Der Artega1, das Versuchsauto des Fraunhofer Instituts © Fraunhofer IFAM

Wie viel Treibstoff verbrauchen die Autos der Republik? In diesem Jahr werden es rund 24 Milliarden Liter Benzin und 20 Milliarden Liter Diesel sein, schätzt das Umweltbundesamt (UBA) mit Bezug auf Zahlen der AG Energiebilanzen. Dazu kommt der Kraftstoff, der in schweren Lkws und anderen Nutzfahrzeugen verbrannt wird. Elektromobilitätsskeptiker glauben, dass dieser riesige Fuhrpark niemals nur mit Strom fahren kann. Wie viele Ladesäulen müsste man dafür bauen, Tausende oder Millionen?

Doch: Geht nicht gibt’s nicht, sagen Forscher vom Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen. Zusammen mit Konsortialpartnern haben sie die Verbrennungsmotortechnik aus einem Sportwagen entfernt. Jetzt fährt der Artega elektrisch. Und den Strom dafür lädt er induktiv, während der Fahrt und aus der Straße. Es ist eine Methode, die auf den Massenmarkt übertragbar ist.

Mit dem Artega wollen die Fraunhofer-Forscher zeigen, dass sie funktioniert, und zwar nicht nur in einem theoretischen Rechenmodell, sondern ganz real. Oder, wie es am Institut heißt, "anwendungsnah". Weil Elektromobilität auch Spaß machen soll, hat das Team um Professor Matthias Busse in den Artega zwei radnahe E-Maschinen mit zusammen 312 Kilowatt (424 PS) Leistung eingebaut. Am Unterboden sitzt eine sogenannte Sekundärspule, in der Technikersprache "Pickup" genannt. Über sie kann die 38 Kilowattstunden fassende Batterie geladen werden.

Das Grundprinzip des kabellosen Ladens kennt man aus dem Alltag, etwa von elektrischen Zahnbürsten, die ebenfalls ohne Kabel mit Strom versorgt werden. Es funktioniert über zwei Spulen. Die erste erzeugt durch Strom ein Magnetfeld. Dieses wiederum sorgt berührungslos dafür, dass in einer Sekundärspule Strom induziert und abgenommen werden kann. Der Vorgang ist keineswegs revolutionär. Er wurde bereits vom Briten Michael Faraday im 19. Jahrhundert entdeckt.

Der Clou des elektrifizierten Artega ist, dass er nicht nur im Stand induktiv laden kann – das hat unter anderem die Braunschweiger Verkehrs-GmbH mit den Emil-Bussen bereits umgesetzt –, sondern auch während der Fahrt. Die dazu nötige Primärspule, genauer: mehrere Spulen hintereinander, stecken im Asphalt.

Das Magnetfeld wandert mit dem Fahrzeug

Auf der 25 Meter langen Teststrecke im emsländischen Lathen sind die Spulen verbaut, die genau dann für wenige Millisekunden ein- und danach wieder abgeschaltet werden, wenn das Auto darüber fährt. Das von der Straße erzeugte Magnetfeld wandert quasi mit dem Fahrzeug – was wiederum eine Kommunikations- und Steuerungssoftware erfordert, die exakt arbeitet.

Die Wissenschaftler haben den Stromsportwagen auf der Teststrecke mit einer Geschwindigkeit von maximal 30 Stundenkilometern fahren lassen. Dabei betrug die Ladeleistung 30 Kilowatt. Zur Einordnung: Um eine Geschwindigkeit von 130 Stundenkilometern zu halten, dürfte nur ein Stromverbrauch von 10 bis 15 Kilowatt notwendig sein; die Batterie füllt sich also immer noch.

Welche Chancen böten sich, baute man die teuren Ladespulen in weite Teile der knapp 13.000 deutschen Autobahnkilometer ein?

 Vorteile Vollelektrifizierung, Netzintegration und Fahrautomatisierung

Das Konzept eröffnet vor allem die Möglichkeit, wirklich alle Fahrzeuge mit Strom zu betreiben, den Schwerlastverkehr eingeschlossen. "Ein 40-Tonner könnte so die Kasseler Berge hochfahren und auf der Bergabfahrt über die Bremsenergierückgewinnung Strom in die Straße zurückspeisen", erklärt Professor Matthias Busse die Integration ins Netz. Anders als eine Oberleitung, mit der Siemens experimentiert, wäre die eingelassene Induktionsspule kaum anfällig für Vandalismus und Diebstahl.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Batteriekapazität pro Fahrzeug relativ klein ausfallen könnte. Wer überall laden kann, braucht weniger Reserve. Im Sinn der Shared Economy ist es ohnehin sinnvoller, die Kosten einer von allen genutzten Infrastruktur zu tragen, als in jedem Fahrzeug einen möglichst großen Akku mit entsprechendem Ressourcenverbrauch mitzuführen.

Darüber hinaus würden Induktionsspulen in der Straße die Fahrautomatisierung vereinfachen, weil sie wie eine Führungsspur wirken: "So könnten die Abstände zwischen den Fahrzeugen verringert werden, ohne dass die Verkehrssicherheit leidet", sagt Matthias Busse vom Fraunhofer IFAM.

Das ist die Vision, deren erster, kleiner Teil von den Wissenschaftlern am IFAM nun umgesetzt wurde. In weiteren Projektabschnitten wollen sie systematisch durchdenken, wie es weiter geht – das heißt: was das Ganze kostet, an wie vielen Straßenabschnitten eigentlich eine Induktionsspule notwendig und richtig wäre und wie eine Standardisierung der Technik erreicht werden kann.

Zumindest zu den Kosten lässt sich jetzt schon eines sagen: Allein im laufenden Jahr werden die deutschen Pkw-Fahrer für ihren Kraftstoff mehr als 60 Milliarden Euro zahlen; der Nutzfahrzeugverkehr ist hier noch nicht eingerechnet. Mehr als die Hälfte davon fließt direkt in die Staatskasse. Geld für Magnetspulen wäre also vorhanden.