Optimiertes Ladesystem erreicht Wirkungsgrad von 95 Prozent Schnelles Laden ohne Kabel für Elektroautos - scinexx | Das Wissensmagazin
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Optimiertes Ladesystem erreicht Wirkungsgrad von 95 Prozent

Schnelles Laden ohne Kabel für Elektroautos

Schematische Darstellung eines induktiven Ladesystems mit leistungselektronischen Wandlern, stationärer Ladespule (blau) und mobiler Ladespule (rot). © Fraunhofer ISE

Stromkabel und Steckdose könnten künftig für Elektroautos überflüssig werden: Deutsche Forscher haben ein neues kabelloses Ladesystem entwickelt. Dank optimierter Bauteile lässt sich damit eine Fahrzeugbatterie in weniger als einer Stunde zu 80 Prozent laden – und das allein, indem man das Auto auf einem entsprechenden Ladeparkplatz parkt. Ein hochfrequentes Magnetfeld sorgt dann für die Stromübertragung.

Bisher müssen Fahrer von Elektroautos diese an einer Stromtankstelle aufladen – mit Kabel und Stecker. Zwar gibt es auch schon induktive – kabellose – Ladestationen für diverse elektrische Geräte, diese waren bisher aber nur wenig leistungsfähig, das Aufladen dauerte daher sehr lange. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben nun diese Technik optimiert und besonders leistungsfähige Wandler entwickelt.

Diese Bauteile sorgen dafür, dass der in eine Spule geleitete Strom in ein hochfrequentes Magnetfeld umgewandelt wird. Dieses wird wiederum von einer zweiten, mobilen Spule aufgenommen und – wieder durch einen Wandler – in Gleichstrom zurück gewandelt. Dieser lädt dann die Autobatterie.

Prototyp einer Spule (Ø ca. 70 cm) zur kontaktlosen Energieübertragung zwischen stationärer Ladestation und Elektrofahrzeug. © Fraunhofer ISE

Die von den Freiburger Wissenschaftlern entwickelten Wandler basieren auf Halbleiter-Bauelementen aus Siliziumkarbid. Diese verlieren nur wenig Leistung beim Schalten und ermöglichen zudem eine leichtere und kompaktere Bauweise als herkömmliche Geräte dieser Art, wie die Forscher berichten. Spezielle Kondensatoren sorgen zudem dafür, dass auch an den Spulen weniger Strom verloren geht als bisher. Bidirektionale Bauteile ermöglichen es zudem, dass die kabellose Übertragung in beide Richtungen verlaufen kann. Das Ladesystem kann daher sowohl Strom aus dem Netz ins Fahrzeug übertragen, als auch den zwischengespeicherten Strom aus der Fahrzeugbatterie ins Netz zurückspeisen.

80 Prozent aufladen in weniger als einer Stunde

Die ersten Prototypen erwiesen sich in Tests bereits als sehr effizient: Sie erzielten einen Wirkungsgrad von 97,4 Prozent bei einem Spulenabstand von 13 Zentimetern. Die übertragbare Leistung beträgt bis zu 22 Kilowatt. Damit ist es möglich, eine übliche Elektrofahrzeugbatterie in weniger als einer Stunde zu 80 Prozent zu laden. „Das kabellose Laden von Elektrofahrzeugen erhöht nicht nur den Komfort für den Nutzer, sondern ermöglicht auch eine effiziente Verbindung des Fahrzeugs mit dem Stromnetz“, so Teamleiter Stefan Reichert.

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(Fraunhofer ISE, 03.07.2013 – NPO)

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