Strom tanken mal anders

01.07.2021

Für den Erfolg der Elektromobilität ist die Ladeinfrastruktur von entscheidender Bedeutung. Neben herkömmlichen Säulen und Schnelladesystemen kommt die neueste Generation von Ladetechnologien in kreativem Gewand daher. Hier stellen wir die innovativsten Lösungen vor.

Ein flächendeckendes Netz an Ladesäulen ist ein gewichtiges Argument, sich ein E-Auto zuzulegen. Doch in Deutschland fehlt immer noch ausreichend Ladeinfrastruktur entlang der Autobahnen, auf dem Land und in Ballungsgebieten. Im März 2021 gab es 20.000 öffentliche oder teilöffentliche Ladepunkte – immerhin ein Zuwachs von rund 10 Prozent innerhalb eines Jahres, und auch im privaten Sektor werden dank staatlicher Förderung zahlreiche Lademöglichkeiten installiert. Doch für eine bessere und komfortablere Infrastruktur sprießen neben herkömmlichen Ladestationen immer mehr alternative Ideen aus dem Boden – eine Auswahl.

Von der grauen zur smarten Maus

Sie sind grau, stehen am Straßenrand, manchmal fallen sie auch durch illegale Veranstaltungsplakate auf, die nach und nach abfallen: Die rund 380.000 Verteilerkästen der Telekom. Jeder dieser Kästen verfügt über eine Stromversorgung, eine Batteriepufferung und eine digitale Messstelle. Aus ihnen könnten künftig Ladestationen für E-Autos werden. Insgesamt kommen nach Angaben der Telekom-Tochter Comfortcharge etwa 12.000 Verteiler in Betracht. Pro Ladestelle können zwei Fahrzeuge mit jeweils 11 kW versorgt werden. Je nach Fahrzeugtyp kann damit innerhalb einer Stunde genug Strom für eine Reichweite von 50 bis 75 Kilometern getankt werden. Die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur würde zusätzliche Ladesäulen im Stadtbild obsolet machen.

Zukunftsvision: Der mobile Laderoboter von Volkswagen soll jeden Parkplatz schnell und einfach elektrifizieren sowie vollkommen autonom agieren. Quelle: Volkswagen AG

Laderoboter zu Ihren Diensten

Der Tankwart feiert seit einiger Zeit ein Revival – aber droht ihm bald Konkurrenz durch den Laderoboter? Wie wäre es, wenn der Fahrer sein Elektro-Fahrzeug parkt und die Ladesäule einfach zu ihm kommt – im Parkhaus oder öffentlichen Parkplatz in der Stadt. Diese Vision verfolgt Volkswagen mit seinem Ladekonzept, bei dem ein Roboter vollkommen autonom einen beweglichen Energiespeicher zum Wagen bringt, die Ladeklappe öffnet, den Stecker anschließt und am Ende wieder entkoppelt – ohne Menschenhand. Für die Umfelderkennung und Ladevorgang ist der Tankroboter ausgestattet mit Kameras, Laserscannern und Ultraschallsensoren. Gestartet wird der Roboter einfach via App oder Car-to-X-Kommunikation. Während des Ladevorgangs mit bis zu 50 kW kümmert sich der mobile Helfer unterdessen um das Laden weiterer Fahrzeuge.

Vor zwei Jahren hatte VW gemeinsam mit dem Augsburger Robotikspezialisten Kuka den Prototypen von CarLa präsentiert, einen mobilen Ladeassistenten. Daraus ist eine Lösung für die heimische Garage entstanden: Der fest an der Wand installierte Roboterarm von carla_connect kann den Ladegang an jedem x-beliebigen Elektro- oder Plug-in-Hybridfahrzeugmodell vollautonom oder per Knopfdruck ausführen. Der Cobot verfügt über ein Kamerasystem zur intelligenten Positionserfassung des Ladeinlets und gewährleistet dadurch maximale Präzision beim Steckprozess. Die allererste Alternative zum Kabelsalat kam aber von Tesla. 2015 sorgte ein autonomer Roboterschlauch für Furore, der sich wie eine Schlange auf die Ladebuchse eines Tesla Model S zubewegte und den Tankvorgang startete. Das Konzept verschwand wieder in der Schublade. Die Publicity war Elon Musk aber sicher.

