In einem wegweisenden Pilotprojekt namens «Inlade» haben Forscher der Empa und des Energieversorgers Eniwa AG das induktive Laden von Elektroautos erstmals unter realen Bedingungen in der Schweiz erprobt. Das System ermöglicht das Laden ohne Kabel, allein durch ein Magnetfeld, und könnte den Alltag von Elektroautofahrern erheblich vereinfachen.
Wichtige Erkenntnisse
- Induktives Laden erreicht einen Wirkungsgrad von rund 90 Prozent.
- Die Technologie funktioniert zuverlässig auch bei unterschiedlichen Wetterbedingungen.
- Elektroautos könnten im Stand als mobile Stromspeicher zur Energiewende beitragen.
- Umfassende Sicherheitstests zur elektromagnetischen Verträglichkeit wurden durchgeführt.
Ein Blick auf die innovative Ladetechnologie
Die Idee des kabellosen Ladens ist nicht neu. Bei Smartphones oder elektrischen Zahnbürsten ist sie bereits etabliert. Für Elektroautos bietet sie jedoch ein wesentlich höheres Komfortpotenzial. Eine im Boden verankerte Senderspule überträgt Energie drahtlos an eine Empfängerspule im Fahrzeug.
Der Ladevorgang beginnt automatisch, sobald das Auto korrekt über der Ladeplatte parkiert ist. Dies eliminiert das lästige Hantieren mit Ladekabeln und Steckern. Die Technologie erhöht nicht nur den Komfort, sondern eröffnet auch neue Perspektiven für die Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz.
Faktencheck: Induktives Laden
- Prinzip: Energieübertragung per Magnetfeld zwischen Sende- und Empfängerspule.
- Wirkungsgrad: Rund 90 Prozent, vergleichbar mit Kabel.
- Sicherheit: System prüft auf Fremdkörper zwischen den Spulen.
- Anwendung: Komfortableres Laden und Potenzial für bidirektionales Laden.
Pilotprojekt «Inlade» in der Praxis
Das Projekt «Inlade» wurde von der Empa unter der Leitung der Eniwa AG ins Leben gerufen. Weitere Partner und die Unterstützung des Bundesamtes für Energie (BFE) sowie der Kantone Zürich und Aargau ermöglichten die Umsetzung. Ziel war es, die bereits entwickelte Technologie unter Schweizer Alltagsbedingungen zu testen und offene Fragen zu klären.
Mathias Huber von der Empa-Abteilung «Chemische Energieträger und Fahrzeugsysteme» erklärt: «Es ging darum, die Technologie im Alltag zu erproben, technische und zulassungsrechtliche Fragen zu klären und ihr Potenzial für die Energiewende aufzuzeigen.»
Präzises Parkieren und automatische Erkennung
Für das induktive Laden ist ein präzises Parkieren des Fahrzeugs über der Ladeplatte notwendig. Im Mobilitätsdemonstrator «move» der Empa zeigte ein Bildschirm die optimale Position an. Zukünftige Parkassistenten in Fahrzeugen sollen diesen Schritt vollständig automatisieren.
Sobald das Fahrzeug korrekt positioniert ist, erkennt das System die Lage über der ebenerdig eingebauten Bodenplatte. Der Ladevorgang startet erst, nachdem das System geprüft hat, ob sich Gegenstände oder Lebewesen zwischen den Spulen befinden. Dies gewährleistet die Sicherheit während des Betriebs.
Hintergrund: Die Empa
Die Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, ist eine interdisziplinäre Forschungsinstitution für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung. Sie ist Teil des ETH-Bereichs und forscht an Lösungen für drängende Herausforderungen in Industrie und Gesellschaft.
Umfassende Sicherheits- und Effizienztests
Im Rahmen des Projekts rüsteten die Amag und weitere Partner bestehende Elektrofahrzeuge für das kabellose Laden um. Dazu wurden Empfängerspulen installiert und Schnittstellen zum Lademanagement sowie zum Hochvoltsystem der Fahrzeuge integriert. Anschliessend folgten umfangreiche Messungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und detaillierte Sicherheitstests.
«Es ging darum sicherzustellen, dass das Magnetfeld beim induktiven Laden weder andere Geräte im und ausserhalb des Fahrzeugs noch Menschen beeinträchtigt», betont Huber.
Die umgerüsteten Fahrzeuge erhielten eine Einzelzulassung für Schweizer Strassen. Damit gehören sie weltweit zu den ersten Elektroautos mit einem alltagstauglichen induktiven Ladesystem. Das herkömmliche Laden per Kabel bleibt dabei weiterhin eine Option.
Wirkungsgrad auf Kabelniveau
Die Empa-Forschenden untersuchten auch die Auswirkungen des induktiven Ladens auf die Batterielebensdauer und den Wirkungsgrad. Tests unter realen Bedingungen, inklusive Schnee, Regen, Temperaturschwankungen und leichten Parkabweichungen, zeigten beeindruckende Ergebnisse.
Der Wirkungsgrad lag bei rund 90 Prozent. Dieser Wert ist vergleichbar mit dem Laden über ein Kabel. «Die Technik funktioniert in der Praxis sehr zuverlässig und ist ähnlich effizient wie herkömmliche Ladesysteme», fasst Huber zusammen.
Das Potenzial für die Energiewende
Elektroautos stehen im Durchschnitt etwa 23 Stunden am Tag still. Würden sie auf Parkplätzen oder in Garagen permanent ans Stromnetz angebunden, könnten ihre Batterien als mobile Stromspeicher dienen. Dies könnte helfen, Schwankungen im Netz auszugleichen und die Nutzung erneuerbarer Energien zu fördern.
Bidirektionales Laden, also das Zurückspeisen von Strom ins Netz, ist auch mit induktiver Ladetechnologie technisch 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.
Wirtschaftliche Vorteile durch intelligentes Laden
Neben den ökologischen Vorteilen ergeben sich auch wirtschaftliche Anreize. Durch intelligentes Laden lassen sich Stromkosten senken. Dies geschieht, indem primär zu Zeiten geladen wird, in denen der Anteil an erneuerbarem Strom im Netz hoch ist. Dies betrifft besonders die Tagesstunden, wenn immer mehr Photovoltaikanlagen Energie ins Netz einspeisen.
Die Integration von Elektrofahrzeugen als flexible Energiespeicher könnte somit eine Schlüsselrolle bei der Stabilisierung des Stromnetzes und der Förderung einer nachhaltigen Energieversorgung spielen. Das kabellose Laden macht diesen Schritt nicht nur technisch machbar, sondern auch für den Endnutzer äusserst komfortabel.
