Artega: Elektroflitzer vom Fraunhofer Institut lädt beim Fahren

24 Milliarden Liter Benzin und 20 Milliarden Liter Diesel. So hoch schätzt das Umweltbundesamt (UBA) den Treibstoffverbrauch deutscher Autos in diesem Jahr ein. Hinzu kommt Kraftstoff, der von Nutzfahrzeugen wie LKWs verbrannt wird. Pläne, diese Metallmassen künftig mit Strom anzutreiben scheinen von vorneherein zum Scheitern verurteilt. Zu gewaltig scheint die Herausforderung, jedes Elektroauto mit ausreichend Ladestrom zu versorgen. Das Fraunhofer Institut stellte jedoch kürzlich eine innovative Idee vor, die das Problem lösen könnte. Das Zauberwort heißt induktives Laden.

Das Versuchsauto Aterga1. Bild: Fraunhofer IFAM

Der Artega enthält das Ladesystem der Zukunft

Forscher vom Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen haben zusammen mit Konsortialpartnern einen Sportwagen namens Artega Elektromotor entwickelt. Alter Hut, mag man denken. Aber der Artega zieht den für die Fahrt benötigten Strom in der Bewegung induktiv aus der Straße. Laut den Wissenschaftlern des Fraunhofer Instituts lässt sich die Methode auch auf den Massenmarkt übertragen.

Der Artega soll verdeutlichen, dass die Methode nicht nur theoretisch, sondern auch in der Praxis funktioniert. Und statt eines drögen Elektro-Familienvans hat sich das Team um Professor Matthias Busse für einen schnittigen Sportwagen entschieden. Zwei radnahe E-Maschinen mit 312 KW Leistung (424 PS) treiben den Artega an. Die Ladevorrichtung in Form einer Sekundärspule sitzt am Unterboden des Wagens.

Innovativer Einsatz einer bekannten Technologie

Das Prinzip des induktiven – also kabellosen – Ladens ist keineswegs neu. Es lässt sich auf den Briten Michael Faraday sowie ins 19. Jahrhundert zurückführen. Induktives Laden kommt unter anderem bei elektrischen Zahnbürsten zum Einsatz, aber auch Smartphones und Smartwatches können inzwischen ohne Kabel geladen werden. Induktive Ladevorgänge funktionieren über zwei Spulen. Die primäre Spule erzeugt durch Strom ein Magnetfeld, mit dem in der Sekundärspule ohne Berührung Strom induziert und abgenommen werden kann. Induktives Laden kommt auch bei diversen Elektrofahrzeugen bereits zum Einsatz. Mit dem Artega haben sich die Forscher jedoch etwas Neues einfallen lassen.

Statt wie bisher die Ladefunktion so umzusetzen, dass der Wagen im Stand lädt, indem er beispielsweise über einer Primärspule geparkt wird, lässt sich die 38 Kilowattstunden fassende Batterie des Artegas auch während der Fahrt laden. Die dazu benötigten Primärspulen sind im Asphalt der Straße versenkt.

Eine teure Vision

Um ihre Erfindung zu testen, haben die Wissenschaftler im Emsland eine 25 Meter lange Teststrecke gebaut, auf der sie den Wagen mit 30 km/h fahren ließen. Die verbauten Spulen schalten sich jeweils für mehrere Millisekunden ein, wenn der Wagen genau über ihnen ist. So wandert das Magnetfeld sozusagen mit dem Wagen, was eine sehr exakt arbeitende Steuersoftware erforderlich macht.

Die Ladeleistung der Spulen in der Fahrbahn beträgt 30 Kilowatt. Um den Wagen eine Geschwindigkeit von 130 km/h halten zu lassen, sind 10–15 Kilowatt erforderlich. Daher würde die Batterie des Wagens auch bei dieser Geschwindigkeit geladen werden.

Mit dem Konzept ließe sich der komplette Straßenverkehr auf Elektromotoren umstellen, inklusive des Schwerlastverkehrs. “in 40-Tonner könnte so die Kasseler Berge hochfahren und auf der Bergabfahrt über die Bremsenergierückgewinnung Strom in die Straße zurückspeisen”, so Professor Busse.

Die Technik würde kleinere Batteriekapazitäten erlauben, da nur wenig Reserve in den Fahrzeugen nötig wäre. Hinzu kommt, dass die Induktionsspulen in der Fahrbahn auch als Führungsspur für automatisiertes Fahren genutzt werden könnten.

Das zumindest ist die Vision des Teams um Prof. Busse. Auch wenn die Kosten für eine deutschlandweite Umsetzung des Systems unbekannt sind, lässt sich sicher sagen, dass diese Vision nicht billig wäre. Auf der anderen Seite: Im laufenden Jahr werden deutsche Autofahrer 60 Milliarden Euro für Kraftstoff ausgeben, und dabei handelt es sich nur um privaten Straßenverkehr. Mehr als 50 Prozent dieser 60 Milliarden fließen in die Staatskasse.

Abgesehen von den Kosten gibt es aber noch andere Probleme: Fahrzeuge für den Schwerlastverkehr brauchen stärkere Methoden, was in höherem Energiebedarf und somit auch einer höheren benötigten Ladekapazität resultiert. Außerdem würde eine deutschlandweite Umsetzung nicht ausreichen. Wer möchte schließlich ein Auto, dem der Saft ausgeht, sobald es die Grenzen zu den europäischen Nachbarn überschreitet.

Dennoch hat das Fraunhofer Institut ein mehr als interessantes Konzept entwickelt, das deutlich zeigt, was im Bereich Fahrzeugtechnik in Zukunft denkbar sein wird.