„Der mobile Laderoboter kann eine Revolution auslösen. Denn mit ihm bringen wir die Ladeinfrastruktur einfach zum Auto und nicht umgekehrt. Wir elektrifizieren damit auf einen Schlag ohne aufwändige infrastrukturelle Einzelmaßnahmen nahezu jeden Parkplatz.“

Mark Möller, Entwicklungschef der Volkswagen Group Components

Aus Laternen werden Ladesäulen

Das Start-up Ubitricity hat für Straßenlaternen eine Steckdose entwickelt, die nach eigenen Angaben in eine bestehende Laterne eingebaut werden kann. Kostenpunkt rund 1.000 Euro. Eine herkömmliche E-Ladesäule dagegen kostet im Schnitt bis zu 15.000 Euro. Ubitricity hat in den Londoner Stadtbezirk Kensington und Chelsea inzwischen 300 solcher Ladepunkte errichtet. Für die Abrechnung der Ladeleistung wurde ein mobiler Stromzähler entwickelt, der im Ladekabel integriert ist. Der Nutzer muss nur einen Mobilstromvertrag mit einem Anbieter seiner Wahl abschließen. Das Projekt verzögert sich allerdings. Neben Problemen mit den Masten zur Anbringung ist die Netzleistung der Laternen teilweise nicht ausreichend für Elektrofahrzeuge.

Bildquelle: Ubitricity

Mobiler Schnellader für E-Autos

Temporäre Stromtankstellen, die funktionieren wie die Powerbank fürs Smartphone? Volkswagen hat in Kooperation mit dem Energiekonzern E.ON eine mobile Schnellladesäule entwickelt, die wie nach dem Powerbank-Prinzip funktioniert und nichts anderes ist als ein Akku in XXL-Format. An der großen Ladesäule können zwei Elektrofahrzeuge mit bis zu 150 kW gleichzeitig ihre Batterie wieder aufladen. Damit der in der Ladesäule verbaute Akku immer ausreichend Kapazität besitzt, wird er von einem herkömmlichen Stromanschluss gespeist. Perspektivisch sollen auch Second-Life-Batterien aus Elektroautos verbaut werden. Der Vorteil: Ein Anschluss ans Mittelspannungsnetz und damit verbundene Tiefbauarbeiten sind nicht nötig. Notfalls können die Ladestationen sogar per Lkw transportiert, geladen und zurückgebracht werden. Etwa an abgelegenen Orten, wo bislang kein Betankungsnetz für Elektrofahrzeugen verfügbar ist. Schon in diesem Jahr soll die ersten sogenannten Drive Booster an Autobahnen zum Einsatz kommen.

© eTree

Der "Ladebaum" – Akku auf vier Rädern

Der Grundgedanke von eTree: Anstatt dass E-Auto-Fahrer eine Ladesäule suchen, soll sie zum Kunden kommen. Beispielsweise während eines Theaterbesuchs oder eines Stadtbummels. Per App wird die Position an den Anbieter geschickt, und der kommt mit einem seiner – natürlich – elektrischen Fahrzeuge direkt zum Auto. In den Transportern sind nach aktuellem Stand zwei Akkumodule mit insgesamt 200 kW eingebaut, an denen zwei Autos gleichzeitig laden können. Als Besitzer des zu ladenden Autos muss man nur die Ladeklappe vorher öffnen. Abgerechnet wird kilowattstundengenau per App. 2022 soll eTree starten, die „Auslieferung“ der Stroms soll dann über Franchisenehmer wie Taxiunternehmen, Energieversorger oder Parkhausbesitzer geschehen. Denn auch für Letztere könnte sich das System lohnen: Statt nämlich überall Wallboxen anzubringen, könnten sie eTree bedarfsgerecht einsetzen, wo Strom auch wirklich benötigt wird.

