Uni Stuttgart erforscht kabelloses Laden während der Fahrt

Auf dem Campus der Universität Stuttgart können Elektrofahrzeuge auf einer 20 Meter langen Teststrecke während der Fahrt induktiv geladen werden. Das Projekt ist Teil des MobiLab-Vorhabens „Forschungsstraße: Dynamisches Laden und sichere Energieversorgung“.

Einer Mitteilung der Universität zufolge sind bei dem induktiven Laden auf der Teststrecke Wirkungsgrade von mehr als 90 Prozent realisierbar. Entwickelt wurde die technische Vorrichtung von einem Forschungsteam des Instituts für Elektrische Energiewandlung (IEW) unter der Leitung von Professorin Nejila Parspour. „Mit diesem hohen Wirkungsgrad haben wir einen Meilenstein beim induktiven dynamischen Laden erreicht“, so Parspour. „Wir kennen kein System, das ähnlich effizient ist.“ Neben dem IEW ist auch das Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH) der Universität in das Projekt eingebunden.

Zur Teststrecke selbst machen die Wissenschaftler folgende Eckdaten publik: Der 20 Meter lange Abschnitt befindet sich auf dem Campus Vaihingen und besteht aus 40 einzelnen Spulenelementen mit einer Grundfläche von 50 auf 48 Zentimetern. Der Abstand zwischen dem Fahrzeug und den Spulen auf der Straße beträgt der Mitteilung zufolge 20 Zentimeter. Und: „Die Strecke erkennt die Position des Fahrzeugs über dem Spulensystem automatisch und versorgt nur die relevanten Primärspulen im Boden. Durch die magnetische Kopplung zur sekundärseitigen Spule im Fahrzeug wird Energie übertragen.“

Die übertragene Leistung ist dem Forscherteam zufolge proportional zur sekundärseitigen Spulenfläche. „Bei gleicher Grundfläche von 0,24 Quadratmetern wird unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich eine Leistung von 10 Kilowatt übertragen.“ Insgesamt biete die Teststrecke eine konstante und unterbrechungsfreie Leistungsübertragung während der Fahrt.

In einem nächsten Schritt wollen Projektleiterin Parspour und ihr Team die Technologie bei einem autonom fahrenden Campus-Shuttle der Universität Stuttgart erproben, das derzeit eingelernt wird. Dazu soll die Teststrecke zu einer Forschungsstraße auf dem Campus Vaihingen ausgeweitet werden. Ausgedehnt werden soll das Projekt zudem auf bidirektionales Laden und höhere Leistungsdichten.

Die Teststrecke zum induktiven und dynamischen Laden ist dabei ein Teilprojekt des Reallabors MobiLab. Neben der Thematik des induktiven Ladens während der Fahrt werden in diesem Zuge auch ein autonom fahrender E-Scooter und besagtes autonomes Campus-Shuttle entwickelt.

Die Erprobung von induktivem, dynamischem Laden ist in Deutschland unterdessen nicht völlig neu. In Balingen wird beispielsweise seit einigen Wochen ein Praxistest vorbereitet. Hauptakteur des Pilotprojekts ist ein Shuttle-Bus für die Gartenschau 2023, der seine Fahrzeugbatterie während des Fahrens laden soll. Das auf die induktive Ladung von E-Fahrzeugen spezialisierte israelische Unternehmen ElectReon wird für das Projekt ein zunächst 400 Meter langes Electric Road System (ERS) unter dem Asphalt sowie zwei induktive stationäre Ladestationen einrichten.

In einer späteren Phase des Projekts ist zudem die Ausweitung des entsprechend präparierten Straßenabschnitts auf einen Kilometer geplant. Projektpartner sind neben ElectReon Germany die EnBW, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Stadtwerke Balingen. Das gesamte Vorhaben steht außerdem unter der Trägerschaft des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und firmiert unter dem Titel ELINA (Einsatz dynamischer Ladeinfrastruktur im ÖPNV).
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