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Elektroautos: Die Straße als Ladestation

Geringe Reichweite und lange Ladezeiten mindern die Attraktivität von E-Autos. Doch könnte man sie in Zukunft beim Fahren aufladen?
The car of the future will recharge wirelessly while you drive

Veröffentlicht am: 27.032018

Laufzeit: 0:01:43

Sprache: englisch

Untertitel: ohne Untertitel

Die University of Colorado Boulder ist eine staatliche Universität in Boulder im US-Bundesstaat Colorado.

Elektroautos sind zweifellos ein Fortschritt gegenüber ihren stinkenden und rauchenden Vorgängern – vor allem, was deren maßlosen Durst nach fossilen Brennstoffen angeht. Aber auch sie müssen natürlich regelmäßig aufgeladen werden. Und das dauert bei elektrischem Strom nicht nur länger, auch das Netz an Ladestationen ist noch nicht annähernd so dicht wie das der Tankstellen. Besitzer eines Elektroautos müssen ihre Reisen und längeren Ausflüge also meistens sehr genau planen.

Doch was wäre, wenn man Elektroautos während der Fahrt aufladen könnte? Die Reichweite wäre damit praktisch unbeschränkt und der Zeitverlust beim Laden gleich null. Im YouTube-Video der University of Colorado Boulder schildert der dort forschende Elektrotechniker Khurram Afridi seine Vision. Über in der Straße eingebaute Platten soll drahtlos Energie auf die Batterie im Auto übertragen werden. Dabei präsentiert er einen Versuchsaufbau in seinem Labor, mit dem es ihm und seinem Team gelungen ist, mehrere Kilowatt elektrischer Leistung über einen zwölf Zentimeter breiten Spalt zu übertragen – theoretisch genug, um damit ein Elektroauto anzutreiben.

Grundsätzlich ist die drahtlose Übertragung von Energie natürlich nichts Neues. Viele von uns verzichten mittlerweile zum Beispiel auf Aufladekabel fürs Smartphone und legen es stattdessen einfach auf eine Aufladestation. Und auch bei der Nahfeldkommunikation, die man vom bargeldlosen Bezahlen an der Supermarktkasse kennt, werden nicht nur Daten ausgetauscht. Der Chip in der EC-Karte wird dabei auch mit Energie versorgt, ohne mit dem Lesegerät direkt in Kontakt zu kommen.

Üblicherweise funktioniert die Energieübertragung bei diesen Anwendungen auf Basis der magnetischen Induktion. Sie beruht darauf, dass ein sich änderndes Magnetfeld, das etwa durch einen Wechselstrom in einer Drahtspule erzeugt werden kann, in einer zweiten, entfernten Drahtspule eine elektrische Spannung induziert. Während allerdings für das Aufladen eines Smartphones eine Leistung von fünf Watt ausreicht, ist für den Betrieb eines Elektroautos in etwa die 1000-fache Leistung nötig.

Ein Problem bei der Energieübertragung mittels magnetischer Induktion besteht darin, dass Magnetfelder sich nicht geradlinig, sondern immer in Form von Schleifen im Raum ausbreiten. Über große Distanzen (auch wenn es »nur« der Spalt zwischen Straße und Auto ist) nimmt deshalb die Stärke des Feldes stark ab. Das erschwert eine effiziente Energieübertragung. Afridi und sein Team setzen stattdessen auf die so genannte kapazitive Übertragung und verwenden gleichzeitig sehr hohe Frequenzen. Bei der kapazitiven Übertragung nutzt man an Stelle von Magnetfeldern elektrische Felder, die – vereinfacht ausgedrückt – gerade Linien anstatt Schleifen bilden. So kann Energie wie in einem Plattenkondensator von einer Platte im Boden zielgerichtet an eine andere Platte im Auto übertragen werden. So ist es den Forschern (zumindest im Labor) gelungen, dieses Problem zu überwinden.

In Afridis Vision ist eine erste mögliche Anwendung eine Lagerhalle, in der Roboter arbeiten und dabei permanent über im Boden integrierte Platten aufgeladen werden. Dieses Ziel scheint zwar ehrgeizig, aber nicht völlig unrealistisch. Ob tatsächlich einmal tausende Kilometer Straße mit einem solchen System ausgestattet werden, sei allerdings erst einmal dahingestellt.

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