Bildquelle: AFC Energy

Wasserstoff bringt Elektroauto zum Summen

Ladesäulen und heimische Wallboxen für Elektroautos haben eins gemeinsam: Sie sind abhängig vom Stromnetz. Damit ist nicht immer ökologischer Strom garantiert. Und bei Blackouts ist das Aufladen schlichtweg nicht möglich. AFC Energy aus Großbritannien hat nach mehr als zehn Jahren Entwicklungszeit die erste Ladesäule der Welt präsentiert, die unabhängig vom Stromnetz funktioniert und stattdessen per Wasserstoff-Brennstoffzelle versorgt wird. Ein Wechselrichter übertrag die von der Brennstoffzelle erzeugte Energie auf ein Ladegerät und steht schließlich als Strom dem Elektroauto zur Verfügung. Das System unter dem Namen H-Power EV Charger und passt einen Standardcontainer. Zwischen zwei und hundert Ladepunkte können pro Standort zur Verfügung stehen. Das modulare System kann mit allen EV-Ladestandards verwendet werden und beinhaltet einen Vorratstank für Wasserstoff.

Königsdisziplin induktives Laden

Das sogenannte induktive Ladeverfahren kommt bei parkenden Autos in der Garage zum Einsatz und ist aus dem Alltag schon länger bekannt, etwa bei elektrischen Zahnbürsten oder Mobiltelefonen. Übertragen auf die Elektromobilität sind sowohl auf dem Parkplatz oder eine Parkbucht als auch im Auto Spulen eingebaut, durch die Strom fließt und die so ein magnetisches Feld erzeugen. Bringt man die beiden Spulen im richtigen Abstand zusammen, fließt Strom und der Akku im Fahrzeug wird geladen. Zusammen mit den Ingenieuren von BMW realisierte der Zulieferer Brusa den ersten Serienstart für kabelloses Laden. Das Schweizer Unternehmen plant nun die zweite Generation, bei der die Nutzer mit derselben Bodenplatte in verschiedenen Bodenfreiheiten und mit verschiedenen Ladekapazitäten laden können. Continental hat schon vor einiger Zeit ein eigenes System entwickelt. Dabei hilft dem Fahrer eine Mikronavigationslösung: Schon während der Annäherung an einen Parkplatz mit induktiver Ladestation läuft die Kommunikation zwischen Wagen und Ladestation ab. Das Fahrzeug meldet automatisch, wann die richtige Position erreicht ist und der Ladevorgang beginnen kann.

Im Fahren Strom tanken

Die ultimative Entwicklungsstufe bleibt das dynamische Laden. Elektroautos können dort während der Fahrt mit Strom versorgt werden, nervige Tankstopps entfallen und die Batterien der Fahrzeuge könnten angesichts des permanenten Nachschubs deutlich kleiner ausgelegt werden. Das israelische Unternehmen ElectReon hat einen Renault Zoe erfolgreich während der Fahrt induktiv geladen. Hierfür wurde ein 20 Meter langer Streckenabschnitt mit in die Fahrbahn eingelassenen Spulen ausgestattet. Kupferleitungen werden dabei wenige Zentimeter unter den Asphalt gelegt, bevor die Straßendecke wieder geschlossen wird. Spezielle Maschinen kommen dafür zum Einsatz. Der induktive Empfänger am Fahrzeug lässt sich ebenfalls nachrüsten. Ladestationen direkt an den Straßen sollen damit überflüssig werden, zudem soll das System viel kleinere Batterien ermöglichen. Die Resultate des Testlaufs sind wichtig mit Blick auf ein groß angelegtes öffentlich-privates Projekt in Schweden. Dort soll mit der Technik von ElectReon eine 1,6 Kilometer lange Strecke realisiert werden – konkret zwischen dem Flughafen und dem Zentrum der Stadt Visby an der Westküste der schwedischen Ostseeinsel Gotland.

(Aufmacherfoto: © Volkswagen)

Die IAA MOBILITY wandelt sich von einer reinen Autoshow zur internationalen Mobilitätsplattform mit vier Säulen: Dem Summit, der Conference, der „Blue Lane“ und dem innerstädtischen Open Space. Unter dem Motto „What will move us next“ steht sie für die digitale und klimaneutrale Mobilität der Zukunft. Vom 7. bis 12. September 2021 kommen die Auto-, Fahrrad- und Tech-Industrie auf der IAA MOBILITY in München zusammen.