Induktives Laden: So tanken E-Autos Strom an der roten Ampel  

Das und mehr erfahren Sie hier über Induktion beim Elektroauto:

• Beim induktiven Laden fließt Strom über elektromagnetische Felder ins E‑Auto.
• Das kann auch bei Zwischenstopps erfolgen – genannt „Snack Charging”. 
  
• In Schweden können E-Trucks schon heute während der Fahrt induktiv laden.

Energieunternehmen, Zulieferer und die großen Automobilhersteller arbeiten an der Technik, bei der Batterien von E-Autos ohne Ladekabel schnell nachgeladen werden können. Konkret heißt das: Sie entwickeln induktive Ladesysteme und deren Standardisierung. Für eine Zukunft, in der sich das Laden nahtlos in den Alltag der E-Autofahrerinnen und -fahrer einfügt. Denn induktives Laden erfolgt über elektromagnetische Felder, ohne eine physische Verbindung.  

Das Prinzip dahinter: Eine stationäre, im Boden eingelassene Spule baut ein Magnetfeld zu einer Sekundärspule auf, die unter dem Fahrzeug befestigt ist. Schon fließt der Strom ins Elektroauto. In Braunschweig fahren bereits entsprechend ausgerüstete E-Linienbusse. Mit 200 kW werden sie per induktiver Schnellladung an der Endhaltestelle so zügig mit Strom versorgt, dass die Pausenzeit des Busfahrers genügt.

Für E-Autos reichen wesentlich geringere Ladeleistungen als bei Bussen. Elf Kilowatt sind nötig, damit Akkus schon heute genauso schnell geladen werden wie an Schnellladesäulen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten bereits an einer 20-kW-Erweiterung.

Kabelloses Laden ist damit nicht nur an Ampeln, sondern an vielen Standorten möglich, an denen Autofahrerinnen und -fahrer ihr Fahrzeug zwischenparken. Etwa auf dem Parkplatz des Supermarkts oder vor der Arztpraxis, in Parkhäusern, auf Autobahnraststätten oder an Tankstellen. Damit bringen induktive Ladesysteme die Elektromobilität auf ein neues Niveau.  

Übrigens: Infos rund um Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybride, Ladeleistungen und Reichweite, Nachhaltigkeit und Elektromobilität finden Sie auch direkt bei Volkswagen.

Damit das kabellose Laden von Batterien allerdings flächendeckend für alle gleichermaßen möglich wird, ist der Aufbau eines Netzes von induktiven Ladestationen nötig. Ladeplatten müssen im Boden installiert werden. Sie ermöglichen kabelloses, induktives Laden für E-Autos, die darüber halten. Praktischer Vorteil: Man benötigt im Alltag keine speziellen Stecker zum Aufladen des Elektrofahrzeugs an Ladesäulen.  

Eine Herausforderung ist die Entwicklung einer Ladeplatte, die eine möglichst große Toleranz beim Parken des Fahrzeugs zulässt. Denn um die Energie effizient zu übertragen, muss das Auto bislang präzise über der Ladeplatte abgestellt werden. Sonst drohen Ladeverluste. Noch dazu sollte ein einheitliches System die unterschiedlichen Größen der Fahrzeuge sowie die unterschiedlichen Empfängerspulen einkalkulieren.

Außerdem ist es notwendig, dass die Spulen im Unterboden des Elektroautos und die Spulengeometrie der Bodenplatte standardisiert sind.

Auf einige einheitliche Standards hat man sich in der Industrie bereits geeinigt: Mit 85 Kilohertz wird die Energie übertragen, WLAN ermöglicht die Kommunikation mit dem E‑Auto.

„Snack Charging“ bedeutet: den Zwischenstopp fürs Laden nutzen. Denn bei Zwischenstopps an Bahnschranken oder Kreuzungen muss man oft länger warten. In der Zwischenzeit wird der Lithium-Ionen-Akku induktiv kurz aufgeladen. So, dass 60 bis 70 Prozent Akku-Aufladung im Stadtverkehr realistisch sind. Vorteil der kurzen Ladezyklen: Vier bis fünf Schübe am Tag steigern die Lebensdauer des Akkus. Nur vor Langstrecken muss das E-Fahrzeug dann noch an eine Ladestation oder eine Wallbox angedockt werden.

Fahrzeuge ohne Ladekabel zu laden, ist bereits machbar. Allerdings ist damit bislang eine gewisse Stand- beziehungsweise Ladezeit verbunden. Induktives Laden von Autos für eine größere Reichweite sollte auch während der Fahrt möglich sein. Dadurch könnten Fahrten über hunderte von Kilometern angetreten werden, ganz ohne Ladestopp.  

Dieses dynamische Laden von E-Autos ist bereits in der Erprobung. Im chinesischen Jinan existiert beispielsweise ein zwei Kilometer langer Schnellstraßenabschnitt mit Solarpanelen im Fahrbahnboden. So können Elektroautos auch während der Fahrt mithilfe drahtloser Energieübertragung geladen werden.

Eine Teststrecke des Halbleiterherstellers „Qualcomm“ für dynamisches Laden gibt es bereits in Europa in der Nähe von Paris. Die Bodenplatten des Ladesystems sind hier in der Fahrbahnfläche verbaut. Fährt ein Elektroauto mit maximal 100 km/h darüber, wird es mit 20 Kilowatt „betankt“. Das entspricht der Leistung vieler öffentlicher Ladesäulen in Deutschland. Bonus: Auf lange Sicht könnten große Batterien in Elektroautos überflüssig werden, weil weniger Speicher benötigt würde. Eine kostengünstigere und umweltbewusstere Akkuproduktion wäre die Folge. „Qualcomm“ lizensiert bereits das Design dieser Ladeplatten, um das System weiter auszubauen.

In Schweden hat man die Zukunft der Elektromobilität sogar schon auf die öffentliche Straße gebracht. Außerhalb von Stockholm können seit April 2018 E-Autos und E-Trucks auf zwei Kilometern Asphalt während der Fahrt induktiv laden. Die schwedische Straßenbehörde arbeitet an einem landesweiten Ausbau. Auch die staatliche Straßenbaufirma in Großbritannien, „Highways England“, betreibt Teststrecken mit kabellosen Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

Ist induktives Laden also bald auf allen öffentlichen Autobahnen bei voller Fahrt möglich? Hier bremsen die Entwickelnden noch: Damit sich zukünftig solche Projekte in der E‑Mobilität rechnen, muss die Standardisierung der Ladesysteme vorangetrieben werden. Entscheidend für den Erfolg der induktiven Energieübertragung ist auch, den Ladestreifen stark zu frequentieren.

Die Königsklasse – das induktive Laden während der Fahrt – benötigt noch Zeit, bis es zum Alltag auf deutschen Straßen gehört. Sicher ist aber schon heute, dass das Ladenetz wächst und die Weiterentwicklung von E-Lademöglichkeiten drahtloses Laden stetig vereinfacht.

Die neue Generation der Elektroautos ist bereits gar nicht mehr so sehr auf ständiges Aufladen angewiesen: Die ID. Modelle von Volkswagen ermöglichen Reichweiten von mehr als 500 Kilometern¹. Damit muss einem E‑Auto nicht öfter Strom zugeführt werden, als viele Autos mit Verbrennungsmotor tanken müssen. Der Boden ist also bereitet für den Umstieg auf ein Elektroauto.