Alles für eine saubere Zukunft – kabelloses Aufladen als nächster Schritt

Qualcomm Halo Fahrzeug

Das kollektive Bewusstsein unserer Bevölkerung für ökologische sowie nachhaltige Fragen ist geschärft wie nie zuvor. Um die Zukunft sauberer und grüner zu machen, zählt vor allem Elektromobilität zu den großen Themen unserer Zeit. Das Ladesystem Halo von Qualcomm möchte die Türe zum abgasfreien Verkehr etwas weiter aufstoßen.

Bereits seit vielen Jahrhunderten beschäftigen sich Ingenieure damit, einige der schwierigsten Herausforderungen der menschlichen Gesellschaft zu lösen. Dank des Pioniergeistes, der Vorstellungskraft und jeder Menge harter, unermüdlicher Arbeit haben Ingenieure überall auf der Welt die Entwicklung in den Bereichen Wasser, sanitäre Anlagen, Energie, Bauwesen, Transport und Kommunikation positiv beeinflusst. Aktuell gilt das Augenmerk der Forscher einem der dringendsten Probleme unserer Zeit: der Entwicklung einer nachhaltigen „Stadt der Zukunft“.

Unsere Städte kämpfen bereits heute mit den Folgen der Urbanisierung

Bis 2050 wird für die Weltbevölkerung ein Wachstum von heute 7,2 Milliarden auf bis zu 9,6 Milliarden Menschen prognostiziert. Dieser drastische Anstieg stellt eine besondere Herausforderung für die bebaute Umwelt und die entsprechende Infrastruktur dar und wird die Entwicklung der vorhandenen Transportsysteme und damit letztendlich auch die Gesundheit der Stadtbevölkerung in immer stärkerem Maße beeinflussen.

Gleichzeitig ist eine vermehrte Landflucht zu verzeichnen: Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass bis zum Jahr 2030 rund 60 Prozent aller Menschen in Städten leben werden. Unsere Städte kämpfen bereits heute mit den Folgen der Urbanisierung, wozu auch die ständig zunehmende Schadstoffbelastung unserer Atemluft zählt. Neben dem Anteil an Stickoxiden (NO, NO2) und Feinstaub (PM10, PM2,5) steigt laut einer Studie der University of California in San Diego auch der Kohlendioxid-Anteil (CO2) in der Atmosphäre erstmals in der Geschichte auf durchschnittlich 400 ppm pro Tag.

Als Reaktion auf die alarmierende Entwicklung haben Regierungen weltweit Gesetze zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen erlassen. So sah der Climate Change Act 2008 in Großbritannien bis zum Jahr 2050 eine Reduzierung um mindestens 80 Prozent gegenüber dem Stand von 1990 vor. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen in unterschiedlichen Bereichen verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Der Straßenverkehr bietet hier einige sehr vielversprechende Ansatzpunkte, um die Treibhausgasemissionen erheblich zu reduzieren.

Elektromobilität ist ein Schlüssel zur sauberen Zukunft

Ein Großteil der Luftverschmutzung in unseren Städten ist auf Autoabgase zurückzuführen – genauer gesagt auf die Abgase von Autos mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Diese Motoren setzen bekanntermaßen NO, NO2, Feinstaub, Kohlenmonoxid und CO2 in die Luft frei. Ihnen gilt daher das besondere Augenmerk der Fahrzeugingenieure, die versuchen, die Emissionen unserer Fahrzeuge zu reduzieren.

Elektrofahrzeuge gelten schon seit einiger Zeit als wirkungsvolle Maßnahme, um die Luftverschmutzung durch die Emissionen des Transportsystems zu verringern. Bis vor kurzem lag die Herausforderung der Ingenieure hauptsächlich darin, elektrische Antriebe, Batterien und Leichtbaukarosserien  zu entwickeln. Dies hatte den Hintergrund, dass für die Konkurrenzfähigkeit der Elektrofahrzeuge im Massenmarkt vor allem eine möglichst große Reichweite bei einem gleichzeitig wettbewerbsfähigen Preis eine große Rolle spielten.

