Induktives Laden bei E-Autos: Durchbruch

Um künftig E-Autos schnell und ohne große Ladeverluste induktiv laden zu können, forschen Entwicklungsinstitute sowie Autohersteller an der drahtlosen Ladetechnik. Ab 2025 startet ein Pilotprojekt auf einer Autobahn in Bayern. Dieser Artikel wird fortlaufend aktualisiert.

Stellantis-Projekt: Straßen laden E-Auto induktiv auf & Pilotprojekt ab 2025 in Bayern

• Das E-Auto induktiv zu laden, ohne dafür extra an eine Ladesäule oder Wallbox fahren zu müssen, ist wohl der Traum eines jeden (E-)Autofahrenden – und würde der leidigen Diskussion um Ladezeiten und -leistungen auf Anhieb ein Ende setzen. Hierbei scheint Stellantis ein Durchbruch gelungen zu sein: Bei der sogenannten DWPT-Technik (Dynamic Wireless Power Transfer) handelt es sich um ein System basierend auf Leiterschleifen, die unter dem Asphalt verlegt werden und die Energie direkt an Pkw, Lkw und Busse übertragen – ohne dass diese an Ladestationen anhalten müssen, um ihre Batterien aufzuladen. Die Technik kann an alle Fahrzeuge angepasst werden, die mit einem speziellen "Empfänger" ausgestattet sind, der die von der Straßeninfrastruktur kommende Energie direkt auf den Elektromotor überträgt, die Reichweite vergrößert und so die Batterie schont.
  
  Tests auf der Arena del Futuro belegten, dass ein entsprechend umgerüstetes Elektroauto wie der Fiat 500e mit einer üblichen Autobahngeschwindigkeit fahren kann, ohne die in seiner Batterie gespeicherte Energie zu verbrauchen. Dabei sei die Effizienz des Energieflusses vom Asphalt zum Auto mit der typischen Effizienz von Schnellladestationen vergleichbar. Darüber hinaus belegten Messungen der Magnetfeldstärke, dass es keinerlei negative Auswirkungen auf Mensch oder Umwelt gibt. Bei der induktiven Energieübertragung DWPT gibt es keine freiliegenden Kabel. Dadurch bleibt die Straßenoberfläche für Fußgänger:innen sicher. Angaben, wie teuer Straßen mit der induktiven Ladetechnik sind, macht Stellantis nicht. 

• Forscher:innen der Universität Erlangen-Nürnberg haben ein Pilotprojekt zu induktivem Laden initiiert. Bis 2025 soll auf einem Autobahnabschnitt in Nordbayern eine Teststrecke von einem Kilometer Länge entstehen, auf der das induktive Laden von Elektroautos und -lastwagen möglich sein soll. Dadurch können die Fahrzeuge während der Fahrt kabellos aufgeladen werden. Möglich machen dies unter dem Straßenbelag eingebaute Spulen, die ein Magnetfeld erzeugen. Dieses Magnetfeld erzeugt in der im Fahrzeug eingebauten Gegenspule Spannung, womit Leistung übertragen werden kann. Bei vergleichbaren Tests wurden so rund 70 kW Leistung übertragen. Durch das Projekt erhoffen sich die Forschenden, Prozesse für die automatisierte Herstellung und Fahrbahnintegration induktiver Straßen zu erproben und zu verbessern sowie Standards für den Bau künftiger Straßen mit induktiver Ladetechnik zu entwickeln. Mitte 2025 soll die acht Millionen Euro teure Teststrecke in Betrieb genommen werden. Auf welchem Abschnitt genau die Teststrecke eingerichtet wird, steht noch nicht fest. Auch interessant: Unsere Produkttipps auf Amazon

Der Mercedes Vision EQXX (2022) im Video:

VW America & Oak Ridge National Laboratory erforschen induktives Laden; Audi bidirektionales Laden ohne Kabel

• Bei einem Forschungsprojekt zu induktivem Laden von Elektroautos der Volkswagen Group of America und dem Oak Ridge National Laboratory (ORNL) der University of Tennessee (USA) haben Forscher:innen im Herbst 2021 erste Erfolge erzielt. Mit einem Prototyp zu der neuen Ladetechnik ist es gelungen, einen Porsche Taycan mit bis zu 98 Prozent der aufgewendeten Energie induktiv aufzuladen. Die Übertragung der Energie erfolgte dabei im sogenannten Coil-to-Coil-Verfahren, bei dem Strom in einer von zwei Spulen ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das auf die zweite Spule im Fahrzeug einwirkt, um dort Strom zu generieren – dasselbe Prinzip wie beim kabellosen Laden von Smartphones. Dabei ist das induktiv arbeitende Hochleistungssystem kompakt genug, um in Elektrofahrzeuge integriert werden zu können. 
  
