Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrofahrzeuge kabellos laden und entladen

31.08.2015

Über ein kabelloses Ladesystem können Elektroautos künftig nicht nur tanken, sondern die Energie ins Stromnetz zurückspeisen. Auf diese Weise helfen sie das Netz zu stabilisieren. Das kostengünstige Ladesystem erreicht hohe Wirkungsgrade – über den vollen Leistungsbereich von 400 Watt bis 3,6 Kilowatt. Die Abstände zwischen Auto und Ladespule können bis zu 20 Zentimeter be- tragen. Auf der Internationalen Automobil Ausstellung IAA in Frankfurt stellen Fraunhofer-Forscher den Prototyp vom 15. bis 18. September 2015 vor (Halle 4, Stand D33).

Es regnet in Strömen. Wer jetzt ein dickes unhandliches Kabel zwischen Elektrofahrzeug und Ladesäule einstecken muss, wird patschnass. Doch es nützt nichts, die Batterie des Elektroautos ist leer. Weitaus bequemer lädt man das Auto mit kabellosen induktiven Ladesystemen: Dabei wird die Energie durch die Luft übertragen, genauer gesagt über ein zeitveränderliches Magnetfeld.


Dieses Spulensystem zum induktiven Laden von Elektroautos ist in der Straße untergebracht.

© Fraunhofer IWES

Herzstück der Technologie sind zwei Spulen – eine ist in der Straße, auf dem Parkplatz oder in der Garage integriert, eine zweite am Unterboden des Autos. Die Spulen bilden – in Kombination mit entsprechenden Kondensatoren – eine Art resonantes »Antennensystem zur Energieübertragung«. Je näher die beiden Spulen beieinander liegen, desto effizienter wird die Energie übertragen.

Hoher Wirkungsgrad, bidirektionales Laden

Forscher am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel haben solche induktiven Ladesysteme nun kostengünstiger gestaltet. »Wir nutzen bewusst Standardkomponenten, die bereits auf dem Massenmarkt verfügbar sind«, erläutert Dipl.-Ing. Marco Jung, stellvertretender Abteilungsleiter für Stromrichtertechnik am IWES. Zudem verwenden die Forscher Spulensysteme, die mit weniger Ferritplatten auskommen.

Die Platten dienen zur Führung und Abschirmung des magnetischen Feldes und sind aufgrund des enthaltenen Eisenoxids recht schwer. Darüber hinaus sind sie teuer. Durch die Reduktion des Ferritmaterials werden die Spulen nochmals leichter und preiswerter.

Ein weiterer Vorteil: Dank der speziell ausgelegten Leistungselektronik und Spulensysteme funktioniert das System auch dann mit einem sehr guten Wirkungsgrad, wenn die Spule im Auto etwa 20 Zentimeter von der Spule in der Straße entfernt ist.

»Selbst bei einem Luftspalt von 20 Zentimetern erreichen wir einen Wirkungsgrad von 93 bis 95 Prozent – und das über den kompletten Leistungsbereich von 400 Watt bis 3,6 Kilowatt«, erklärt Priv.-Doz. Dr.-Ing. René Marklein, Projektleiter am IWES. »Vergleichbare Systeme erreichen solch hohe Wirkungsgrade nur bei einem kleineren Abstand, was den Einsatz bei Fahrzeugen mit größerer Bodenfreiheit einschränkt.«

Während die Spulen in der Straße und im Unterboden des Autos integriert sind, wird das Ladesystem im Fahrzeug mitgeführt. In ihm ist die Elektronik untergebracht sowie Anschlüsse für verschiedene Ladekabel. Die Wissenschaftler haben es so ausgelegt, dass es dem Fahrer maximale Flexibilität erlaubt: Es ermöglicht nicht nur das induktive Laden, sondern verfügt auch durch ein multifunktionales Systemkonzept über einen ein- und einen dreiphasigen Netzanschluss. So kann der Fahrer das Fahrzeug auch an einer üblichen Steckdose oder einer Ladesäule auftanken.

Das Ladesystem kann die Batterien nicht nur »füllen«, es kann sie auch entladen – und somit unter anderem zur Stabilität des allgemeinen Stromnetzes beitragen. Das Prinzip: Strahlt die Sonne vom Himmel oder bläst der Wind kräftig übers Land, liefern Solarzellen und Windräder oftmals mehr Energie, als momentan benötigt wird.

Wird allerdings zu viel Strom in das Netz eingespeist, könnte die Spannung ansteigen und elektrische Geräte eventuell zerstören. Netzbetreiber drosseln daher bei guter Wetterlage die Leistung, die Solar- und Windanlagen in die Netze einspeisen. Würde man jedoch die Batterien der Autos als Zwischenspeicher nutzen, ließe sich der überschüssige Strom »aufbewahren« und bei Flaute oder wolkenverhangenem Himmel wieder ins Netz einspeisen und so der Anteil der erneuerbaren Energien am Strom-Mix weiter steigern.

Auf der Internationalen Automobil Ausstellung IAA stellen die Wissenschaftler das kabellose induktive Übertragungssystem vor. Zudem zeigen Fraunhofer-Forscher weitere Lösungen rund um das Thema Elektromobilität – angefangen von dem Antriebsstrang mit luftgekühltem Radnabenmotor über das Leichtbauenergie-Pack bis hin zu Hochleistungs-Speichermodulen.

Weitere Fraunhofer-Projekte zu kabellosem Laden

Ladespulen am Nummernschild

Üblicherweise werden Induktionsplatten beziehungsweise Spulen in Parkbuchten integriert. Da sie hohe Ströme übertragen, können sich Gegenstände und Tiere unter dem Auto aufheizen. Beispielsweise könnten Katzen, die gern unter dem Auto sitzen, verletzt werden. Deshalb haben Forscher vom Fraunhofer-Institut für integrierte Systeme und Bauelementtechnologie IISB in Erlangen eine Alternative zur Induktionsplatte im Boden entwickelt:

Dabei wird das Auto an der Fahrzeugfront in der Nähe des Nummernschilds mit Energie versorgt. Kern der Entwicklung ist eine Ladesäule, auf die das Auto bis auf einen kleinen Abstand heranfahren kann. Dadurch kann ein sehr kostengünstiges und leichtes Ladesystem mit nur 3 Kilogramm bei 3,7 Kilowatt Ladeleistung realisiert werden. Sollte der Pkw die Säule zu stark berühren, klappt sie weg – so werden Schäden am Fahrzeug vermieden.

Auftanken während der Fahrt

Elektroautos haben nur eine begrenzte Reichweite. Künftig könnten die Autos jedoch während der Fahrt geladen werden: Forscher von den Fraunhofer-Instituten für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM und für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI haben eine 25 Meter lange Versuchsstrecke aufgebaut, bei der die Spulen in die Fahrbahn eingearbeitet wurden.

Unterstützt wurden sie vom Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur und zwei weiteren Projektpartnern. Mit Erfolg: Das Demonstrator-Fahrzeug FreccO, ein zum Elektrofahrzeug umgebauter Sportwagen, konnte die Stecke bereits in moderatem Tempo entlang fahren und gleichzeitig seine Batterie aufladen.

Weitere Informationen zu Fraunhofer auf der IAA:
http://www.fraunhofer.de/de/veranstaltungen-messen/messen/fraunhofer-auf-de-IAA-2015.html

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/August/elektrofahrze...

Britta Widmann | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Starker Auftritt von dormakaba auf der Messe Security Essen 2016
11.10.2016 | Kaba GmbH

nachricht Solarkollektoren aus Ultrahochleistungsbeton verbinden Energieeffizienz und Ästhetik
16.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik