man parkt das Auto über einem Wireless-Pad von der Größe eines Laptops, startet mit einem Knopfdruck den Ladevorgang und fährt nach dem Aufladen einfach weiter. Damit wäre das Zwischendurch-Laden auf dem Supermarktparkplatz oder am Fitness-Studio möglich.

Leserkommentare
  1. Batteriestandards und Austauschstationen für alle Beteiligten nicht billiger?
    Aber warum soll etwas bei E-Autos funktionieren, was bei dem sonstigen Elektro-Zeug auch nicht klappt.
    Diese Art Kooperation zu Gunsten der Sache ist wohl zu untypisch für das Wirtschaftssystem.

    3 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Japp.. Die Austauschstationen, über die man einfach drüber fährt und der Akku dann automatisch getauscht wird, ist finde ich, die TOP Erfindung das Problem zu lösen... Nur Niemand spricht darüber...
    Man hört immer nur, "hat noch das Problem nur 150km weit zu kommen" etc.
    Warum ist das so??
    Der Akkuastuaschprozess könnte evtl. sogar noch schneller gehen, als 50L Sprit in eine Tank zu füllen...

    nicht viel. Der Hauptnachteil ist, dass die Hersteller sich auf einen einzigen Standardakku einigen müssten. Das würde alle Innovationen in der nächsten Jahre blockieren, weil man eh immer einen Akku der gleichen Größe einbauen muss. Zudem machen die Wechselstationen nur Sinn, wenn man nicht an seinen eigenen Akku gebunden ist und diesen beliebig tauschen kann. Das Tesla System ist da eher unflexibel. Wenn ich den Akku aber beliebig tausche, geht für die Hersteller der Anreiz verloren, einen besonders guten Akku zu entwickeln, denn den wird der Käufer nicht bezahlen wollen, wenn er an der nächsten Wechselstation ein Modell der alten Serie bekommt. Man würde die Akkus eh mieten müssen...
    Dann stellt sich die Frage, ob ein 7er den gleichen Akku wie ein Polo haben muss? Eher schwer vorstellbar. Dazu kommt dann noch das ganze Problem der Logistik und man benötigt mehr Akkus, als es Autos gibt... Das schont die Ressourcen nicht unbedingt.

    Das kabellose Laden finde ich schon sehr spannend. Das könnte vor allem für die Laternenparker in Großstädten die perfekte Lösung sein. Es müssten allerdings flächendeckend Parkplätze entsprechend ausgerüstet werden, was sicher nicht billig wird, aber wenn man es hat, ist es eine super Sache. Beim Laden könnte man eine extra Gebühr zusätzlich zum Strom bezahlen, dann rechnet sich das auch für private Unternehmen.

  2. daß das alles so lange dauert und mit enormem Aufwand verbunden ist. Hätte man früher mit der Forschung begonnen und nicht abgewartet, bis das Öl
    zu Neige geht, wäre Elektromobilität vielleicht heute schon Realität. Aber die wirtschaftlichen Interessen waren halt andere.

    Eine Leserempfehlung
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • Karl63
    • 28. August 2013 7:12 Uhr

    kam die Entwicklung von leistungsfähigen Akkus auf Basis von Lithium in den vergangenen 20 Jahren erst durch den Bedarf in Alltagsprodukten wie Handys oder Laptops in Gang. Erst in den letzten Jahren wurden Akkus entwickelt, die diese Technologie auf die Anforderungen im Fahrzeug anpassen.
    Meines Wissens gab es von den hiesigen Herstellern schon in den Neunziger Jahren Versuche mit rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen, das scheiterte aber u.a. daran, damals standen ausschließlich Bleiakkus zur Verfügung. Die gestatten nun einmal keine akzeptable Reichweite.

    • zappp
    • 30. August 2013 13:48 Uhr

    Warum den aberwitzigen Aufwand treiben mit Aufladeinfrastruktur und Akkus, die letzlich auch aus endlichen Rohstoffen aus Konflikregionen hergestellt werden, solange es noch billiges Öl gibt?

  3. Japp.. Die Austauschstationen, über die man einfach drüber fährt und der Akku dann automatisch getauscht wird, ist finde ich, die TOP Erfindung das Problem zu lösen... Nur Niemand spricht darüber...
    Man hört immer nur, "hat noch das Problem nur 150km weit zu kommen" etc.
    Warum ist das so??
    Der Akkuastuaschprozess könnte evtl. sogar noch schneller gehen, als 50L Sprit in eine Tank zu füllen...

