Induktive Energieübertragung | E|Road-Center

Beim kabellosen Laden sind Spulen (Sendeeinheiten) in Straßen oder Parkflächen eingebaut. Über ein Magnetfeld übertragen sie induktiv elektrische Energie an eine Empfängerspule am Fahrzeugunterboden. So können Pkw, Busse, Lieferwagen und Lkw im Stand oder – auf entsprechend ausgerüsteten Strecken – auch während der Fahrt laden. Da kein physisches Anschließen nötig ist, kann die Technik auf unterschiedlichsten Flächen installiert werden – etwa auf Straßen, Parkplätzen, in Depots oder an Haltestellen. Fahrzeuge können dadurch „nebenbei“ laden, was lange Standzeiten an klassischen Ladesäulen reduziert und den Bedarf an sehr großen Batterien verringert.

Ein ähnliches Prinzip nutzt das induktive Laden von Smartphones. Auch in vielen Küchen mit Induktionsherden wird das Prinzip angewendet. Dort wird die Wärme per Magnetfeld in den Boden des Kochtopfs übertragen.

Kabellose Systeme sind flexibel, unauffällig, wartungsarm und eignen sich auch für autonome Fahrzeuge, da kein manuelles Ein- und Ausstecken notwendig ist. Zudem können sie als gemeinsame Ladeplattform für ganze Fahrzeug-Flotten dienen.

Bei konduktiv geladenen Fahrzeugen können die Kontakte verschleißen oder verunreinigen. Diese Probleme treten bei induktiven Ladesystemen nicht auf. Das Fahrzeug muss zudem nicht eingesteckt werden. Dies hat vor allem bei autonomen Systemen einen großen Vorteil. Ein Fahrzeug kann selbstständig zu seinem Parkplatz fahren und dort Laden. Es ist kein Stecker notwendig.

Das kabellose Laden während der Fahrt hat weitere Vorteile: Es senkt durch die mögliche Reduktion der Batteriegrößen die Abhängigkeit von kritischen Batterierohstoffen. Außerdem werden die Fahrzeuge nicht an Raststellen und Knotenpunkten mit hoher Leistung geladen, sondern sie beziehen eine moderate Leistung. Dies stabilisiert das Netz und hebt die Gesamteffizienz des Systems. Ein Effizienzvorteil gegenüber herkömmlichen E-Fahrzeugen liegt darin begründet, dass Batterieverluste ausgeklammert werden können und die übertragene Leistung direkt in den Motor eingespeist werden kann. 

Induktiv: Energieübertragung ohne Kabel über ein Magnetfeld. Für diese Art der Energieübertragung sind eine Sende- und eine Empfängerspule notwendig. Beispiele sind kabelloses Laden von Smartphones oder elektrische Zahnbürsten.

Konduktiv: Direkte Verbindung über Stecker, Schienen oder Stromabnehmer. Diese Technik erfordert einen physischen Anschluss am Fahrzeug.

Nein. Die Spulen sind nur exakt zu dem Zeitpunkt eingeschaltet, zu dem ein induktiv-geladenes Fahrzeug darüberfährt. Zu allen anderen Zeiten sind die Spulen aus. 

Gemäß SAE J2954  sind im Straßenverkehr zur induktiven Energieübertragung 85kHz vorgesehen. 

Ja, es gibt bereits erste Pilotprojekte in verschiedenen Ländern wie Schweden, USA, Frankreich und Deutschland. Auf Autobahnen gibt es in Frankreich eine Teststrecke auf der Autorouté A10 südlich von Paris und in Deutschland auf der Autobahn A6 bei Amberg (Bayern). 

Äußerlich kaum: Die Induktionsspulen liegen unsichtbar einige Zentimeter unter der Asphaltdecke. Lediglich unauffällige Schaltschränke (sogenannte Management Units) am Straßenrand sorgen für die Ansteuerung der Spulen. Auf der Autobahn in Frankreich sind diese Management Units unterirdisch verbaut und damit auch nicht sichtbar. Wer die Straße befährt, merkt damit keinen Unterschied.

Die Energieversorgung ist segmentiert. Die Steuerkästen (Management Units) stehen in Abständen von 100 Metern. Daraus ergibt sich pro Abschnitt eine maximale Leitungslänge von rund 50 Metern (zwischen Steuerkasten und Spule).

Das System hält die Grenzwerte der Bundesnetzagentur ein und erfüllt zusätzlich die strengeren Vorgaben der Produktnorm IEC 61980 für induktives Laden. Diese Limits sind auch im dynamischen Betrieb einzuhalten. 

Nein, das System auf der Teststrecke ist nur aktiv, wenn ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug direkt über den Ladespulen fährt. Die höchsten Feldstärken entstehen in unmittelbarer Nähe eines aktiv ladenden Fahrzeugs.

Die relevanten Grenzwerte sind:

• ICNIRP 2010 (EU): 27 µT
• ANSI IEEE (US - mit Fokus auf Implantatsicherheit): 1,63 mT (= 1.630 µT) 

Das System ist weitgehend geräuschlos. Lediglich im Betrieb kann in den Schaltschränken ein leises Summen auftreten, ähnlich wie bei einem Kühlschrank.

Ja. Selbst bei Fahrten über 120 km/h ist eine stabile Ladeleistung möglich. Es ist allerdings zu beachten, dass die übertragene Energiemenge mit der Fahrzeit auf dem Ladeabschnitt zusammenhängt. 

Ja, das System ist mit beiden Bauweisen grundsätzlich möglich.

Ja. Sie kann nahezu unsichtbar in belebten Bereichen wie Busbahnhöfen, Taxispuren oder Parkplätzen installiert werden und ermöglicht Laden auch bei kurzen Stopps.

Ja. Weder Schnee noch Eis beeinträchtigen die induktive Energieübertragung. Das System kann grundsätzlich auch in Tunneln oder auf Brücken eingesetzt werden. Aus Gründen der Kosten- und Systemoptimierung werden die Spulen jedoch in der Regel nicht durchgängig in Tunnel- oder Brückenbereichen installiert. Dies ist möglich, da eine flächendeckende 100%-Abdeckung einer Strecke nicht erforderlich ist: Fahrzeuge führen weiterhin Batterien mit, die nicht ausgerüstete Streckenabschnitte problemlos überbrücken.

Nein. Für die Nutzung induktiver Ladesysteme müssen Elektrofahrzeuge mit Empfänger-Spulen und der zugehörigen Elektronik ausgestattet sein. Diese Komponenten sind notwendig, um das vom Fahrbahnmodul erzeugte elektromagnetische Feld aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln. 

Ja, allerdings bisher nur in Pilotprojekten und Testanlagen.

Das Eichverfahren und die Abrechnung sind noch nicht final entwickelt. Es gibt aber laufende Förderprojekte (ohne IISB-Beteiligung), die sich mit der Thematik auseinandersetzen.

Nur autorisierte Fahrzeuge, die von einem kontaklosen Ladesystem erkannt werden, können Energie aufnehmen.