Unsere Zahnb\u00fcrsten und Mobiltelefone laden sich mittlerweile ber\u00fchrungslos auf. Bald k\u00f6nnten Elektroautos folgen. <\/p>\n
Forscher haben eine besonders effiziente und kosteng\u00fcnstige Technologie daf\u00fcr entwickelt. Kabel verschwinden immer mehr aus unserem Alltag. Telefone, Computerm\u00e4use oder Kopfh\u00f6rer haben sie bereits verloren. Auch elektrische Zahnb\u00fcrsten und Mobiltelefone kommen mittlerweile ohne sie aus. Informationen werden per Funk oder die n\u00f6tige Energie via elektromagnetische Induktion \u00fcbertragen. Forscher arbeiten daran, dass bald auch Elektroautos kabellos mit Strom aufgeladen werden.<\/p>\n
\u201eVor allem im Winter oder bei Regen nervt das Kabel. Schnee, Matsch und Wasser \u2013 was an den Kabeln klebt, klebt auch an den H\u00e4nden\u201c, sagt Dr. Bernd Eckardt, Abteilungsleiter Fahrzeugelektronik am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen. Als E-Autofahrer spricht er aus eigener Erfahrung. Wesentlich komfortabler w\u00e4re es, die Stromer ber\u00fchrungslos \u00fcber die Luft aufzuladen. Elektromagnetische Induktion hei\u00dft das physikalische Prinzip, das dahinter steckt. Dabei \u00fcbertr\u00e4gt ein Magnetfeld Strom \u00fcber die Luft.<\/p>\n
\u201eJede stromdurchflossene Leitung erzeugt ein Magnetfeld. Dass dieses selbst Strom erzeugt, hat der englische Physiker Michael Faraday im 19. Jahrhundert nachgewiesen. Stimmt die Ausrichtung zweier Leitungen im Magnetfeld \u00fcberein, kann \u00fcber die Luft Energie \u00fcbertragen werden. Das funktioniert im Prinzip wie ein durchgeschnittener Transformator\u201c, erkl\u00e4rt Eckardt. Bekannte Beispiele f\u00fcr diese Energie\u00fcbertragung sind induktive Ladestationen f\u00fcr elektrische Zahnb\u00fcrsten oder Smartphones sowie induktive Kochplatten.<\/p>\n
Industrie und Wissenschaft arbeiten seit einigen Jahren daran, die Induktion auch f\u00fcr das Laden von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Der bisherige Ansatz: Induktionsspulen auf der Fahrzeugunterseite und Ladestationen im Erdboden. Die Herausforderungen sind gro\u00df: Wegen des gro\u00dfen Abstands von bis zu 15 Zentimetern zwischen Fahrzeug und Boden m\u00fcssen die Spulen leistungsstark, das hei\u00dft gro\u00df, sein.<\/p>\n
Das treibt die Kosten nach oben. Au\u00dferdem besteht die Gefahr, dass Gegenst\u00e4nde oder Tiere die Strom\u00fcbertragung st\u00f6ren. Katzen zum Beispiel empfinden die leicht erw\u00e4rmte Ladefl\u00e4che am Boden als angenehm. Besonders problematisch: Metallische Papiere, wie zum Beispiel Kaugummi- oder Zigarettenverpackungen, k\u00f6nnen unter das Auto und auf die Induktionsfl\u00e4che geweht werden und sich so stark erw\u00e4rmen, dass sie sich entz\u00fcnden.<\/p>\n
Die Erlanger Forscher verfolgen deshalb einen alternativen Ansatz: Im Projekt \u201eEnergie Campus N\u00fcrnberg\u201c haben sie innerhalb eines Jahres ein System entwickelt, bei dem das Elektrofahrzeug von der Vorderseite aus geladen wird (http:\/\/www.encn.de). Da das Auto n\u00e4her an die Induktionsquelle fahren kann \u2013 sie im Prinzip ber\u00fchrt \u2013 sind die Durchmesser der Spulen wesentlich kleiner als bei der Bodenvariante: 10 statt 80 Zentimeter. Das System ist effizienter, kosteng\u00fcnstiger und es ist weniger wahrscheinlich, dass Hindernisse den Energiefluss st\u00f6ren. Die etwa h\u00fcfthohe Lades\u00e4ule ist aus Kunststoff und gibt nach hinten nach, wenn sie vom Fahrzeug ber\u00fchrt wird. Wenn der Druck zu stark wird, klappt sie nach unten weg.<\/p>\n
\u201eDas Auto kann quasi dar\u00fcber hinwegfahren. Sch\u00e4den an der Karosserie entstehen bei der Ber\u00fchrung nicht\u201c, so Eckardt. Mehrere Spulen \u2013 vertikal \u00fcberlappend in der S\u00e4ule und horizontal \u00fcberlappend hinter dem Nummernschild des Fahrzeugs \u2013 lassen den Strom auch dann flie\u00dfen, wenn die S\u00e4ule nicht exakt von vorne und mittig angefahren wird \u2013 egal wie gro\u00df oder hoch das Auto ist.<\/p>\n
Die Entwickler am IISB arbeiten seit etwa zw\u00f6lf Jahren an dem Thema Leistungselektronik f\u00fcr E-Fahrzeuge und seit zwei Jahren am induktiven Laden. In dieser Zeit bauten die Forscher ein umfangreiches Know-how bei der Leistungselektronik, der Feldsimulation und der Stromverteilung der elektromagnetischen Induktion auf. Um den Wechselwiderstand m\u00f6glichst gering zu halten, konzipierten sie beispielsweise die Spulen so, dass diese selbst aus mehreren d\u00fcnnen, voneinander isolierten, Spulen bestehen. Das Design der Drahtrollen ist wichtig, denn sie sind es, die Richtung und St\u00e4rke des Magnetfelds bestimmen.<\/p>\n
\u201eWir haben die Leistung im vergangenen Jahr kontinuierlich hochgeschraubt, so dass unser Prototyp aktuell drei Kilowatt (KW) mit einem Wirkungsgrad von 95 Prozent \u00fcbertr\u00e4gt. Aktuelle Elektroauto-Modelle sind innerhalb einer Nacht aufgeladen\u201c, sagt Eckardt. Ziel der Forscher ist es nun, die Leistungsst\u00e4rke der Spulen weiter zu erh\u00f6hen \u2013 insbesondere, um den Entwicklungen in der Batterietechnologie gerecht zu werden \u2013 und den Preis f\u00fcr die Ladestation weiter zu senken. \u201eLades\u00e4ulen werden heute mit dem Auto verkauft. Nur wenn der Preis stimmt, wird aus der Technologie ein Massenprodukt\u201c, so Eckardt.<\/p>\n
Quelle<\/h5>\n
Fraunhofer-Institut f\u00fcr Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB 2014<\/p>\n