    Eine Leserempfehlung
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • RGFG
    • 27. August 2013 12:28 Uhr

    Die Firma BetterPlace hatte ja die entsprechende Technologie parat. Aber eben leider keine Antwort auf die Frage, warum sich die Hersteller auf Standardakkus einigen sollten (...würde ihnen mögliche Innovationen bei Bauraum und Technologie bzw. Lade-/Leistungselektronik erschweren) und wie man das Problem von der physischen Logistik her lösen will (...wie groß muss der Umlaufbestand an Akkus sein? Verteilen sich die von selber auf die Stationen um oder braucht man LKW-Flotten, um die Dinger umzulagern?). Weswegen sie ja jetzt auch pleite sind.

    Tesla geht zumindest das erste Problem offensichtlich so an, dass sie eigene Wechselstationen aufbauen, wo ein Roboter, wie der, der den Akku schon in der Fabrik montiert, dann auch den Tausch vornimmt. Und vielleicht ist das Logistikproblem bei den paar Autos und Stationen ja auch in Griff bekommen.

    Induktives Laden hätte den Vorteil, dass sich die Hersteller leichter auf einen Standard einigen können, und dass die Infrastruktur leichter aufzubauen ist (abgesehen von der Schnapsidee mit der Autobahn).

  4. Wie ist denn der Wirkungsgrad (nicht nur der elektrischen Energieerzeugung)?
    Wie viel Verlust darf man durch dies kabellose Laden erwarten?
    Wie viele AKWs mehr bräuchte man in Deutschland allein wegen dieses Verlustes?

    4 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Da braucht man auch nicht rumtüfteln.

    Die Verluste sind minimal. Bei Aufladestationen an allen Kreuzungen ggf alle hundert Meter könnte das Fahrzeuggewicht drastisch reduziert werden, weil weniger Akkus gebraucht werden. Das dürfte die Verluste bei weitem aufwiegen. Im Idealfall könnte man auf Akkus ganz verzichten und nur Kondensatoren aufladen.

    Damit wäre das Akkuproblem ganz vom Tisch.

    Redaktion

    Wir haben die Frage nach dem Energieverlust an Anthony Thomson weitergegeben. Seine Antwort: Beim kabellosen Aufladen liegt der Verlust bei knapp unter zehn Prozent – genauso viel wie beim herkömmlichen Aufladen mit Kabel.

    Beste Grüße
    Matthias Breitinger

    • Dr.Um
    • 27. August 2013 11:47 Uhr

    Gestellt wird die Frage nach einem Modell, das Elektroautos am Laufen hält. Liebe Mitforisten, die Ihr wie ich an Austauschakku mit standardisierten elektrischen und mechanischen Anschlüssen denkt, der an einer vorhandenen "Tanke" halbautomatisch unters Auto "geklipst" wird: Alles kalter Kaffee.
    Wir wollen lieber eine Induktionsschleife alle 15-20 km, Aufladespuren auf Autobahnen, Induktionsfelder auf Supermarktparkplätzen usw.
    Das ist doch viel einfacher so.
    Und auch viel einleuchtender. Wenn man mit Tempo 100 eine Schleife überfährt, wird in den paar Sekunden Wechselwirkung sicher die Energie für die nächsten 20 km übertragen, ganz einfach, weiß doch jeder. An die Verbindung mit einem Kollisionsvermeidungssystems habe ich auch sofort gedacht, denn das ist total nützlich und fachverwandt und sollte gleich in einem Aufwasch erledigt werden.

    Eine Leserempfehlung
  5. Im städtischen ÖPNV gibt es diese Idee bereits seit Jahrzehnten. Meines Wissens sogar mit Umsetzung in die Praxis in einzelnen Städten. Es hat sich aber nicht durchgesetzt; abgesehen von diesen Einzelbeispielen wird der städtische ÖPNV immer noch in aller Regel über Oberleitungen (Straßenbahn) bzw. Diesel (Bus) abgewickelt.

    Bevor man jetzt beim Elektroauto große Pläne schmiedet, sollte man sich vielleicht mal Gedanken darüber machen, woran es hakt. Ist der limitierende Faktor, der die Entwicklung der E-Mobilität bislang hindert, wirklich im Bereich der Aufladung zu sehen?

