Top-Down ist die übliche Richtung bei der Markteinführung von neuen Technologien. Bei berührungslosen, induktiven Ladesystemen für Elektroautos wird es sich ebenso verhalten. Die deutschen Premium-OEMs werden die Technik ab 2018 am oberen Ende ihrer Fahrzeugpalette einführen. Um die angedachte Rolle als „Enabler“ der Elektromobilität für den Massenmarkt einzunehmen, muss die Technik anschließend in die mittleren Fahrzeugklassen ausgerollt werden. Doch einige Ungewissheiten führen bei OEMs und auch Zulieferern zu abwartenden Haltungen.

Grosser Luftspalt oder bewegliches Element?

Bild 1: Bewegliche Elemente ermöglichen eine Gleichteilstrategie (links), während bei unterschiedlichen Luftspalten auch unterschiedliche Varianten erforderlich sind (rechts).

Bild 1: Bewegliche Elemente ermöglichen eine Gleichteilstrategie (links), während bei unterschiedlichen Luftspalten auch unterschiedliche Varianten erforderlich
sind (rechts).
sind (rechts). Primove

Die ersten im Markt erscheinenden Systeme teilen sich in Lösungen mit beweglicher Spuleneinheit auf der Infrastrukturseite und Ausführungen ohne ein bewegliches Element auf. Das System mit beweglichem Element, der sogenannte Z-Mover, passt den Abstand der Infrastruktur- und der Fahrzeugspule auf einen konstanten und verringerten Luftspalt an, sodass für verschiedene Bodenfreiheitsklassen dennoch stets das gleiche System verbaut werden kann. Ein wichtiger Punkt, um mehrfache Entwicklungskosten zu vermeiden. Ohne diese Mechanik sind Anpassungen der magnetischen und elektrischen Auslegung notwendig, sodass Varianten auf der Fahrzeugseite erforderlich werden (Bild 1). Je höher der Luftspalt, desto größer der Materialbedarf und somit auch Package und Kosten der magnetischen Komponenten. Zudem entfällt bei der Lösung mit beweglicher Spuleneinheit durch die Nutzung des Luftspaltes als Regelelement ein Tiefsetzsteller in der Infrastrukturseite, sodass die Kosten für die Hubmechanik in Summe betrachtet mehr als ausgeglichen werden.

Funktionale Vorteile des verringerten Luftspaltes finden sich in einem verbesserten Wirkungsgrad und einer minimierten Abstrahlung unerwünschter elektromagnetischer Streufelder. Der Hubmechanismus kann wetterfest, wartungsfrei und mit gängiger Technik wie beispielsweise einem Scherenhub ausgeführt werden. Mit einem beweglichen Element wären also nur dann Einschränkungen verbunden, wenn dynamisch während der Fahrt geladen werden sollte. Dies führt direkt zur nächsten Unsicherheit im Markt.

Welche Anwendungsfälle sind zu berücksichtigen?

Fiktionen von semi-dynamischen Ladevorgängen beim Halten und Anfahren an roten Ampeln werden häufig herangezogen, um Systeme ohne ein bewegliches Element zu befürworten. Technisch lässt sich eine solche Anwendung durchaus realisieren. Bei einer Standzeit von einer Minute und angenommenen 11 kW Ladeleistung gewinnt der Autofahrer dann allerdings nur etwa 1 km Reichweite. Dieser Anwendungsfall erscheint in puncto Sinnhaftigkeit und Business-Case daher sehr fraglich und wird für die Auswahl der mittelfristigen Ladetechnik wohl eher wenig Bedeutung haben.

Bisherige Nutzerstudien zeigen, dass Elektrofahrzeuge größtenteils zu Hause oder am Arbeitsplatz aufgeladen werden. Dazu kommen der fortschreitende Aufbau von DC-Schnellladestationen entlang der Hauptverkehrsachsen sowie die Erhöhung der verbauten Batteriekapazitäten in den Fahrzeugen auf über 500 km Reichweite.

Bild 2: Bei der On-Ground-Installation befindet sich die Ladeplatte auf dem Untergrund (links), beim ebenerdigen Einbau ist sie in den Boden integriert (rechts).

Bild 2: Bei der On-Ground-Installation befindet sich die Ladeplatte auf dem
Untergrund (links), beim ebenerdigen Einbau ist sie in den Boden integriert
(rechts).
Untergrund (links), beim ebenerdigen Einbau ist sie in den Boden integriert
(rechts). Primove

Für den Anwendungsfall zu Hause oder am Arbeitsplatz kann von langen Standzeiten und in vielen Fällen einer Eins-zu-Eins-Beziehung von Fahrzeug und Parkplatz ausgegangen werden. Ideal für die Komfortanwendung des berührungslosen Ladens und schon jetzt möglich ohne den unbedingten Zwang für interoperable und standardisierte Systeme.

Weniger eindeutig ist die Situation beim stationären Laden im öffentlichen Bereich. Auf der einen Seite erfolgt der Aufbau der DC-Schnellladestation mit 150 kW und mehr an Ladeleistung, um den Nutzergewohnheiten von heutigen Tankstellen sehr nah zu kommen. Sicherlich die ideale Methode für Reisen in den Urlaub oder berufliche Vielfahrer, jedoch in diesen Leistungsregionen nicht mit berührungslosen Systemen für Pkw abzubilden.

Auf der anderen Seite wird vom sogenannten „Snack-Charging“ gesprochen. Man lädt eine halbe Stunde vor dem Supermarkt oder zwei Stunden vor dem Kino und füllt die Batterie bei mehreren Gelegenheiten mit kleineren Ladungen immer wieder nach. Induktive Ladesysteme könnten hier aus rein technischer Sicht ihre Anwendung finden. Für Besitzer von Pkw mit 500 km Reichweite und einer Ladestation daheim ist dies jedoch nicht vonnöten. Ob Bordstein-Parker Snack-Charging bevorzugen würden oder lieber einmal die Woche zur DC-Schnellladestation fahren, ist schwer einzuschätzen.

Das wohl wahrscheinlichste Szenario bildet eine Kombination aus induktivem Laden zu Hause oder am Arbeitsplatz für den täglichen Bedarf und dem vereinzelten DC-Schnellladen bei längeren Reisen. Sollte das berührungslose Laden dennoch den Weg in den öffentlichen Raum schaffen, sind zwei Dinge erforderlich: Zum einen ein ebenerdiger Einbau der Bodenspule als Anforderung der Betreiber und zum anderen eine abgeschlossene Standardisierung um Interoperabilität zwischen Systemen verschiedener Hersteller zu gewährleisten.

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