Die Telekommunikationsbranche hat es vorgemacht: Der Schritt vom Festnetztelefon zum schnurlosen Telefon war eine Revolution und vereinfachte den Alltag der Nutzer, da sie seitdem an keine Telefonbuchse mehr gebunden sind.
Ein paar Jahre später war es möglich, durch kabellosen Datentransfer über einen WLAN-Router im Internet zu surfen und inzwischen lässt sich sogar der Laptop ohne Kabel mit dem Fernseher verbinden. Nun stehen wir vor der nächsten Revolution: Kontaktlose Energieübertragung. Sie ist in unterschiedlichen Bereichen einsetzbar, denn das Smartphone lässt sich ebenso kabellos laden wie ein Elektrofahrzeug. Eine der erfolgversprechendsten Technologien dafür ist Magnetic-Resonance. In der Praxis einfach angewendet, sind die technischen Hintergründe auf den ersten Blick nicht einfach zu durchschauen. Daher ist es wichtig, sich mit der Funktionsweise von Magnetic-Resonance genau auseinanderzusetzen und mit immer wieder auftauchenden Vorurteilen aufzuräumen.
Vorurteil #1: Alle kontaktlosen Ladesysteme funktionieren gleich
Es greift zu kurz, zu behaupten, die Technologien aller kontaktlosen Ladesysteme würden auf ein und demselben Prinzip beruhen. Die erste Generation induktiver Ladesysteme hat den Nachteil, dass ein direkter Kontakt zwischen dem Gerät, das geladen werden soll und der Ladestation nötig ist. Auch die Leistung der Ladegeräte ist beschränkt. Sie reicht, um ein Mobiltelefon oder eine elektrische Zahnbürste zu laden. Auch Technologie die Funkwellen zur Energieübertragung nutzt, brachte nicht den gewünschten Durchbruch. Die Ladesysteme wurden zwar leistungsstärker und es ließen sich damit größere Distanzen überbrücken, doch alles auf Kosten der Effizienz. Die Magnetic-Resonance-Technologie überwindet nicht nur räumliche Abstände und erlaubt so mehr Bewegungsfreiheit, sondern überträgt Energie nahezu ohne Verluste sogar durch Materialien wie Beton, Holz, Metall oder Granit. Das System ist so aufgebaut, dass ein Sender und ein Empfänger kontaktlos über Magnetfelder in Verbindung stehen. Die Energie wird genau dann übertragen, wenn die Eigenfrequenzen von Sender- und Empfängersystem annähernd gleich sind.
Vorurteil #2: Die übertragene Leistung bei Magnetic-Resonance reicht nur, um Handys und Laptops zu laden.
Es ist richtig, dass sich mit bestimmten Technologien wie beispielsweise der Funkwellen-Technologie nur Handys, Wearables und Laptops laden lassen. Doch Magnetic-Resonance kann mehr. Die Leistungsübertragung ist skalierbar und 11 kW sind kein Problem. Daher lassen sich auch ohne weiteres die Energiereserven eines Elektroautos wieder auffrischen oder die elektrochemischen Speicher eines Industrieroboters füllen. Mit einem Wirkungsgrad von 94 % steht die Technologie dabei Ladestationen mit Netzstecker in nichts nach. Magnetic-Resonance ist sogar für dynamisches Laden während der Fahrt geeignet. Das Ladesystem lässt sich unter den Fahrbahnbelag integrieren und kann so – ohne Einbußen bei der Effizienz – fahrende Autos mit Strom versorgen.