    Fakt ist, unabhängig von der Art der Aufladung sind die Stromspeicher immer noch durch lange Aufladezeiten, geringe Reichweiten, begrenzte Lebensdauern und hohe Kosten für den Ersatz gekennzeichnet. Solange sich daran nicht grundlegend etwas ändert, kann man an einzelnen Stellschrauben so lange drehen, wie man möchte - diese Technik wird sich trotzdem nicht durchsetzen.

    Was nützen die Elektroautos? Mit einem Auto durch die Gegend zu fahren ist immer noch weitaus schädlicher als den öffentlichen Nahverkehr zu nutzen. Und das bleibt auch so, selbst wenn das Auto mit Strom und das öffentliche Transportmittel konventionell angetrieben wird.

    Eine Leserempfehlung
    • RGFG
    • 27. August 2013 12:28 Uhr

    Die Firma BetterPlace hatte ja die entsprechende Technologie parat. Aber eben leider keine Antwort auf die Frage, warum sich die Hersteller auf Standardakkus einigen sollten (...würde ihnen mögliche Innovationen bei Bauraum und Technologie bzw. Lade-/Leistungselektronik erschweren) und wie man das Problem von der physischen Logistik her lösen will (...wie groß muss der Umlaufbestand an Akkus sein? Verteilen sich die von selber auf die Stationen um oder braucht man LKW-Flotten, um die Dinger umzulagern?). Weswegen sie ja jetzt auch pleite sind.

    Tesla geht zumindest das erste Problem offensichtlich so an, dass sie eigene Wechselstationen aufbauen, wo ein Roboter, wie der, der den Akku schon in der Fabrik montiert, dann auch den Tausch vornimmt. Und vielleicht ist das Logistikproblem bei den paar Autos und Stationen ja auch in Griff bekommen.

    Induktives Laden hätte den Vorteil, dass sich die Hersteller leichter auf einen Standard einigen können, und dass die Infrastruktur leichter aufzubauen ist (abgesehen von der Schnapsidee mit der Autobahn).

    Eine Leserempfehlung
    Antwort auf "Austauschstatationen"
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Weiterentwicklungen verhindert, ist eine fromme Lüge der Wegwerfgesellschaft und damit Teil des Problems, nicht aber der Lösung.
    Im Übrigen würde doch dieses "Argument" für induktive Laden genauso gelten, wo Sie selbst den Standard nicht ganz für unnütz zu halten scheinen.

    Das Logistik-Problem ist genauso vorgeschoben, Bevorratungsfragen werden auch heute schon immer und überall gelöst und im großen Rahmen geht das sogar leichter.

  6. nicht viel. Der Hauptnachteil ist, dass die Hersteller sich auf einen einzigen Standardakku einigen müssten. Das würde alle Innovationen in der nächsten Jahre blockieren, weil man eh immer einen Akku der gleichen Größe einbauen muss. Zudem machen die Wechselstationen nur Sinn, wenn man nicht an seinen eigenen Akku gebunden ist und diesen beliebig tauschen kann. Das Tesla System ist da eher unflexibel. Wenn ich den Akku aber beliebig tausche, geht für die Hersteller der Anreiz verloren, einen besonders guten Akku zu entwickeln, denn den wird der Käufer nicht bezahlen wollen, wenn er an der nächsten Wechselstation ein Modell der alten Serie bekommt. Man würde die Akkus eh mieten müssen...
    Dann stellt sich die Frage, ob ein 7er den gleichen Akku wie ein Polo haben muss? Eher schwer vorstellbar. Dazu kommt dann noch das ganze Problem der Logistik und man benötigt mehr Akkus, als es Autos gibt... Das schont die Ressourcen nicht unbedingt.

    Das kabellose Laden finde ich schon sehr spannend. Das könnte vor allem für die Laternenparker in Großstädten die perfekte Lösung sein. Es müssten allerdings flächendeckend Parkplätze entsprechend ausgerüstet werden, was sicher nicht billig wird, aber wenn man es hat, ist es eine super Sache. Beim Laden könnte man eine extra Gebühr zusätzlich zum Strom bezahlen, dann rechnet sich das auch für private Unternehmen.

Bitte melden Sie sich an, um zu kommentieren

  • Artikel Auf einer Seite lesen
  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Strom | Akku | Elektrofahrzeug | MIT
Service