Elektromobilität

Fraunhofer ISE verbindet kabelloses mit bidirektionalem Laden

von Manuel Berkel

Kabelloses Laden macht die E-Mobilität bequemer. Wissenschaftler zeigen nun, wie E-Autos so auch noch per bidirektionalem Laden Strom ins Netz speisen.

Auf eine Straße aus Pflastersteinen sind zwei gelbe Richtungspfeile gemalt
Keine EInbahnstraße: Forscher arbeiten am bidirektionalen Laden Foto: Shutterstock / Detailfoto

Das erfahren Sie gleich:

  • Wie Elektroautos das Stromnetz unterstützen, wenn sie getankte Energie wieder ins Netz zurückspeisen
  • Warum kabelloses, induktives Laden das Stromspenden wesentlich einfacher macht
  • Was die Fahrer davon haben

Bidirektionales Laden gegen Windflauten

Wer regelmäßig im Internet surft, kennt das Prinzip: Nicht nur auf den Download kommt es an, sondern auch auf den Upload. Elektroautos können zwar keine Daten ins Stromnetz hochladen, aber Elektrizität aus den Batterien wieder ins Netz zurückgeben. Der Strom kann also in beide Richtungen fließen – bidirektional wie die Fachleute sagen.

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Noch gibt es bidirektionales Laden nur in Japan, doch auch in Deutschland wächst das Interesse. Die gesteigerte Aufmerksamkeit für die Elektromobilität und ein immer größerer Anteil an erneuerbaren Energien sind sicherlich Gründe dafür.

Flauten und Wolken sorgen dafür, dass Windräder und Solaranlagen ihren Strom nur unregelmäßig einspeisen. Genau diese Lücken kann die Energie aus den Akkus von E-Autos füllen. Das funktioniert aber nur dann, wenn die Fahrer ihre Autos auch tatsächlich an eine Ladesäule anschließen. Das tun sie längst nicht an jedem Tag – geschweige denn bei jedem Parken.

Mit kabellosem Laden häufiger ans Stromnetz

Untersuchungen zeigen, dass Elektroautos zu Hause nur in etwa zwei von drei Stunden tatsächlich per Kabel mit der Ladestation verbunden sind. Forscher aus Baden-Württemberg arbeiten deshalb an einer Kombination aus bidirektionalem und kabellosem Laden. So können die Autos Strom auch dann zur Verfügung stellen, wenn die Fahrer kein Kabel in eine Ladestation stecken möchten. Die Ingenieure setzen auf das Komfortbedürfnis der Halter. Und das nicht nur beim täglichen Parken vor dem eigenen Heim.

Es kann keine zukunftsfähige Lösung sein, mit einem dreckigen Kabel hantieren zu müssen.

Projektmanager Tim Schember, GreenIng

"Stellen Sie sich vor, eine Ladesäule steht am Rand einer schlammigen Wiese", sagt Tim Schember vom Ingenieurbüro GreenIng. "Es kann keine zukunftsfähige Lösung sein, mit einem dreckigen Kabel hantieren zu müssen." Im Forschungsprojekt BiLawE entwickelt Schember mit dem Zulieferer Bosch und dem Fraunhofer Instituten in Freiburg und Stuttgart deshalb ein weltweit wahrscheinlich einzigartiges System für induktives Laden, mit dem Strom auch ins Netz zurückfließen kann. Die Fahrer könnten dann eines Tages Geld dafür bekommen, dass sie mit ihrem Fahrstrom das Netz stabilisieren, wenn Solaranlagen und Windräder gerade einen Gang runterschalten.

Zwei Herausforderungen warten auf die Forscher:

1. Der Platz im Auto für zusätzliche Elektronik ist begrenzt

2. Induktives Laden funktioniert bisher nur im Schneckentempo

Die ersten käuflichen Systeme für Elektroautos, bei denen Strom nur in eine Richtung fließt, haben Ladeleistungen von unter 4 kW. Der Prototyp, den die Forscher aus dem Südwesten demnächst in Betrieb nehmen, kommt mit 11 kW dagegen in den Bereich einer heutigen Normalladesäule oder Wallbox.
Am Rechner simulieren die Entwickler auch ein System mit 22 kW. Von Schnellladesäulen mit Leistungen von 50 bis 350 kW ist kabelloses Laden aber noch weit entfernt.

Drei große Strommasten vor einem Morgen- oder Abendhimmel.
Elektroautos sollen auch Strom ans Netz abgeben. Foto: CC0: Unsplash/Fré Sonneveld

Längere Lebensdauer für Akkus

Besonders stolz ist Schember auf eine neu entwickelte Lösung, mit der das Projektteam die Abwärme abführt, die durch die Verluste beim induktiven Laden entsteht. “Wir kommen ohne zusätzliche Schnittstellen im Fahrzeug aus und müssen weder an die Lüftung noch an die Wasserkühlung ran”, sagt der Ingenieur.

Updates

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Allerdings gibt es Befürchtungen, dass das häufigere Entladen der Akkus beim bidirektionalen Laden die Lebensdauer der Batterien verkürzen könnte. Die Datenlage ist in diesem Punkt aber nicht einheitlich:

  • Tesla-Fahrer in den Niederlanden und Belgien wollen bei einer Umfrage festgestellt haben, dass die Akkus nach über 250.000 gefahrenen Kilometern angeblich weniger als zehn Prozent ihrer Kapazität verloren haben
  • Englische Forscher der Universität Warwick fanden bei Messungen wiederum heraus, dass bidirektionales Laden die Lebensdauer der Akkus sogar leicht verlängern kann. Offenbar kann Stromspenden einen heilsamen Effekt haben

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