Elektromobilität
11.08.2016

Die Tankstelle im Garagenboden

Foto: Daimler
Zwei Spulen in Fahrzeug und Erdboden laden ein E-Auto induktiv.

Noch gibt es kaum Ladesäulen für Elektroautos, da arbeiten Hersteller bereits daran, Kabel überflüssig zu machen. Den Anfang beim kontaktlosen Laden will im kommenden Jahr Mercedes machen.

Für die Elektromobilität wäre es ein weiterer Entwicklungssprung: Beim induktiven  Laden muss der Fahrer nicht mehr umständlich ein Kabel aus dem Kofferraum holen und es in sein E-Auto und eine Ladesäule stecken. Die Arbeit erledigt ganz automatisch eine stromführende Spule. Sie erzeugt ein Magnetfeld, regt eine zweite Spule im Fahrzeugboden an und überträgt so Energie. Bekannt ist das kontaktlose Laden durch elektrische Zahnbürsten und einige Handymodelle. In der Autoindustrie steht die Technik nun kurz vor der Marktreife.

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Mercedes will im kommenden Jahr eine dreijährige Testphase abschließen und seinen Plug-In-Hybriden S 500 e mit der Option zum induktiven Laden anbieten. Am Einsatz in vollelektrischen Fahrzeugen arbeiten die Stuttgarter bereits: „Dass induktives Laden nicht auf Plug-In-Hybride begrenzt ist, ist klar“, sagt eine Daimler-Sprecherin gegenüber bizz energy.

 

Mercedes und BMW kooperieren

Bei der Ladetechnik kooperiert Mercedes mit dem Konkurrenten BMW. „Wir wollen eine Lösung, die industrieweit standardisiert ist“, sagt ein Unternehmenssprecher aus München. Die Konzerne denken langfristig: Wenn induktive Ladeplatten erst einmal Einzug in Parkhäuser halten, soll es nicht für jeden Hersteller einen eigenen Parkplatz geben. BMW hat bereits sein Elektroauto i3 und den Plug-In-Sportwagen i8 probeweise mit der Technik ausgestattet. Bei den Rennen der Formula E in Berlin wurden jeweils zwei Service-Fahrzeuge kontaktlos geladen. Wann die Induktion bei den beiden Modellen in Serie geht, wollen die Münchner allerdings noch nicht verraten. Bis 2018 wird induktives Laden aber voraussichtlich mit dem 5er Plug-In möglich sein.

Andere Marken wie VW, Audi, Porsche, Toyota und Nissan arbeiten ebenfalls an dem Thema. Nach Presseberichten möchte Audi mit seinem 2018 auf den Markt kommenden SUV Q6 e-tron vorangehen. Der Mutterkonzern Volkswagen will Induktion in der Luxuslimousine Phideon verbauen, die den chinesischen Markt erobern soll.

 

Plug-In-Hybride eignen sich besser für Induktion

Die Auswahl der Modelle zeigt bereits: Die teure Induktion wird es auf absehbare Zeit erst einmal nur in der Oberklasse geben. Der S 500 e von Mercedes beispielsweise steht schon in der heutigen Standardversion mit 110.000 Euro in der Liste.

Nicht ohne Grund ist die Induktion außerdem zunächst auf Plug-Ins beschränkt. Für die größeren Akkus von vollelektrischen Fahrzeugen sind die Ladeleistungen im Moment einfach noch zu schwach. Das ist neben den Kosten der größte Nachteil der Technologie. Für Plug-Ins reichen Ladeleistungen von 3,6 Kilowatt (kW). Normale Ladesäulen für reine E-Autos haben dagegen 11 bis 22 kW, Schnellladesäulen fangen sogar erst bei 50 kW an.

Die gedämpfte Leistung der induktiven Ladesysteme hat mit der Sicherheit zu tun. „Wenn ein Mensch neben einem Fahrzeug steht, das gerade geladen wird, darf das elektromagnetische Feld höchstens 6,25 Mikrotesla stark sein. Deshalb wird nicht mehr Leistung übertragen“, erklärt Michael Grimm vom Institut für Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart. Mit größeren und schwereren Spulen können auf dem Markt erhältliche Systeme den Grenzwert inzwischen auch mit bis zu 11 kW einhalten, im Labor hat Grimm auch schon 22 kW erfolgreich getestet. Allerdings ist der Platz im Boden der Fahrzeuge begrenzt, deshalb wartet auf die Entwickler noch einiges an Arbeit.

 

Radarsensoren erkennen spielende Kinder

Die größte Gefahr besteht allerdings im Zwischenraum von Fahrzeug und Ladeplatte. Metallische Gegenstände würden sich erhitzen, Laub könnte sogar in Brand geraten. Noch bedenklicher wird es, wenn beispielsweise ein Kind unter das Fahrzeug greift oder eine Katze unter das Auto läuft. Menschen oder Tieren drohten zwar keine Verbrennungen, allerdings könne es zu Langzeitschäden kommen, erklärt Axel Barkow vom Institut für Kraftfahrzeuge an der RWTH Aachen.

Die Hersteller von Ladesystemen haben deshalb Sensoren entwickelt, die fremde Gegenstände erkennen. Mit Radarsensoren könne der Spalt zwischen Platte und Fahrzeug dreidimensional überwacht werden, sagt Thomas Nindl vom amerikanischen Anbieter Qualcomm: „Die Sensoren können sogar Atembewegungen erkennen. Die Stromzufuhr schaltet sich dann innerhalb von Millisekunden ab.“

Ein ganz praktisches Problem ist noch die Ausrichtung des Fahrzeugs: Seitlich darf die Spule im Fahrzeug nicht weiter als 10 bis 20 Zentimeter von der Ladespule versetzt sein, sonst fließt kein oder nur sehr wenig Strom. „Eine Einparkhilfe ist ein Must-Have“, sagt Grimm. Um auf Display-Anzeigen zu verzichten, setzt der Elektronikhersteller Vahle nicht auf Bodenplatten, sondern eine besser sichtbare Lösung: Ladesäulen vor dem Fahrzeug. Die müssen dann zumindest nicht mehr per Kabel mit dem Auto verbunden werden.

Manuel Berkel
Keywords:
Elektromobilität | Ladesäule | induktives Laden | BMW | Mercedes-Benz | VW | Toyota | Nissan | Audi
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