  Zusätzlich ist es den Wissenschaftler:innen gelungen, die Ladeleistung beim induktiven Laden von Elektroautos von ursprünglich 6,6 kW auf 120 kW zu steigern. Ziel ist es, die Leistung auf 300 kW zu erhöhen. Das würde eine Aufladung des Taycan von null auf 80 Prozent in zehn Minuten erlauben. Der Durchbruch in der Forschung zur induktiven Ladetechnik könnte bedeuten, dass künftig keine Ladekabel mehr notwendig sind, um ein Elektroauto zu laden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Ladegeschwindigkeit: Induktive Ladestationen könnten wie Parkplätze befahren werden. Durch das automatische Laden und Bezahlverfahren müsste das Auto nicht verlassen werden, die Fahrt könnte daher schon nach wenigen Minuten weitergehen.

• Auch im Institut für Automation und Kommunikation in Magdeburg haben sich Forscher:innen bis Mitte 2021 mit induktivem Laden von Elektroautos beschäftigt. Unter dem Verbundprojekt FEEDBACCAR, an dem unter anderem auch Audi beteiligt war, stand das induktive, bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen in Verbindung mit autonomem Fahren im Mittelpunkt. Das Ziel: Die Batterien autonomer Elektroautos vollautomatisch aufladen und eine Rückspeisung des Ladestroms in das Stromnetz ermöglichen. Das Ergebnis fiel laut Projektleiter Axel Hoppe eindeutig aus: "Wir konnten zeigen, dass nicht nur das kabellose automatische Laden von E-Pkw, sondern auch das Zurückspeisen von Batteriestrom aus solchen Fahrzeugen ins Stromnetz technisch problemlos möglich sind." Bei Tests konnten die Forscher:innen durch induktives, bidirektionales Laden mit bis zu elf kW einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent erzielen.

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Forschungsprojekt für Solardach über der Autobahn

Ein Solardach über der gesamten deutschen Autobahn könnte Solarenergie auf einer Fläche von 300 Quadratkilometern erzeugen. Das ergibt eine Überschlagsrechnung mit den Angaben des Bundesverkehrsministeriums. Das Austrian Institute of Technology (AIT) möchte nun testen, ob eine Nutzung dieser Flächen für eine saubere Energiegewinnung sinnvoll ist. Dass es theoretisch umsetzbar wäre, konnten nach Angaben des AIT bereits mehrere Projekte in Österreich, Deutschland und der Schweiz belegen. Das Projekt "PV-SÜD" – PV steht für Photovoltaik – soll Aufschluss darüber geben, ob ein Solardach über der Autobahn neben der Energiegewinnung auch einen Mehrwert für den Straßenerhalt bietet. Dafür soll ein Prototyp entstehen. Um die Fahrbahn nicht übermäßig zu verdunkeln, sollen die Solarmodule lichtdurchlässig sein. Das würde die Effizienz der Paneele nur um ein Prozent verringern, erklärt der Physiker Martin Heinrich vom Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) bei "Spiegel".

Nach der Entwicklung des Solardachs soll eine Testanlage ein Jahr im Betrieb begleitet werden. Mithilfe der Testanlage wollen die Forscher:innen herausfinden, wie das Solardach über der Autobahn beispielsweise gegen Wind, Schneelasten und Verschleiß geschützt werden kann. Auch die Stand- und Verkehrssicherheit wird überprüft und eine Wirkung des Daches als Lärmschutz untersucht. Durch die Überdachung erhoffen sich die Forschenden einen Schutz der Fahrbahndecke vor Sonne und Niederschlag und eine dementsprechend längere Lebensdauer der Oberfläche. Dem gegenüber steht allerdings die Frage nach der Reinigung der Fahrbahn. Denn durch fehlendes Regenwasser kann Schmutz die Fahrbahnoberfläche versiegeln und an Grip verlieren. Wie effizient ein Solardach über der Autobahn arbeitet, hängt stark vom Standort ab. Berge und Wälder können eine optimale Sonneneinstrahlung verhindern. Ob es in Summe eine lohnenswerte, wenngleich mit extrem hohen Kosten verbundene Investition wäre, wird sich voraussichtlich am Ende des Forschungsprojekts zeigen. Die Meinung von Martin Heinrich fällt dabei deutlich aus: "Ein flächendeckender Ausbau ist eher eine Frage des Willens als der technischen und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit."