Elektromobilität: US-Forscher planen den elektrischen Highway
Mangelnde Reichweite gilt als großes Manko für Elektroautos: Für die täglichen Fahrten zur Arbeit oder in der Stadt reicht eine Akkuladung. Aber was ist mit dem Ausflug aufs Land am Wochenende oder dem Urlaub? Es gibt verschiedene Konzepte, dieses Problem zu umgehen: Das US-Unternehmen Better Place etwa setzt auf Akkuwechselstationen , an denen der Fahrer einen leeren Akku gegen einen vollen tauscht. Machen wir doch lieber gleich die Straße zum Energiespender, schlagen dagegen Wissenschaftler der Stanford Universität vor.
Fahren und laden
"Unsere Vision ist, dass man auf einem beliebigen Highway fährt und dabei gleich das Auto auflädt" , erklärt Shanhui Fan, gibt aber zu, dass dafür das gesamte Fernstraßennetz umkrempelt werden müsste. Denn die Stanford-Wissenschaftler wollen die Straßen mit einem drahtlosen Ladesystem ausstatten, schreiben sie im Fachmagazin Applied Physics Letter(öffnet im neuen Fenster) .
Sie wollen jedoch nicht - wie die meisten drahtlosen Stromübertragungssysteme - die magnetische Induktion einsetzen. Stattdessen soll der elektrische Strom per magnetischer Resonanz übertragen werden. Dazu werden zwei Kupferspulen so eingestellt, dass sie auf der gleichen Frequenz schwingen. Der Sender wird an eine Stromquelle angeschlossen und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses wiederum bringt die zweite Spule zum Schwingen. Auf diese Weise wird elektrische Energie vom Sender und Empfänger übertragen.
Bei Gleichklang Strom
Vorteil dieser Technik sei, dass nur Strom übertragen wird, wenn zwei Spulen auf der gleichen Frequenz schwingen. Auf Objekte mit einer anderen Frequenz habe das System keinen Einfluss, sagt Fan. Der Chiphersteller Intel hat vor einigen Jahren mit dieser Technik experimentiert . Fujitsu hat 2010 ein Ladegerät für Mobiltelefone vorgestellt, das mit Magnetresonanz arbeitet.
Ausgangspunkt für die Stanford-Forscher war aber die Arbeit von Kollegen des Massachusetts Institute of Technology . Die haben bereits ein stationäres Ladesystem mit dieser Technik entwickelt, das 3 Kilowatt überträgt. Sie vermarkten es über ein eigenes Unternehmen.
Nur als Computersimulation
Um Autos während der Fahrt laden zu können, muss das System aber leistungsfähiger sein. Fan und seine Kollegen haben also eine Möglichkeit ersonnen, wie sie das System so weiterentwickeln können, dass es 10 Kilowatt über eine Entfernung von knapp zwei Metern überträgt. Im Computermodell klappt das auch. Die Forscher um Fan wollen als nächstes eine Laboranlage bauen, um das System auch in der Praxis zu testen. Zum Patent angemeldet haben sie es vorsichtshalber schon mal.
Sollte sich das System bewähren, könnten in Zukunft Resonanzspulen in US-Fernstraßen eingelassen werden. Die Elektroautos bekämen eine Empfängerspule, und so wären elektrische Überlandfahrten kein Problem mehr.
Drei Prozent Verlust
Die Effizienz des Systems liegt nach Angaben der Forscher bei 97 Prozent. Das bedeutet, bei der drahtlosen Übertragung gehen drei Prozent der elektrischen Energie verloren. Es müsse sichergestellt werden, sagt Sven Beiker, Leiter des Center for Automotive Research at Stanford(öffnet im neuen Fenster) (CARS), dass diese drei Prozent in Form von Wärme verlorengingen und nicht als Strahlung, die Insassen des Autos, deren elektronische Geräte oder die Autoelektronik schädige.
Die Stanford-Forscher sind nicht die ersten, die auf die Idee kommen, die Straße zur drahtlosen Ladestation umzufunktionieren. Der japanische Automobilhersteller Nissan etwa hat 2009 eine solches Konzept vorgestellt. Auch BMW und Siemens haben ein solches System entwickelt. Beide nutzen statt der magnetischen Resonanz die magnetische Induktion.