Schnell und einfach ohne Kabel laden

Was beim Handy oder der elektrischen Zahn­bürste längst Alltag ist, könnte bald auch für Elektro­autos flächen­deckend Realität werden: das induk­tive Laden ohne Kabel. Eine Sender­spule in einer Boden­platte über­trägt dabei Energie per Magnet­feld an eine Empfänger­spule im Fahr­zeug. Das erhöht den Komfort deutlich: Der Lade­vorgang startet automatisch, sobald das Auto korrekt geparkt ist. Gleich­zeitig eröffnet es völlig neue Mög­lich­keiten. Geparkte Elektro­autos wären automatisch mit dem Netz verbunden – und könnten künftig als mobile Strom­speicher zur Energie­wende beitragen.

Im Pilotprojekt „INLADE“ testeten die Empa unter Leitung des Energie­versorgers Eniwa zusammen mit weiteren Partnern das kabel­lose Laden erstmals in der Schweiz unter realen Beding­ungen. Unterstützt wurde das Vorhaben vom Bundes­amt für Energie (BFE) sowie den Kantonen Zürich und Aargau. „Ziel war es, die bereits vorhan­dene Techno­logie im Alltag zu erproben, tech­nische und zulassungs­rechtliche Fragen zu klären und ihr Poten­zial für die Energiewende aufzuzeigen“, erklärt Mathias Huber von der Empa-Abteilung „Chemische Energie­träger und Fahrzeug­systeme“.

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Ulrich Kilian • 6/2020 • Seite 48

Aufgeladen unterwegs

Bei der neuen induktiven Lade­station des Mobilitäts­demonstrators „move“ der Empa muss das umg­ebaute Elektro­auto präzise geparkt werden. Ein Bildschirm zeigt die optimale Position an – künftig werden Park­assis­tenten das auto­matisch über­nehmen. Steht das Fahr­zeug richtig, erkennt das System die Position über der eben­erdig eingebauten Boden­platte und startet den Lade­vorgang. Zuvor prüft es, ob sich Gegen­stände oder Lebe­wesen zwischen den Spulen befinden.

Im Projekt rüsteten die AMAG Group und weitere Partner bestehende Fahr­zeuge für das kabel­lose Laden um. Dazu wurden Empfängerspule instal­liert und Schnitt­stellen zu Lade­manage­ment und Hoch­volt­system inte­griert. Danach folgten umfang­reiche Mes­sungen zur elektro­magne­tischen Verträglichkeit (EMV) und Tests zur Sicherheit. „Es ging darum sicherzu­stellen, dass das Magnet­feld beim induktiven Laden weder andere Geräte im und außer­halb des Fahrzeugs noch Menschen be­ein­trächtigt“, erklärt Huber. Anschließend erhiel­ten die umge­bauten Fahrz­euge eine Einzel­zulas­sung für Schweizer Straßen – welt­weit zählen sie damit zu den ersten E-Autos mit einem alltags­taug­li­chen induk­tiven Lade­system. Das herkömmliche Laden per Kabel bleibt weiter­hin möglich.

Die Empa-Forschenden unter­suchten zudem, wie sich das induktive Laden auf Batte­rie und Wirkungs­grad auswirkt. Tests unter realen Beding­ungen – mit Schnee, Regen, Temperatur­unter­schieden und leichten Park­abweichungen – ergaben einen Wirkungs­grad von rund neunzig Prozent, vergleich­bar mit dem Laden per Kabel. „Die Technik funktio­niert in der Praxis sehr zuverlässig und ist ähnlich effi­zient wie herkömm­liche Lade­systeme“, so Hubers Fazit.

Wie sonstige Fahr­zeuge stehen auch Elektro­autos im Mittel rund 23 Stunden am Tag still. Wären sie auf Park­plätzen oder in Garagen perma­nent ans Strom­netz angebunden, könnten ihre Batte­rien als Strom­speicher dienen, Schwan­kungen abfe­dern und so erneuer­bare Energien fördern. Das bi­direk­tio­nale Laden ist tech­nisch auch bei induk­tiver Lade­techno­logie möglich. «Der große Vorteil eines induk­tiven Systems ist, dass die Fahr­zeuge viel häu­fi­ger mit dem Netz ver­bunden sind, ohne dass man aktiv etwas tun muss – ein Plus für Komfort und Energie­wende zugleich», erklärt Huber.

Auch wirtschaftliche Vor­teile ergeben sich: Durch intel­ligentes Laden lassen sich Strom­kosten senken, etwa wenn zu Zeiten mit hohem Anteil an erneuer­barem Strom geladen wird – vor allem tags­über, wenn künftig immer mehr Photo­voltaik­anlagen Energie ins Netz ein­spei­sen werden. [Empa / dre]