Elektromobilität Automatisch laden statt Kabel einstecken

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EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

OSWALD Elektromotoren GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Gemeinsam mit Partnern untersuchten Empa-Forschende das induktive Laden von Elektroautos. Dies ist nicht nur ähnlich effizient wie kabelgebundenes Laden, sondern könnte die Einbindung von Fahrzeugbatterien als flexible Speicher ins Netz vereinfachen.

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

Im Pilotprojekt „INLADE“ testeten die Empa Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt unter Leitung des Energieversorgers Eniwa AG 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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Wirkungsgrad wie beim Laden mit Kabel

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 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 90 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.

Puffer für erneuerbare Energien

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.

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