Ingenieure entwickeln induktives Ladesystem

Sollen Elektrofahrzeuge flächendeckend eingesetzt werden, so muss sichergestellt sein, dass ihre Akkus schnell und problemlos wieder aufgeladen werden können. Diese Ladeinfrastruktur fehlt bisher. Wissenschaftler um Prof. Nejila Parspour vom Institut für Elektrische Energiewandlung und Prof. Hans-Christian Reuss vom Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen entwickeln derzeit ein Konzept, mit dem Elektroautos berührungslos per Induktion aufgeladen werden.

Unsichtbar könnte die induktive Ladestation zukünftig in den Boden eingelassen sein. Und während das Elektroauto parkt, lädt sich der Akku des Autos fast wie von selbst wieder auf. „Andere Aufladekonzepte, bei denen das Elektroauto an Ladesäulen über eine Steckdose aufgetankt wird, sind in großer Zahl in einer Stadt problematisch“, sagt Parspour. Diese Stromtankstellen benötigten Stellfläche, merkt die Leiterin des jüngst gegründeten Instituts für Elektrische Energiewandlung an. Außerdem wären sie weniger komfortabel, da der Fahrer bei Wind und Regen aussteigen müsste, um den Stecker in die Steckdose zu stecken.

Für das Aufladen von Elektroautos per Induktion wird eine im Boden versenkte Primärspule an das öffentliche Stromnetz angebunden. Wird sie vom Strom durchflossen, baut sie ein Magnetfeld auf, das in einer Sekundärspule im Fahrzeugboden Strom induziert, der zum Aufladen des Akkus dient. In einem Labormodell konnten die Stuttgarter Ingenieure mit dem Ladesystem einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent erzielen und erreichten damit die Größenordnung eines konventionellen Ladegeräts.

Auch ist es nicht mehr nötig, das Auto präzise über der Spule im Boden zu platzieren: Das an der Uni Stuttgart entwickelte System ermöglicht Positioniertoleranzen von bis zu 25 Zentimetern. Im Dezember 2011 soll der erste Prototyp fertig sein. Er wird eine Leistung von drei Kilowatt kontaktlos übertragen können. Damit kann ein 12 Kilowattstunden-Batteriespeicher, der einen Kleinwagen für 100 Kilometer mit Energie speist, in vier Stunden wieder aufgeladen werden.

Ein weiterer Aspekt der Forschung sei die Integration der induktiven Ladesysteme in die intelligenten Stromnetze von morgen, so Parspour. Dafür ist es erforderlich, dass die elektrische Energie in beide Richtungen kabellos übertragen werden kann, wobei die Batterien der Elektroautos als Speicher im Energieversorgungsnetz eingesetzt werden können. Somit kann überschüssige Energie wieder zurück ins Netz eingespeist werden und zudem Netzschwankungen stabilisieren, die durch die Einbindung der Sonnen- und Windenergie in den Stromnetzen zunehmen werden. „Hier haben Batterien eindeutig einen Vorteil gegenüber Spitzenlastkraftwerken, da sie schneller reagieren“, sagt Parspour.

Die Forschungsarbeiten von Parspour und Reuss sind Teil des Projekts „Berührungsloses, induktives und positionstolerantes Ladekonzept für elektrisch angetriebene Fahrzeuge“ (BIPoL), das im Januar 2011 startete. Es wird vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg gefördert und von dem Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) koordiniert. Neben der Universität Stuttgart sind noch das Karlsruher Institut für Technologie sowie weitere namhafte Projektpartner aus der Industrie beteiligt.

Ansprechpartner: Prof. Nejila Parspour, Institut für Elektrische Energiewandlung, Tel. 0711/685-67819,

e-mail: parspour@iew.uni-stuttgart.de