Das Prinzip ist von elektrischen Zahnbürsten oder Rasierapparaten bekannt: das Laden von Akkus ohne Kabel. Das Zauberwort heißt Induktion.
Künftig könnten Elektrofahrzeuge und Fahrzeuge mit Plug-in-Hybridantrieb ihre Akkus auch ohne Drahtverbindung laden. Das berührungslose Aufladen von Batterien hat enorme Vorteile: Es ist sicherer, da der Fahrer nicht bei Wind und Wetter direkt mit einem Kabel in Kontakt kommt. Zudem ist es komfortabler, kostengünstiger und ermöglicht, die Traktionsbatterien auch während kurzer Stopps, beispielsweise an Bushaltestellen, an Ampeln oder an Taxiständen, zu laden. Weiter lassen sich die Ladestationen nahezu unsichtbar in jede Umgebung integrieren.
Die Technik basiert auf der transformatorischen Kopplung
Beim induktiven Laden wird Strom kontaktlos, das heißt ohne Steckverbindungen, elektrische Kontakte oder Kabel, zwischen der Ladestation und der Fahrzeugbatterie übertragen. Die Technik basiert auf der sogenannten transformatorischen Kopplung. Im Unterschied zu einem konventionellen Ladegerät sind Primär- und Sekundärseite mechanisch voneinander getrennt. Die Energie wird als magnetisches Wechselfeld übertragen.
Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: Einer über einen Einspeisekonverter mit dem Stromnetz verbundenen Primärspule und einer im Fahrzeug integrierten Abnehmerspule. Zum Laden wird das Fahrzeug, sprich die Abnehmerspule, in den Bereich der Primärspule gebracht. Der Abstand beträgt dabei nur wenige Zentimeter. Beim Laden teilt sich die Induktivität in den Bereich auf, der mit dem Gegenfeld der anderen Spule verkettet ist und dem verbleibenden Rest, der Streuinduktivität. Da in der Streuinduktivität Spannungsabfall und Blindleistung entstehen, gilt es, diesen Anteil so gering wie möglich zu halten.
Das Magnetfeld baut sich zwischen den Spulen auf
In der Praxis bedeutet dies, dass die beiden Spulen möglichst deckungsgleich und in geringem Abstand zueinander positioniert sein sollten. Das Magnetfeld baut sich allerdings nur in einem begrenzten Raum zwischen den Spulen auf. Die bisher bestehenden Systeme sollen alle den international empfohlenen Grenzwert von 6,25 Mikro-Tesla für magnetische Felder unterschreiten und die Nutzer somit keinen gesundheitlichen Risiken im und um das Fahrzeug herum aussetzen. Bewegt sich das Fahrzeug während des Ladens, registriert dies eine Positionserkennung und der Ladevorgang wird per Kommunikationseinheit gestoppt.
Ein System für induktives Laden im öffentlichen Nahverkehr hat der Hersteller für Energie- und Datenübertragung Conductix-Wampfler aus Weil am Rhein entwickelt. Die sogenannte Inductive-Power-Transfer-Technologie (IPT) ist seit rund zehn Jahren bei insgesamt 30 Stadtbussen im Einsatz, die in Genua und Turin unterwegs sind.
Die Blei-Gel-Batterien
Der Strom wird von Primärspulen in der Fahrbahndecke der Haltestellen zu den in den Unterboden der Elektrobusse integrierten Sekundärspulen übertragen. Beim Laden der Blei-Gel-Batterien nähern sich die Abnehmerspulen bis auf 40 Millimeter den Ladespulen. Laut Conductix-Wampfler sollen so bis zu 95 Prozent der aus dem Netz entnommenen Energie in die Akkus wandern. Während die italienischen Betreiber AMT und GTT die Batterien nachts im Depot vollladen, werden tagsüber, während die Fahrgäste ein- und aussteigen, je nach Bedarf zwischen 10 und 15 Prozent an entsprechend ausgerüsteten Haltestellen nachgeladen.
Den Ladevorgang überwacht der Fahrer über einen Monitor im Cockpit. Das Zwischenladen im Tagesverlauf sorgt so für ausreichend Reichweite. In Turin fahren die Busse insgesamt 200 Kilometer am Tag. Dabei kann die gespeicherte Energie auf ein Minimum begrenzt werden. Laut Hersteller lässt sich die Batteriekapazität um bis zu 75 Prozent reduzieren. Mit der IPT-Technologie sind inzwischen auch Elektrobusse in Lörrach, im schweizerischen Luzern, im niederländischen Utrecht sowie in Los Angeles und Chattanooga in den Vereinigten Staaten ausgerüstet.
