Ein weißer BMW steht vor einer Matte zum induktiven Laden für Wireless Charging.

Autohersteller erproben seit Längerem Alternativen zum konventionellen Stromtanken an Ladesäulen. Bild: BMW

| von Michael Vogel

In Turin fahren sie schon am längsten, seit bald zwei Jahrzehnten. Inzwischen gibt es sie aber auch in Orten wie Madrid, Utrecht und Bristol. Die Rede ist von Elektrobussen, die sich während des Linienbetriebs kabellos per Induktion laden lassen. „Insgesamt 65 Busse in Europa nutzen bereits unsere Technologie im Regelbetrieb“, sagt Richard van den Dool, Geschäftsführer der IPT Technology in Efringen-Kirchen.

Statt eines Kabels, das in die Ladesäule gesteckt werden muss, benötigt das induktive Laden zwei Spulen, eine unterm Fahrzeug, eine im Boden. Bei hohen Wechselstromfrequenzen, tausendmal höher als im Stromnetz, lässt sich zwischen den beiden Spulen, die zehn bis 25 Zentimeter Abstand voneinander haben können, Energie übertragen. Das induktive Laden erfolgt bei den Bussen an einer Haltestelle, während die Fahrgäste ein- und aussteigen, oder jeweils an den Endpunkten der Linien, während die Fahrer eine kurze Pause einlegen können.

Dabei geht es nicht darum, die Batterien voll zu laden, lediglich ein kurzes Nachladen ist dann das Ziel. „So steigt die Reichweite und die Busse kommen mit kleineren Batterien aus“, erklärt van den Dool. Das senkt die Investitionskosten und das Gewicht der Fahrzeuge. Nachts im Depot werden die Busse dann induktiv vollständig aufgeladen.

Bislang fehlen die Standards

Im industriellen Umfeld kommt das induktive Laden schon seit den Achtzigern zum Einsatz. Mit dem Aufkommen der Elektromobilität rückte es auch immer mehr in den Fokus der Automobilindustrie. Doch bislang fehlen die Standards. „Bei Bussen spielt das keine große Rolle, um das induktive Laden wirtschaftlich interessant zu machen“, sagt van den Dool, „schließlich beschränkt sich eine Lösung jeweils auf die eigene Flotte.“ Privates induktives Laden dagegen erfordert Interoperabilität, um sich am Markt durchsetzen zu können.

Das zeigen nicht zuletzt die Erfahrungen mit dem kabelgebundenen Laden, wo das Wirrwarr an Standards und Abrechnungsmodellen die Akzeptanz weiterhin hemmt. „Deshalb wird sich induktives Laden als Anwendung für Privat-Pkw als Letztes unter allen denkbaren Anwendungen durchsetzen“, vermutet van den Dool. „Die Automobil-OEMs haben sich zwar technisch auf das Thema vorbereitet, jedoch gibt es nun das typische Henne-Ei-Problem.“ Bereits für 2018 hatte mancher mit der Verabschiedung des Standards gerechnet.

Aber wie so oft bei solchen internationalen Unterfangen dauert es länger als erhofft. Durch die Standardisierung soll nicht nur die eigentliche Energieübertragung spezifiziert werden, sondern auch die Sicherheit der Komponenten und die elektromagnetische Verträglichkeit der Technologie. Darüber hinaus ist die Positionierung des Fahrzeugs über der Bodenspule ein ungelöstes Problem.

Ebenbürtigkeit der Lösungen

Und so sind die bisher auf dem Markt erschienenen induktiven Ladematten für Elektrofahrzeuge eher Exoten als strategischer Bestandteil eines Zubehörprogramms. Richard Gould, Business Development Manager beim Ingenieurdienstleister Intis in Hamburg, betont, dass – vergleichbare Stückzahlen vorausgesetzt – „das induktive Laden nur zehn bis 15 Prozent mehr kosten wird“ als das kabelgebundene Laden. „Auch beim Wirkungsgrad unterscheiden sich die beiden Verfahren kaum noch“, betont der Manager. Intis hat diese Ebenbürtigkeit Anfang vergangenen Jahres nachgewiesen, beim Vergleich einer CCS-Ladestation mit einem induktiven System – beide mit 50 Kilowatt Leistung.