Obwohl auf diesem Gebiet bereits einige wichtige Fortschritte erzielt wurden, leidet die Attraktivität der heutigen Elektrofahrzeuge immer noch unter einer vergleichsweise geringen Reichweite, der Notwendigkeit, Batterien häufig aufladen zu müssen, sowie an relativ langen Ladezeiten. Die Autohersteller haben versucht, die Reichweite durch größere Batteriepakete zu steigern. Diesen „Vorteil“ müssen sich die Endverbraucher allerdings durch gesteigerte Anschaffungskosten der hochpreisigen Elektrofahrzeuge teuer erkaufen – und dann natürlich wiederum verlängerte Ladezeiten hinnehmen.

Das Laden spielt eine große Rolle

Ein anderer Ansatzpunkt besteht darin, den heute noch recht komplizierten Ladevorgang zu automatisieren und ihn maßgeblich zu vereinfachen. Beim herkömmlichen Laden muss der Fahrer das Fahrzeug über ein Kabel an eine Ladestation auf dem Bürgersteig oder an einer Wand anschließen. Die Kabel sind oft schwer, unhandlich und verschmutzen schnell. Beim kabellosen Laden hingegen werden die Fahrzeuge einfach über einen Ladepunkt am Boden geparkt und der Ladevorgang erfolgt komplett automatisch.

Das Entwicklungsteam bei Qualcomm sieht im kabellosen Laden („Wireless Electric Vehicle Charging“ oder kurz „WEVC“) eine elegante und zugleich effektive Möglichkeit, elektrische Fahrzeuge schnell und unkompliziert mit Energie zu versorgen – komplett ohne umständliche Ladekabel oder das manuelle Anstöpseln eines Steckers.

WEVC ermöglicht außerdem auch das Aufladen der Elektrofahrzeuge in kürzeren Zeitabständen. Anstatt nur über Nacht oder einmalig zu laden, wie bei der Plug-in-Technologie üblich, ermöglicht WEVC häufiges Laden in kleineren Schritten. Überall, wo entsprechende Ladeinfrastruktur vorhanden ist: in Parklücken, auf der Straße vor Ampeln, im Büro, auf dem Parkplatz des Einkaufszentrums oder vor dem Supermarkt.

Dadurch ist die Energiezufuhr nicht nur einfacher und praktischer für die Fahrer, sondern gibt den Herstellern weitere Flexibilität beim Design von Elektrofahrzeugen: Wird der Schwerpunkt auf eine große Reichweite gelegt, könnten größere Batterien zum Einsatz kommen. Fahrzeuge, die beispielsweise nur in Städten eingesetzt werden, könnten mit kleineren Batterien ausgestattet und dadurch auch zu einem günstigeren Preis angeboten werden.

Wie funktioniert WEVC im Detail?

Im Großen und Ganzen basiert WEVC auf dem bereits im neunzehnten Jahrhundert von Ampere und Faraday entdeckten Prinzip der magnetischen Induktion. Das WEVC-System besteht vereinfacht gesagt aus zwei geschlossenen Drähten, einem im Boden und einem am Fahrzeugunterboden. In der Praxis sind die Spulen im Boden und im Elektrofahrzeug natürlich etwas komplexer aufgebaut, damit sie eine effiziente Übertragung größerer Energiemengen zum Elektrofahrzeug ermöglichen.

Wie bei jeder neuen Technologie, die praxistauglich umgesetzt werden soll, müssen auch hier gewisse Herausforderungen überwunden werden. Die Abmessungen der Fahrzeuge variieren oft sehr stark und die unterschiedlichen Parkplatzanordnungen, die Größe der Parklücken und natürlich auch das individuelle „Einpark-Talent“ der Fahrer erschweren die Vorhersage, wo genau das Fahrzeug innerhalb einer Parklücke idealerweise stehen wird.

Die Technologie von Qualcomm überwindet dieses Problem durch eine Technologie, die einer ungenauen Parkposition  gegenüber äußerst unempfindlich ist. Der Fahrer parkt also sein Elektrofahrzeug wie gewohnt und der Ladevorgang wird automatisch eingeleitet.

