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Elektromobilität So funktioniert induktives Laden beim Auto

| Autor / Redakteur: Mario Hommen/SP-X / Jens Scheiner

Vorerst bleibt kontaktloses Laden von E-Autos Zukunftsmusik. Das Grundprinzip dieser Technik ist indes einfach und im Alltag bereits allgegenwärtig.

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Die Ladeleistung von BMWs induktiven Ladesystem beträgt lediglich 3,2 kWh.
Die Ladeleistung von BMWs induktiven Ladesystem beträgt lediglich 3,2 kWh.
(Bild: BMW)

Ein Nachteil von E-Autos liegt im Ladevorgang selbst. Der Nutzer muss dafür nicht nur eine freie Ladesäule finden, sondern anschließend noch ein unhandliches Kabel aus dem Kofferraum wuchten und dieses an Energiequelle und Auto anklemmen. In kalten Winternächten und bei schlechten Lichtverhältnissen ist das kein Vergnügen. So erscheint der Ladevorgang wie ein umständliches Prozedere, vor allem in Anbetracht einer einfachen Alternative: dem kontaktlosen Laden. Hierbei könnte es bereits reichen, das Auto über einem entsprechenden Ladefeld zu parken – alles andere übernimmt die Technik selbst. Doch wie funktioniert es eigentlich, elektrische Energie ohne Kabelverbindung in eine Batterie zu transferieren?

Gleiches Grundprinzip für verschiedene Anwendungen

Wenn auch für die allermeisten E-Auto-Nutzer das induktive Laden vorerst Zukunftsmusik bleiben wird, gehört das Prinzip für viele bereits seit geraumer Zeit zum Alltag. Ein gutes Beispiel kontaktlosen Energietransfers bieten elektrische Zahnbürsten, die man nach dem Putzen wieder auf die Basisstation stellt, wo sie ganz ohne elektrischen Kontakt ihre Batterie aufladen. Im Alltag ist diese Art der Energieübertragung auch bei induktiven Kochfeldern oder seit einiger Zeit bei Smartphones erlebbar, wo sich die kontaktlose Ladetechnik seit Jahren auf dem Vormarsch befindet. Das Grundprinzip ist in allen Fällen gleich und zudem recht einfach.

Verantwortlich für die drahtlose Übertragung von Energie ist die elektromagnetische Welle. Im Fall einer induktiven Energieübertragung kommt dabei auf einer energiegebenden Seite eine sogenannte Senderspule aus Kupferdraht zum Einsatz, die mit Wechselspannung gespeist wird. Dadurch ändert sich permanent die Richtung des Stromflusses und somit wechselt auch die Orientierung des dabei entstehenden magnetischen Felds. Kommt eine weitere Spule aus Kupferdraht in die Nähe dieser Senderspule und damit in Kontakt mit dem magnetischen Wechselfeld, kann dieses in der zweiten Spule einen Wechselstrom gleicher Frequenz induzieren. Dieser muss dann lediglich noch in Gleichstrom gewandelt werden, der es wiederum erlaubt, zugleich die Batterie mit Ladestrom zu versorgen. Im Fall von elektrischen Zahnbürsten werden ziemlich kleine Spulen eingesetzt, für induktives Laden von E-Autos müssen diese mehrere Tausend Mal größer ausfallen.

Induktives Laden mit geringem Wirkungsgrad

Diese Art der induktiven Energieübertragung funktioniert allerdings nur im sogenannten Nahfeld. Deshalb müssen sich beim kabellosen Laden von Elektroautos die Ladespulen bis auf wenige Zentimeter nahekommen. Um die Verluste möglichst gering zu halten, müssen die beiden Spulen möglichst exakt übereinander positioniert sein. Ein Umstand, der in gewisser Weise einigermaßen anspruchsvoll ist. Grundsätzlich sorgt induktives Laden darüber hinaus für Ladeverluste im Vergleich zu einer direkten Kabelverbindung. Außerdem sind die Ladeleistungen recht bescheiden. So bietet ein von BMW zum Spätsommer für die Plug-in-Hybrid-Limousine 530e angekündigtes induktives Ladesystem eine Ladeleistung von lediglich 3,2 kWh. Auf dem Weg von Bodenplatte zum Fahrzeugunterboden soll zudem rund ein Fünftel der eingesetzten Energie verlorengehen. Im Gegenzug soll die Technik das Aufladen in der eigenen Garage erleichtern und als Alternative zum Anschluss an die Haushaltssteckdose oder die Wallbox dienen. Mit rund 2.000 Euro ist diese komfortable Lösung allerdings nicht gerade billig.

Für den großflächigen Einsatz etwa in Parkhäusern oder auf Supermarktparkplätzen ist die Technik nicht nur angesichts der hohen Kosten zurzeit wenig attraktiv. Zu den Hindernissen einer größeren Verbreitung zählt das Fehlen eines herstellerübergreifenden Standards. Dabei müsste zudem noch ein System entwickelt werden, wie sich das Auto problemlos in die richtige Position über der Ladeplatte im Boden rangieren ließe. Bis entsprechende Lösungen zur Verfügung stehen, wird es noch eine Weile dauern. Insofern wird auch in den kommenden Jahren die weitaus größere Zahl der E-Auto-Nutzer nicht um das alltägliche Ein- und Ausstöpseln von Ladekabeln herumkommen.

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