Das Laden von Elektroautos könnte bald so einfach sein wie das Abstellen eines Handys auf einer Ladematte. Ein Pilotprojekt in der Schweiz hat das induktive Laden von Elektrofahrzeugen unter realen Bedingungen erfolgreich getestet. Diese Technologie verspricht nicht nur mehr Komfort, sondern auch neue Möglichkeiten für die Energiewende.
Wichtige Erkenntnisse
- Induktives Laden für Elektroautos erreicht einen Wirkungsgrad von rund 90 Prozent.
- Der Ladevorgang startet automatisch, sobald das Fahrzeug korrekt parkiert ist.
- Die Technologie wurde im Pilotprojekt «INLADE» unter realen Bedingungen getestet.
- Umgerüstete Fahrzeuge erhielten eine Einzelzulassung für Schweizer Strassen.
- Bidirektionales Laden ermöglicht die Nutzung von E-Autos als mobile Stromspeicher.
Einladung zur Revolution des Ladens
Was für elektrische Zahnbürsten und Smartphones schon lange Standard ist, könnte bald auch für Elektroautos Realität werden: das kabellose Laden. Anstatt ein Kabel anzustecken, genügt es, das Fahrzeug über einer speziellen Bodenplatte zu parkieren. Eine Senderspule in der Platte überträgt Energie per Magnetfeld an eine Empfängerspule im Auto. Dies erhöht den Komfort für die Nutzer erheblich.
Die Empa, das Forschungs- und Dienstleistungszentrum für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung, hat gemeinsam mit Partnern diese Technologie in der Schweiz intensiv erforscht. Das Projekt «INLADE» zeigte, dass das induktive Laden nicht nur praktisch, sondern auch effizient und sicher ist.
Fakten zum induktiven Laden
- Wirkungsgrad: Rund 90 Prozent, vergleichbar mit Kabel laden.
- Sicherheit: Das System prüft vor dem Start, ob sich Gegenstände oder Lebewesen zwischen den Spulen befinden.
- Komfort: Automatischer Start des Ladevorgangs nach korrektem Parkieren.
Das Pilotprojekt «INLADE» in der Praxis
Im Rahmen des Pilotprojekts «INLADE» wurde das kabellose Laden erstmals in der Schweiz unter alltäglichen Bedingungen erprobt. Unter der Leitung der Eniwa AG und mit Unterstützung des Bundesamts für Energie (BFE) sowie der Kantone Zürich und Aargau arbeiteten mehrere Partner zusammen, um die Technologie zu testen und weiterzuentwickeln.
«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».
Die Empa setzte dafür ihren Mobilitätsdemonstrator «move» ein. Ein umgerüstetes Elektroauto musste präzise über der induktiven Ladestation parkiert werden. Ein Bildschirm im Fahrzeug zeigte die optimale Position an. Zukünftig sollen Parkassistenten diese Aufgabe automatisch übernehmen.
Technische Details und Sicherheit
Die AMAG und weitere Partner rüsteten bestehende Fahrzeuge für das kabellose Laden um. Dazu installierten sie Empfängerspulen und integrierten Schnittstellen zu Lademanagement und Hochvoltsystemen. Anschliessend folgten umfangreiche Messungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und Sicherheitstests.
«Es ging darum, sicherzustellen, dass das Magnetfeld beim induktiven Laden weder andere Geräte im und ausserhalb des Fahrzeugs noch Menschen beeinträchtigt», erläutert Huber die Sicherheitsaspekte.
Die umgebauten Fahrzeuge erhielten eine Einzelzulassung für Schweizer Strassen. Sie gehören damit zu den ersten E-Autos weltweit mit einem alltagstauglichen induktiven Ladesystem. Das herkömmliche Laden per Kabel bleibt dabei weiterhin möglich, was eine hohe Flexibilität gewährleistet.
Hintergrund: Induktives Laden
Induktives Laden basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Eine Senderspule (in der Bodenplatte) erzeugt ein wechselndes Magnetfeld, das in einer Empfängerspule (im Fahrzeug) eine elektrische Spannung induziert. Diese Spannung wird dann genutzt, um die Fahrzeugbatterie zu laden. Die Technologie ist seit Jahrzehnten bekannt und wird in vielen kleinen elektronischen Geräten eingesetzt.
Effizienz unter realen Bedingungen
Die Empa-Forschenden untersuchten auch, wie sich das induktive Laden auf die Batterie und den Wirkungsgrad auswirkt. Die Tests fanden unter verschiedenen realen Bedingungen statt, einschliesslich Schnee, Regen, Temperaturschwankungen und leichten Parkabweichungen. Die Ergebnisse waren vielversprechend.
Es zeigte sich ein Wirkungsgrad von rund 90 Prozent. Dieser Wert ist vergleichbar mit dem Laden über Kabel. Dies widerlegt Bedenken hinsichtlich eines potenziellen Energieverlusts bei dieser Technologie.
«Die Technik funktioniert in der Praxis sehr zuverlässig und ist ähnlich effizient wie herkömmliche Ladesysteme», fasst Huber die Ergebnisse zusammen.
Ein zusätzlicher Bildschirm im Fahrzeug oder künftig intelligente Parkassistenten sollen die optimale Parkposition anzeigen. Das System prüft zudem automatisch, ob sich Gegenstände oder Lebewesen zwischen den Spulen befinden, bevor der Ladevorgang startet. Dies erhöht die Sicherheit für Mensch und Tier.
Elektroautos als mobile Energiespeicher
Elektroautos stehen im Schnitt etwa 23 Stunden am Tag still. Diese Standzeiten könnten zukünftig effizient genutzt werden. Wären die Fahrzeuge auf Parkplätzen oder in Garagen permanent ans Stromnetz angebunden, könnten ihre Batterien als mobile Stromspeicher dienen. Dies wäre ein wichtiger Beitrag zur Energiewende.
Die Empa ist überzeugt, dass das bidirektionale Laden auch bei der induktiven Ladetechnologie technisch machbar ist. Das bedeutet, dass die Fahrzeuge nicht nur Strom aufnehmen, sondern bei Bedarf auch wieder ins Netz zurückspeisen könnten. Dies würde helfen, Schwankungen bei der Einspeisung erneuerbarer Energien, wie etwa aus Photovoltaikanlagen, abzufedern.
«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», betont Huber.
Neben den ökologischen Vorteilen ergeben sich auch wirtschaftliche Anreize. Durch intelligentes Laden lassen sich Stromkosten senken. Dies geschieht, indem man bevorzugt zu Zeiten lädt, in denen ein hoher Anteil an erneuerbarem Strom im Netz verfügbar ist. Besonders tagsüber, wenn immer mehr Photovoltaikanlagen Energie einspeisen, könnte dies zu erheblichen Einsparungen führen.
Die Einführung des induktiven Ladens könnte somit einen wichtigen Schritt in Richtung einer flexibleren und nachhaltigeren Energieversorgung darstellen. Die Technologie bietet eine komfortable und effiziente Lösung, die das Potenzial hat, die Nutzung von Elektrofahrzeugen und deren Integration in das Energiesystem grundlegend zu verändern.
