Batterie-Ladetechnik Laden statt stecken macht Elektromobile „wireless“

Auch mit standardisiertem Stecker ist die aktuelle Plug&Wire-Lösung zum Aufladen der Autobatterie nicht besonders anwenderfreundlich, kompliziert zu handhaben sowie verbunden mit schmutzigem Ladekabel und langen Ladezeiten. Kabelloses induktives Laden, wie man es etwa von der elektrischen Zahnbürste kennt, verspricht Abhilfe — zumal es selbst bei kurzen Stopps wie an der Ampel funktioniert.

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Johann Lasslop GmbH Induktive Bauteile

Ein Feldversuch mit 50 Testfahrzeugen hat in Berlin gezeigt, dass die öffentlichen Ladestationen — auch wenn sie bekannt waren — von den Testfahrern eher selten genutzt wurden. Ein Grund dafür: mangelnder Komfort, zum Beispiel beim Auspacken des Kabels oder beim Verstauen eines verschmutzten Kabels, noch dazu bei Regen oder Schnee. Studien belegen, dass das Ladekabel mindestens 5 m lang sein müsste, um in jeder Parksituation die Ladesäule zu erreichen. Damit aber steigt auch das Gewicht. Weitere, bislang unterschätzte Probleme sind Vandalismus an der Stromtankstelle oder – aufgrund des Kupferpreises – auch der Diebstahl des Kabels, wenn es beim Ladevorgang abgeschnitten werden sollte sowie weitere Sicherheitsaspekte. Um Elektrofahrzeuge mit dem Stromnetz effizient und anwenderfreundlich zu verbinden, entwickelte die J. Lasslop GmbH mit Weiers und Partner das induktive Ladesystem JLIC, das Energie und/oder Daten auch über größere Distanzen hinweg übertragen kann.

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Für die Industrie gibt es von Lasslop bereits seit Jahren kontaktlose Lösungen, beispielsweise für Schleifringe, potentialfreie, wasserdichte oder Ex-geschützte Geräte und Mobilteile, bei denen es bislang nicht möglich war, eine Steckverbindung zu realisieren. Und schon lange werden fahrerlose Transport-Systeme (FTS) über in den Boden eingelassene Induktionsbahnen kontaktlos während der Fahrt dynamisch aufgeladen. In der Medizin schließlich werden Implantate heute berührungslos durch die Haut hindurch geladen. Und auch im Alltag haben viele kontaktlose Anwendungen längst einen festen Platz: so etwa die elektrische Zahnbürste, Rasierapparate, Handys und sogar Kinderspielzeug.

Ein Wirkungsgrad bis zu 97 Prozent spricht für sich

Bei der Entwicklung einer Lösung zum Laden der Autobatterie standen von vornherein der Benutzerkomfort und eine hohe Effizienz im Vordergrund. Die beiden hessischen Unternehmen verzichteten zudem gänzlich auf mechanische Konstruktionen (z.B. Absenkautomatik), da Bauteileverschleiß und Wartung auch die Kosten erhöhen würden. Über alle elektrischen Systeme hinweg, also die gesamte Übertragungsstrecke einschließlich der Leistungselektronik konnte schließlich mit den robusten JLIC-Systemen ein Wirkungsgrad bis zu 97 Prozent erreicht werden. Das eigentliche System ist unsichtbar und verbindet höchsten Komfort mit bekannter Technik.

Induktives dynamisches Laden wie bei FTS funktioniert schon heute in begrenzten Bereichen bestens. Für eine flächendeckende Ausstattung aller Straßen wären jedoch Ressourcen und Bodenschätze (wie z.B. Kupfer) in sehr großer Menge notwendig. Zugleich wären Fahrbahnen mit Induktionsschleifen bei Reparaturen nicht nutzbar oder müssten sogar völlig erneuert werden, da die Kupferleitungen in der Fahrbahn nur in geringer Tiefe eingebracht sind. Eine Lösung wäre der Bau einer zweiten Parallel-Strecke, was jedoch weitere Rohstoffe und Ressourcen binden würde. Andererseits ist es heute schon machbar, den bidirektionalen Energie-Transfer (V2G) und auch den Austausch von Daten zur Kommunikation für Sicherheits- sowie für Abrechnungssysteme zu ermöglichen.

Den idealen Transformator gibt es nur in der Theorie

Stellt man die unterschiedlichen Technologien der Energieübertragung gegenüber, so wird schnell deutlich, dass die induktive Energieübertragung bzw. transformatorische Kopplung mit ihrem hohen Wirkungsgrad auch die meisten Vorteile bietet. Die induktive Übertragung erfolgt nach dem Transformatorprinzip. Beim idealen Transformator verlässt der magnetische Fluss bekanntlich nicht den Magnetkern, d.h. es gibt — in der Theorie — keine Übertragungsverluste. Einen idealen Transformator zu bauen, ist zwar der Wunsch vieler Techniker der Leistungselektronik, aber aufgrund vielfältiger Verlustleistungen, in der Praxis so nicht umzusetzen, da sich die Gesamtverluste eines HF-Transformators aus mehreren Faktoren zusammensetzen.

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