Verbesserte Technik zum Laden von Elektroautos während der Fahrt
Künftig müssen Fahrer von Elektrofahrzeugen nicht mehr parken, um Energie zu laden. Aus den USA kommt eine verbesserte Technologie zur induktiven Energieübertragung während der Fahrt. Allerdings gibt es die Technik erst im Miniformat als Prototypen.
Ein Mitarbeiter der Deutschen Post "betankt" einen Elektrotransporter: Das lästige und zeitaufwendige Laden könnte entfallen, wenn es in den Straßen induktive Ladespulen gäben. An einem praxistauglichen System arbeiten US-Forscher.
Foto: Wolfgang Kumm/dpa
Energieübertragung durch Induktion wird bereits vielfach eingesetzt, von der elektrischen Zahnbürste über den Elektroherd bis hin zur induktiven Ladestation für Elektroautos. Allerdings stehen in allen Fällen die zu ladenden Objekte still. Das Laden während der Fahrt ist eine kniffelige Aufgabe, wäre aber für die Elektromobilität ein Durchbruch.
Forscher arbeiten bereits an dieser Idee der induktiven Energieübertragung im Autoverkehr. Doch bisher macht die optimale Energieübertragung zum Fahrzeug Probleme. Bei großen Spulen besteht die Gefahr, dass das elektromagnetische Feld an die Fahrzeugkarosserie ankoppelt, was die Effizienz beeinträchtigt. Kleine Spulen arbeiteten zwar effizient und sicher, allerdings werden sehr viele Spulen benötigt, die das System verteuern und verkomplizieren. Zudem ist bei kleinen Spulen der Ladestrom oft zu schwach.
Induktionstechnologie optimiert
US-amerikanische Forscher wollen jetzt eine Lösung gefunden haben, um das Laden während der Fahrt zu optimieren. „Wir haben Veränderungen sowohl am Receiver als auch am Transmitter vorgenommen, um die kabellose Energieübertragung sicherer und effizienter zu machen“, erklärt Srdjan Lukic, Elektrotechniker an der North Carolina State University.
An einer verbesserten Technik für das induktive Laden von Elektrofahrzeugen während der Fahrt arbeiten Ingenieure der North Carolina State University. Sie haben die Übertragungstechnik verändert und erproben das System derzeit mit einem Protoypen im Kleinformat.
Quelle: North Carolina State University
Das Forscherteam entwickelte verschiedene Transmitter-Spulen mit passenden Empfängerspulen in der gleichen Größe. Die Receiver-Spule ist so konzipiert, dass die daran gekoppelte Übertragungsspule automatisch eine höhere Stromstärke nutzt. Daraufhin steigt die Energieübertragung im „richtigen Moment“ auf 400 Prozent an.
Bei der induktiven Energieübertragung wird Energie kontaktlos über ein Magnetfeld zwischen zwei Spulen zur Fahrzeugbatterie hin übertragen. Eine stationäre Spule befindet sich entweder in die Straße oder einen Parkplatz eingearbeitet. Eine zweite und mobile Spule wird in den Fahrzeugboden eingebaut. Dadurch entfällt die sonst notwendige Kabelverbindung zwischen Ladestelle und Elektrofahrzeug.
Bei der induktiven Energieübertragung werden keine Kabel mehr benötigt. Allerdings ist es eine technische Herausforderung, den Ladevorgang während der Fahrt zu organisieren.
Quelle: GeMo/Fraunhofer Institut IAO
Um das neue Hightech-System in der Praxis zu erproben, hat das Forscherteam einen Prototypen entwickelt. Derzeit schafft die neue Technologie erst 0,5 Kilowatt Leistung bei maximaler Effizienz. „Unser Ziel ist es, von 0,5 kW in den Bereich von 50 kW vorzustoßen“, so Lukic.
Auch Fraunhofer arbeitet an der Induktionstechnik
Auch deutsche Forscher tüfteln derzeit an verbesserten Übertragungssystemen. So arbeiten mehrere Fraunhofer Institute im Projekt GeMo zusammen, um praxistaugliche Induktionsladesysteme zu entwickeln. „Das Laden ohne Kabel ist die Schlüsseltechnologie für eine flächendeckende gemeinschaftliche Mobilität. Deshalb legen wir darauf einen Entwicklungsschwerpunkt“, so Projektkoordinator Florian Rothfuss vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart. Er und sein Team arbeiten an einem bidirektionalen induktiven Ladesystem, das Energie je nach Bedarf aufnehmen, aber auch wieder in das allgemeine Netz zurückspeisen kann.
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