E-Autos kabellos aufladen: So funktioniert das Aufladen per Induktion

Das amerikanische Normungsinstitut SAE International, vergleichbar mit dem Deutschen Institut für Normung (DIN), hat das Mahle-System kürzlich zur globalen Standardlösung für kabelloses Laden bestimmt. Denn genau dieser Standard zum berührungsfreien Aufladen hat für eine Verbreitung des Verfahrens lange gefehlt. Insider sprechen von einer "Killer-Applikation".

Mit dem System zur berührungs- und störungsfreien kabellosen Energieübertragung beim Parken hat Mahle eine nach eigenen Angaben zehn Jahre klaffende Lücke geschlossen. Der Stuttgarter Konzern hat sich insbesondere mit Komponenten für Verbrennungsmotoren einen Namen gemacht, glänzte in jüngster Zeit aber auch mit Innovationen im Bereich der Elektromobilität. Die SAE-Entscheidung dürfte die Verbreitung des Systems deutlich beflügeln. Mahle will der Industrie für die Nutzung eine Lizenz zur Verfügung stellen.

Bei diesem Induktionssystem – die Details sind streng geheim – nutzen Auto und Bodenplatte das Induktionsfeld als Nachrichtenträger, um die exakte Positionierung zu gewährleisten. Die Kommunikationsdaten "reiten" gleichsam auf dem Magnetfeld. Die SAE-Jury überzeugte, wie einfach und reibungslos das Verfahren funktioniert. Das Mahle-System entstand in Zusammenarbeit mit dem Siemens-Konzern, der die Bodenplatte beisteuert, und Witricity, einem US-Spezialisten für induktives Laden.

Bereits bei der Annäherung stellen Auto und Ladepunkt eine Funkverbindung her, tauschen darüber Navigationsdaten aus und unterstützen den Fahrer durch Hinweise im Display beim Manövrieren. "Es geht so einfach und schnell wie Einparken per Assistent", sagt ein Mahle-Mitarbeiter. Das Laden startet anschließend automatisch – übrigens auch dann, wenn Schnee oder Laub die Bodenplatte bedecken.

In der ersten Version wird der Strom von der Bodenplatte zur Empfängerplatte unter dem Elektroauto mit elf Kilowatt fließen – das entspricht der Ladeleistung einer normalen Wallbox. Der Wirkungsgrad soll ungefähr 92 Prozent betragen, damit sind – je nach Fahrzeugtyp – die Ladeverluste vergleichbar mit denen, die durch das Kabel an einer 11-kW-Wallbox entstehen. Zu einem späteren Zeitpunkt soll die doppelte Ladeleistung von 22 kW induktiv übertragen werden.

Kabelloses Laden, das das Mahle-System unkompliziert möglich macht, ist ein wichtiger Aspekt beim autonomen Fahren. Der Zusammenhang ist das "Valet Parking". Der Begriff stammt aus den USA, damit war ursprünglich der Parkservice von Hotelpersonal gemeint, die gegen ein Trinkgeld das Auto eines Gastes abstellten. Heute wird damit das selbstständige Parken des Autos in Parkhaus oder Tiefgarage gemeint. Man steigt aus und gibt der Elektronik im Fahrzeug per Smartphone-App den Park-Auftrag. Den Rest erledigt das Elektroauto autonom.

Dieses automatisierte Valet Parking erfüllt bereits den Level 4 "hochautomatisiertes Fahren" beim autonomen Fahren. Ende 2022 wurde in Deutschland ein System genehmigt, das der Zulieferer Bosch gemeinsam mit Mercedes unter dem Namen "Intelligent Park Pilot" in S-Klasse, EQS und der E-Klasse anbietet.

"Mittelfristig wird induktives Laden kommen", sagt Dr. Harald Straky von Mahle. Man arbeite bereits mit Autoherstellern zusammen. Nach seiner Einschätzung könnten die ersten Elektroautos mit der Induktions-Ladetechnik schon in drei bis vier Jahren auf den Markt kommen. Denn: "Wo man in der Vergangenheit auf Kabel verzichten konnte, hat man das getan."

An eine Möglichkeit zur Nachrüstung bereits existierender Elektroautos oder elektrischer Gebrauchtwagen wird vorläufig nicht gedacht. Es wäre aber nach Angaben von Mahle problemlos möglich.

Ein weiteres Problem ist das Thema Ladeverlust. Denn ein Teil des Stroms geht beim Laden verloren, auch beim Laden an der Wallbox. Bislang wurde beim induktiven Laden mit massiven Ladeverlusten gerechnet, fanden Forscher von der Forschungsstiftung Strom und Mobilkommunikation (FSM) aus der Schweiz im Rahmen einer Studie heraus. Die Experten von Mahle haben eigenen Angaben zufolge auch dieses Problem gelöst, der Ladeverlust liegt nur zwischen einem und 1,5 Prozent über dem Verlust durch Ladekabel.

Induktionsschleifen in der Fahrbahn als weiteres System des berührungsfreien Ladens sind noch deutlich weiter von der Marktreife entfernt, haben aber eigene, bestechende Vorteile. Dabei sind in die Fahrbahn eingelassene Spulen in der Erprobung. Die hätten den Vorteil, dass Autos während der Fahrt aufgeladen werden könnten. In Europa und Amerika gibt es bereits mehrere Teststrecken, auf denen mit Induktionsspulen in der Fahrbahn quasi auf der Durchreise Strom in den Akku gezogen wird. Eine Teststrecke wird von dem internationalen Autokonzern Stellantis betrieben.

In Norddeutschland wird induktives Laden während der Fahrt ebenfalls getestet: Wissenschaftler der TU Braunschweig forschen bei "eCharge" gemeinsam mit Partnern aus der Autoindustrie, dem Verkehrswegebau und der Energie-Infrastruktur. Das Projekt soll ein System hervorbringen, das in den Asphalt integrierte Induktionsmodule nutzt. Beim Neubau oder der Erneuerung eines Streckenabschnitts werden in ca. zehn Zentimeter Tiefe elektrische Ladespulen in den Asphalt eingefügt. Sie würden mit Steuereinheiten am Straßenrand verkabelt.

Die Steuereinheiten bekommen vom E-Auto über das Modul in der Straße Bedarf nach Strom gemeldet – und schalten so das Laden frei und auch wieder ab. Bei erfolgreichem Abschluss der Forschung könnten beispielsweise auf der Autobahn jeweils 25 Kilometer lange Ladekorridore entstehen, die auf der Strecke eine um rund 20 Prozent größere Reichweite ermöglichen.