Vorurteil #3: Magnetic-Resonance ist nur ein Konzept auf dem Papier
Sowohl im Bereich der Unterhaltungselektronik als auch im Automobilsektor werden bereits Standards für kontaktlose Ladesysteme gesetzt. Die AirFuel Alliance schreibt beispielsweise vor, dass die Energieübertragung zur Ladung von Elektrogeräten bei 6,78 MHz zu erfolgen hat. Die „Society for Automotive Engineers“ (SAE) entwickelt dagegen gerade den Standard SAE J2954™. Dieser soll sicherstellen, dass alle Fahrzeuge unabhängig vom Hersteller problemlos Energie aus dem Netz beziehen können. Die wichtigsten technischen Elemente dazu stehen seit Beginn des Jahres fest. Die Ladeleistung der getesteten Systeme beträgt 3,7 kW und 7,7 kW. Gleichzeitig ist die Technologie sowohl bei den Zulieferern als auch bei den Automobilherstellern ein Thema. General Motors, Toyota und Nissan arbeiten an Ladesystemen auf Basis der Magnetic-Resonance. Außerdem hat WiTricity bereits Lizenzverträge mit Delphi, TDK, IHI und BRUSA bekannt gegeben.
Vorurteil #4: Magnetic-Resonance ist umständlich zu handhaben
WiTricity ist es ein großes Anliegen, dass die Fahrzeugbesitzer in doppelter Hinsicht profitieren: Von einer effizienten Leistungsübertragung und einer einfachen Bedienung des Ladesystems im Alltag. Auf dem Boden installierte Ladeplatten, etwa in der heimischen Garage, laden ein Elektrofahrzeug, ohne dass der Fahrer selbst aktiv werden muss. Er parkt einfach das Auto über der Ladeplatte. Die Felder der Ladeplatte und der Fahrzeugplatte am Unterboden des Autos verbinden sich und laden dessen Akkus auf. Sogar 25 Zentimeter Bodenfreiheit lassen sich damit problemlos überbrücken. Da die Technologie Energie auch effizient durch Asphalt, Holz, Granit, Wasser und Beton übertragen kann, lassen sich Ladestationen für Elektrofahrzeuge unter den Straßenbelag verbauen. Dadurch wird sogenanntes „Opportunity Charging“ wesentlich vereinfacht. Denn Laden in der Parkgarage oder auf dem Supermarktparkplatz ist eine willkommene Gelegenheit für den Fahrer, die Batteriespeicher immer wieder aufzufüllen.
Vorurteil #5: Magnetic-Resonance ist gesundheitsgefährdend
Der rasante technologische Fortschritt verändert unsere Lebensgewohnheiten gravierend. Es ist verständlich, dass viele Menschen nicht sofort nachvollziehen können, wie genau eine neue Technik funktioniert und was für Risiken sie birgt. So ist es auch bei Magnetic-Resonance. Es wird immer wieder behauptet, dass es für Menschen ungesund ist, wenn sie elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt sind. Die Aussage ist an sich zwar korrekt, doch gleichzeitig nur die halbe Wahrheit. Daher hat sich die AirFuel Alliance dem Thema angenommen und ist zu dem Schluss gekommen, dass Energieübertragung bei 6,78 MHz sicher erfolgen kann. Kommissionen wie die FCC (FederalCommunication Commission) und die ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) bestätigen das Ergebnis. Der Standard wird in der Praxis schon lange angewendet, da er auch für WLAN-Router und Mobiltelefone – Elektrogeräte, die jeder von uns tagtäglich nutzt – gilt.
Vorurteil #6: Magnetic-Resonance funktioniert nicht bei Geräten mit Metall
Der Einsatz von Magnetic-Resonance-Technologie mit magnetischen Feldern bis zu 6,78 MHz ist unbedenklich, wenn beispielsweise die von ICNIRP festgelegten Grenzwerte für elektromagnetische Felder eingehalten werden. Es ist ein allgemeiner Mythos, dass Magnetic-Resonanz prinzipiell nicht bei Geräten funktioniert, in denen Metall verbaut ist. Das Material blockiert keine elektromagnetisch induzierten Felder und Ströme und heizt es nicht auf. Die Geräte werden durch Magnetic-Resonance auch nicht sperriger oder schwerer, denn die erforderlichen Resonatoren der Sender- und Empfängergeräte können auf dünnen Leiterplatten montiert werden. Den Produktdesignern werden also von technischer Seite her keine Steine in den Weg gelegt. Sie können die Form des Produktes frei gestalten.
Autor: Peter Wambsganß, Director of Business Development AIMM – Europe Region bei WiTricity Corporation
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