Magnetfelder in der Autobahn: E-Autos einfach beim Fahren aufladen? Bald könnte das möglich sein

Bundesautobahn 6 zwischen Amberg-West und Sulzbach-Rosenberg. Nichts deutet darauf hin, dass hier, nahe Nürnberg, eine Technik getestet wird, die die Zukunft der Elektromobilität grundlegend verändern könnte: die berührungslose Übertragung von Energie aus der Straße in die Akkus der vorbeifahrenden Autos.

Verborgen unter dem Asphalt liegt eine Spule, die fast mit Lichtgeschwindigkeit ein Magnetfeld aufbaut, sobald eines der Testfahrzeuge über die Fahrbahn rollt. Über dieses Feld wird Energie auf eine Spule im Boden des Fahrzeugs übertragen, die sofort für den Antrieb verwendet werden kann.

Völlig neu ist dieses Prinzip der Energieübertragung, der Induktion, nicht. Auch bei Induktionsherden erzeugt eine Spule im Kochfeld ein Magnetfeld und überträgt Energie auf den Topf, die dann zum Erhitzen des jeweiligen Inhalts verwendet wird. Beim Projekt „E|MPOWER“ liegen die Spulen hingegen etwa zwölf Zentimeter tief im Asphalt der Fahrbahn und das Magnetfeld muss die Empfängerspulen zum Laden der Akkus im Boden der Testfahrzeuge, einem Lkw, einem Van und einem Pkw, erreichen.

Hoher Wirkungsgrad der Energieübertragung

Das habe „eine ganze Reihe von Vorteilen“ im Vergleich zu elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die ihre Energie aus einer Oberleitung oder von einer Ladesäule holen, sagt Florian Risch, Leiter des „E/MPOWER“-Projekts der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Bei den typischen Geschwindigkeiten eines Lkws von 80 Kilometern pro Stunde oder eines Pkws von 120 Kilometern pro Stunde werden etwa 80 Prozent der angebotenen Energie auf die Akkus in den Autos übertragen. „Wenn die Fahrzeuge stehen, erreichen wir sogar einen Wirkungsgrad von deutlich über 90 Prozent“, sagt Risch. Viel besser seien Schnell-Ladesäulen an Autobahnraststätten auch nicht.

© FAU/Harald Sippel

Ein weiterer Vorteil gegenüber Oberleitungen für Züge und Busse ist, dass die Energie nicht ständig zur Verfügung gestellt werden muss: „Um keine Energie zu verschwenden, fließt nur dann Strom durch die Spulen in der Fahrbahn, wenn sich unmittelbar darüber ein Testfahrzeug bewegt“, sagt Risch. Das bedeutet, dass das Magnetfeld erst dann blitzschnell aufgebaut wird, wenn ein Fahrzeug über die Spulen fährt, in dem die E|MPOWER-Technologie installiert ist. Fahrzeuge ohne das System senden hingegen kein Signal, und das Magnetfeld bleibt ausgeschaltet. Den Fahrzeuginsassen kann das Magnetfeld ohnehin nicht gefährlich werden. So wie die Karosserie eines Autos bei einem Gewitter den Innenraum gegen Blitze abschirmt, bleiben auch Magnetfelder außen vor.

Spul-genaues Fahren

Ein Problem hat Rischs Team in der Testphase jedoch bereits bemerkt: Um optimal laden zu können, müssen die Fahrzeuge möglichst zielgenau über die Spule steuern. Weicht das Auto einige Zentimeter von der idealen Position zwischen Sende- und Empfängerspule ab, verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Energieübertragung merklich. Womöglich brauchen die Fahrzeuge  auf den Lade-Abschnitten Spurhaltesysteme.

Weitere Tests dürften noch etwa fünf Jahre dauern, schätzt Risch. In dieser Zeit soll die Technik der FAU auf ähnliche Ladesysteme abgestimmt werden, wie sie in etwa in Frankreich, Schweden oder Japan derzeit entwickelt werden. „Am Ende soll es ein System geben, das weltweit funktioniert, ähnlich wie man ein Handy überall am Stromnetz laden kann“, sagt Florian Risch.

In vielleicht zehn Jahren könnten die ersten kommerziellen E|MPOWER-Strecken in Betrieb sein – zuerst wohl die wichtigen Verbindungen für den Güterverkehr, wie die Strecke vom Rotterdamer Hafen ins Ruhrgebiet. Zwar sind hohe Investitionen nötig, um Fahrbahnen mit der Induktionstechnik auszurüsten. „Nach internationalen Studien zahlt sich das aber rasch aus, solange eine ausreichende Menge an Fahrzeugen die Technik nutzt“, sagt Risch.

Einzukalkulieren ist dabei auch, dass die zur Verfügung gestellte Energie aus dem Inland, etwa aus Windkraft- oder Solaranlagen, kommt, anders als Öl und Benzin für die Vergasertechnik. Dadurch verringert sich die Abhängigkeit vom Ausland, sagt Risch: „Die Spulen und andere Bestandteile für E|MPOWER werden hierzulande hergestellt“, erklärt der FAU-Forscher.

Klar ist aber auch, dass weniger befahrene Straßenrouten aufgrund der hohen Kosten wohl kaum mit Induktionsspulen ausgestattet werden können. In abgelegenen Gegenden wird es weiterhin Ladesäulen geben müssen.