Steuerungssystem und leistungselektronische Komponenten waren dieselben. Intis war unter anderem an der Entwicklung einer induktiven Ladelösung für den BMW i3 und den Nissan Leaf beteiligt. Seine Wurzeln hat das Unternehmen im Transrapid-Maglev-Projekt. „Wenn in der Zukunft autonomes Parken und autonome Elektrofahrzeuge Realität werden, ist das induktive Laden der einzige realistische Weg“, betont Gould. Doch bis dahin ist es noch ein Weilchen.

Pilotprojekte für Taxistände

Beim Stichwort Flottenbetrieb dagegen gibt es neben Bussen weitere elektromobile Anwendungen für das induktive Laden, die schon heute vorstellbar sind. Zum Beispiel Taxis. Hier geht es vor allem um die Frage, wie alltagstauglich und wirtschaftlich die kabellose Technik für so eine Anwendung wäre. Verschiedene Forschungsprojekte wie zum Beispiel eines in Oslo sollen dies klären. Die norwegische Hauptstadt erprobt gemeinsam mit dem Taxiunternehmen Cabonline und dem Ladesäulenbetreiber Fortum Recharge das induktive Laden.

Für die erste Phase des Versuchs stellt Jaguar Land Rover 25 I-Pace zur Verfügung, die mit der induktiven Ladetechnik von Momentum Dynamics ausgerüstet sind. Die Bodenspulen werden in häufig frequentierte Taxistände integriert. Während des Wartens auf Kundschaft laden die I-Pace ihre Batterien nach. Das Ziel: sechs bis acht Minuten für 50 Kilowatt Ladeleistung.

In Hannover wiederum wollen der Ingenieurdienstleister EDAG und die Hochschule Hannover einen induktiven Ladestreifen für Taxis am Hauptbahnhof erproben. Letztlich sollen die Tests mit zwei Fahrzeugen erfolgen. Weitere Projektpartner sind die TU Braunschweig und die Firma Sumida, von der die fahrbahnseitigen Ladespulen stammen.

Drei Taxis stehen aufgereiht hintereinander und werden von induktiven Ladematten aufgeladen.
Induktives Laden könnte sich besonders für Taxis im Wartestand eignen. Bild: EDAG

Ende der Reichweitenangst

Solche Forschungsprojekte im Realverkehr können im Vorfeld ziemlich aufwendig sein, wie Gregor Szybisty von der Universität Duisburg-Essen (UDE) lernen musste. Der Ingenieur leitet das Projekt Talako, an dem neben der UDE die Stadt Köln, der Taxiruf Köln, der regionale Energieversorger RheinEnergie, Intis, der britische Elektrotaxihersteller LEVC und die Universität Wuppertal beteiligt sind. Neben einem Prototyp für das induktive Laden auf einem Betriebsgelände soll in Köln ein Taxistand entsprechend ausgerüstet werden.

„Wir benötigten dafür eine Prototypenzulassung und mussten ein Modell mit LEVC ausarbeiten, damit bei den umgerüsteten Fahrzeugen nicht die Garantie erlischt“, erzählt Szybisty. „Hätte es bereits einen verbindlichen Standard für das induktive Laden gegeben, wäre das alles einfacher gewesen.“ Um nicht in die Leistungselektronik eingreifen zu müssen, gaukeln die Projektbeteiligten dem LEVC-Taxi vor, dass es sich beim induktiven Laden um eine Chademo-Schnittstelle handelt.

„Wenn wir mit 22 Kilowatt laden, vergrößern wir die Reichweite der Taxis pro Minute um einen Kilometer“, sagt Szybisty. Die Forscher haben ermittelt, dass die Fahrzeuge am Kölner Hauptbahnhof im Schnitt 39 Minuten stehen und dass die Fahrten meist kürzer als 20 Kilometer sind. „Durch das wiederholte induktive Laden am Taxistand bleibt die Batteriekapazität der Fahrzeuge während der gesamten Schicht zwischen 50 und 80 Prozent“, sagt Szybisty. Es wäre genug, damit die Taxifahrer nicht in ständiger Reichweitenangst leben müssten.

 

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