Ein neuer Trend in der Elektromobilitätsbranche besteht in den Bemühungen, die Ladezeiten zu verkürzen. In einer neueren Umfrage hat der ADAC festgestellt, dass 54 Prozent der deutschen Autofahrer eine Ladezeit von maximal zwei Stunden akzeptieren würden.

Einfach ausgedrückt: Um die Verbreitung der Elektrofahrzeuge zu fördern, müssen die Ladezeiten noch weiter optimiert werden. Die derzeitige Ladeleistung von 3,3 kW muss hierbei idealerweise auf 6,6 kW oder sogar 20 kW erhöht werden, um die Akkus so schnell laden zu können, dass die Ladezeiten vom Gros der Fahrer noch als akzeptabel betrachtet wird.

Qualcomm Halo Daten

Die Halo-Technologie von Qualcomm ermöglicht dieses schnellere Laden und bietet dazu noch den Vorteil, dass ein einziges Spulensystem am Fahrzeug  die unterschiedlichen Ladeleistungen unterstützt.

In der fernen Zukunft wäre als besonders spannende Entwicklung ein dynamisches Laden von Elektrofahrzeugen (Dynamic EV Charging, DEVC) denkbar. Das Laden „unterwegs“ über in die Straße integrierte DEVC-Technik wäre natürlich die ultimative Möglichkeit zur Reichweitenverlängerung. Die Verbindung von Städten durch Ladespuren, die eine praktisch unbegrenzte Reichweite ermöglichen, würde eines der größten Probleme der Fahrzeugingenieure lösen. Dann wären Elektroautos plötzlich ein vollwertiger Ersatz für herkömmliche Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

Angesichts der weiter wachsenden Bevölkerung in den Ballungszentren wird die Verbesserung der Luftqualität in der Politik, Wirtschaft und bei den Verbrauchern weiterhin ganz oben auf der Agenda stehen. Elektrofahrzeuge stellen eine praxistaugliche Möglichkeit dar, um die wichtigsten Umweltprobleme des Transportsystems der Zukunft zu lösen. Die einfache Bedienbarkeit der WEVC-Technologie ist ein nützliches Element im Werkzeugkasten der Ingenieure beim Bau unserer nachhaltigen „Stadt der Zukunft.“

[Der Autor dieses Artikels ist Thomas Nindl, Director Business Development Qualcomm Germany]

Tags :
  1. Wie funktioniert WEVC im Detail?
    =Die Technologie von Qualcomm überwindet dieses Problem durch eine Technologie

    Aha, soso. Gut dann hätten wir das ja geklärt. Danke für diesen Beitrag.

  2. Mit einem Elektroauto die Umwelt verpesten und sich dabei umweltfreundlich vorkommen… Tolle Technik, aber umweltfreundlich sind Elektroautos ganz und garnicht.

  3. in unserer Stadt. Weil wir die Verbrennung woanders stattfinden lassen und die dort haben dann den Dreck vor der Tür und wir ein saubere Weste. Es gibt einen Begriff dafür: Politik der hohen Schornsteine.

  4. Ich verstehe nicht warum hier behauptet wird Elektroautos verpesten die Umwelt
    Akkuproduktion ist zwar noch nicht das grüne vom ei, aber definitiv ein schritt in die richtige richtung. Wollt ihr weiter Öl verbrennen und immer anfälligere minihubraumkarren bauen? Nein danke. Der Wirkungsgrad bei Verbrennungsmotoren ist im Gegensatz zu e-antrieb unterirdisch.

    Gechwätz wie es gibt keinen Klimawandel und Politik der hohen Schornsteine finde ich sau dumm…

    1. Ein Diesel-Suv ist umweltfreundlicher, als ein vergleichbares Elektroauto. Vielleicht mal informieren, bevor man so große Töne spuckt, wa?

  5. Was sollen denn 400ppm pro tag sein?! Ppm heisst parts per million “puh hans, gestern haste wieder den schnaps mit 50% alkohol pro liter pro stunde ausgepackt”

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