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Induktives Laden

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

24.08.2020

Letztes Update

08.04.2022

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  • Induktives Laden

Inhalt des Wiki-Artikels

Induktives Laden von E-Fahrzeugen

Induktives Laden bedeutet, dass kein Kabel zum Aufladen eines Geräts notwendig ist, die Energie wird über Magnetfelder übertragen. Bei Smartphones, elektrischen Zahnbürsten und manch anderen Kleingeräten ist Induktionsladen bereits möglich. Für Smartphones hat sich der Standard Qi etabliert, damit werden Handys mit fünf bis zehn Watt aufgeladen, die Ladedauer ist also nur unwesentlich länger als bei Nutzung eines Kabels. Vorteilhaft ist, dass beim Induktionsladen mit nur einer Ladestation Qi-Smartphones verschiedener Marken aufgeladen werden können. Angeboten wird der Standard unter anderem von Huawei und Samsung, auch neue Modelle des iPhones von Apple sind für induktives Laden gerüstet. Darüber hinaus können auch Elektroautos per Induktion geladen werden.

Wie funktioniert induktives Laden?

Die Energieübertragung mittels Induktion ist keine neue Erfindung, bereits Nikola Tesla brachte mit dieser Technik eine Glühbirne zum Leuchten. Für das kontaktlose Laden sind zwei Induktionsspulen erforderlich, die sich möglichst nahekommen müssen und als elektrische Leiter fungieren. Fließt Strom durch einen elektrischen Leiter, wird ein Magnetfeld erzeugt. Magnetfelder wiederum lösen in elektrischen Leitern einen Stromfluss aus. Je stärker das Magnetfeld ist, das zwischen zwei Spulen aufgebaut wird, desto leistungsstärker erfolgt induktives Laden und die Ladezeit verkürzt sich infolgedessen.

Mittels hochfrequenter Wechselströme wird um eine Induktionsspule ein pulsierendes Magnetfeld geschaffen.1 Durch ein solches Magnetfeld können Spulen Spannung induzieren, diese Fertigkeit wird als Induktivität bezeichnet. Ändert sich der Stromfluss beziehungsweise der magnetische Fluss, wird in der empfangenden Spule eine Selbstinduktionsspannung erzeugt. Diese ist so gerichtet, dass sie einer Stromänderung über eine bestimmte Dauer entgegenwirkt. Eine Reduzierung des Stroms bedeutet eine höhere Spannung, während die Erhöhung des Stroms eine geringere Spannung zur Folge hat.2 Der durch das Magnetfeld erzeugte Strom fließt in die Akkus und lädt sie auf.

Vorteile des Induktionsladens

Das kabellose Aufladen von Geräten bietet einige Vorteile. Es entstehen keine Stolperfallen, wenn kein Kabel vorhanden ist. Es kann auch nicht mehr passieren, dass ein Gerät wegen Stolperern oder Haustieren, die mit dem Kabel spielen, herunterfällt. Die einzige Voraussetzung zum Laden ist, dass Strom fließt, es muss nichts extra angeschlossen werden. Vorteilhaft sind auch Induktionsherde, die mittels eines Magnetfelds Wärme übertragen. Das Kochfeld wird nicht heiß, man kann sich nicht daran verbrennen, Speisereste brennen nicht ein. Erwärmt wird lediglich der Boden von Töpfen und Pfannen, wodurch die Verbrennungsgefahr sinkt.

Im Bereich der Elektromobilität bietet Induktionsladen einen enormen Vorteil, denn die Akkus von E-Fahrzeugen können auf diese Weise sogar während der Fahrt aufgeladen werden. Induktionsladen ist auch bei Eis oder Schnee möglich. Ladestationen funktionieren bis zu einem bestimmten Grad der Verschmutzung, so dass sie auch für den Außenbereich geeignet sind. Darüber hinaus können sie im Boden versenkt werden, sind also unauffällig und verschleißen mit großer Wahrscheinlichkeit langsamer als Ladesäulen. Es gibt allerdings auch einen Nachteil: Beim induktiven Laden müssen die Spulen so exakt wie möglich übereinanderliegen. Deshalb bauen die Hersteller in Elektroautos, die für das kontaktlose Laden gerüstet sind, Navigationshilfen ein, welche die Position der Primärspule anzeigen.3

Pilotprojekte in Deutschland

Noch ist das induktive Laden von E-Autos in der Testphase, die ersten Forschungsprojekte dazu laufen aber bereits. Die Universität Duisburg-Essen hat den Aufbau einer Pilotanlage für das Laden von Taxis in Köln initiiert, bei der ein induktiver Ladestreifen unter dem Wartebereich der Mietwagen eingebracht wird. Die Akkus der Taxis werden während des Wartens geladen, dabei können sie in der Schlange vorrücken und sind nicht wie bei Ladesäulen an einen festen Platz gebunden. Vor der Umsetzung in Köln ist ein Prototyp der Anlage in Mühlheim geplant. Die Laufzeit des Pilotprojekts beträgt drei Jahre, es wird mit zwei Millionen Euro gefördert, maßgeblich beteiligt ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Die Hochschule Hannover entwickelt mit dem Projekt LaneCharge das induktive Laden weiter. Das mit 3,7 Millionen vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderte Projekt ist auf vier Jahre angelegt. Am Taxistand des Hauptbahnhofs von Hannover soll im Rahmen von LaneCharge ein vollfunktionsfähiges Induktionsladesystem getestet werden.4 Ein zentrales Anliegen des Projekts ist die Entwicklung eines prädiktiven Positionierungsassistenten für E-Autos, dass eine optimale Ausrichtung des Wagens zur Ladespule gewährleistet und auf diese Weise eine besonders effiziente Energieübertragung ermöglicht.

Standards beim induktiven Laden

Global gesehen hat sich bisher noch kein einheitlicher Standard zum induktiven Laden durchgesetzt, da verschiedene Unternehmen Lösungen entwickeln, um in diesem Bereich marktführend zu werden. Es gibt aber Ansätze zur Harmonisierung. Nissan stellte schon im Jahr 2017 sein System zum kabellosen Aufladen vor: Mit dem Qualcomm Halo ist prinzipiell eine Ladeleistung zwischen 3,7 und 22 Kilowatt möglich. Das Ladesystem Halo verkaufte Qualcomm 2019 an Witricity, das Unternehmen will dessen Technik für das eigene System Drive 11 nutzen. Ein standardisiertes Ladesystem, das mit allen E-Fahrzeugen kompatibel ist, ist damit nicht mehr allzu fern. Entscheidend ist beim induktiven Laden, dass die Basisladeeinheit im Boden und die Fahrzeugladeeinheit vereinbar sind. Bisher haben neben Nissan auch BMW, Mercedes und Audi auf die Lösung von Qualcomm gesetzt, während die japanischen Marken Toyota, Honda und Hyundai Witricity integriert haben.6

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