Induktion: Neue Ladesäulen für Elektroautos

Ob Zahnbürsten, Mobiltelefone oder Computermäuse – im Alltag kommen schon viele Elektrogeräte ohne Ladekabel aus. Die nötige Energie wird durch elektromagnetische Induktion übertragen. Auch Elektroautos sollen in Zukunft berührungslos geladen werden können. Daran forscht auch das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelemententechnologie IISB in Erlangen.

„Vor allem im Winter oder bei Regen nervt das Kabel“, sagt Bernd Eckardt, Abteilungsleiter Fahrzeugelektronik am Fraunhofer-Institut. „Schnee, Matsch und Wasser – was an den Kabeln klebt, klebt auch an den Händen“, erklärt Eckardt, der selbst E-Autofahrer ist. Den Strom kontaktlos über die Luft zu übertragen ist wesentlich komfortabler. Dasselbe Prinzip findet sich bei Ladestationen für elektrische Zahnbürsten oder Herdplatten mit Induktion.

„Jede stromdurchflossene Leitung erzeugt ein Magnetfeld, hat der englische Physiker Michael Faraday im 19. Jahrhundert nachgewiesen. Stimmt die Ausrichtung zweier Leitungen im Magnetfeld überein, kann über die Luft Energie übertragen werden“, so Eckardt. Industrie und Wissenschaft arbeiten schon seit einigen Jahren daran, die Induktion auch bei Elektroautos einzusetzen.

Bisher setzte man dabei auf Induktionsspulen an der Unterseite des Fahrzeugs und Ladestationen im Boden. Das ist allerdings mit großen Herausforderungen verbunden: Wegen des Abstands von bis zu 15 Zentimeter zwischen Fahrzeug und Boden muss die Spule sehr leistungsstark sein. Das treibt die Kosten. Außerdem kommt es immer wieder vor, dass Gegenstände oder Tiere die Übertragung stören. Katzen finden die erzeugte Wärme angenehm und Kaugummipapier oder Zigarettenschachteln können sogar Feuer fangen.

In Erlangen verfolgen die Forscher deshalb einen anderen Ansatz: Die Spule wird an der Vorderseite des Autos angebracht. So kann das Fahrzeug näher an die Station fahren und die Spule darf entsprechend kleiner sein. Nur 10 statt 80 Zentimeter Spule werden beim IISB eingesetzt. Außerdem ist die Ladesäule etwa hüfthoch und gibt nach, sobald ein Fahrzeug dagegen fährt. Wird der Druck zu stark, kippt sie nach hinten weg.

„Das Auto kann quasi darüber hinwegfahren. Schäden an der Karosserie entstehen bei der Berührung nicht“, erklärt Eckhardt. Das System passt sich an jede Fahrzeuggröße an und lädt auch dann, wenn das Fahrzeug nicht ganz genau den Ladepunkt trifft. Gut zwei Jahre Forschungsarbeit stecken bereits in der neuen Technologie. Der Prototyp überträgt bereits drei Kilowatt Strom bei einem Wirkungsgrad von 95 Prozent.

Ziel der Forscher: Die Leistungsfähigkeit weiter erhöhen und so den Preis für die Ladestation senken. „Nur wenn der Preis stimmt, wird aus der Technologie ein Massenprodukt“, meint Eckardt. Eine besonders spektakuläre Induktionstechnologie stellt ein Startup aus den USA vor: Gullideckel werden hier als Ladestationen eingesetzt.