Elektromobilität US-Forscher planen den elektrischen Highway

Forscher der Stanford Universität haben eine Möglichkeit erdacht zu verhindern, dass Elektroautos auf einer langen Fahrt der Strom ausgeht: Sie wollen die Straße mit Spulen versehen, die per magnetischer Resonanz Strom drahtlos ins Auto übertragen.

Energie aus neuen Quellen
US-Rapper 50 Cent Quelle: dapd
Ergiebiges Schütteln Quelle: Pressebild
Spiel mit Hintersinn Quelle: Screenshot
Straßen-Kraftwerk: Quelle: Screenshot
Baum-Power Quelle: Screenshot
Ewige Tauchfahrt: Quelle: Pressebild
Wind-Tanke Quelle: Screenshot

Mangelnde Reichweite gilt als großes Manko für Elektroautos: Für die täglichen Fahrten zur Arbeit oder in der Stadt reicht eine Akkuladung. Aber was ist mit dem Ausflug aufs Land am Wochenende oder dem Urlaub? Es gibt verschiedene Konzepte, dieses Problem zu umgehen: Das US-Unternehmen Better Place etwa setzt auf Akkuwechselstationen, an denen der Fahrer einen leeren Akku gegen einen vollen tauscht. Machen wir doch lieber gleich die Straße zum Energiespender, schlagen dagegen Wissenschaftler der Stanford Universität vor.

Die großen Probleme der neuen Stromer
Hoher Preis: Für einen Opel Ampera muss der Kunde mindestens 42.900 Euro an Opel überweisen, der Volt von GM ist 950 Euro günstiger. Ein auf konventionelle Spritspar-Technik setzender VW Golf BlueMotion kostet etwa die Hälfte: 21.850 Euro. Bei einem Preis von ungefähr 1,40 Euro pro Liter Diesel belaufen sich die Energiekosten des Golf Blue Motion auf 7,7 Cent pro Kilometer. Die Energiekosten des Ampera sind bei vergleichbaren Fahrleistungen nur 2,7 Cent pro Kilometer geringer, aber in der Anschaffung kostet er 21.050 Euro mehr. Michael Bargende, Leiter des FKFS Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren in Stuttgart bestätigt: „Der Aufpreis für ein Elektroauto liegt bei mindestens 50 Prozent.“ Selbst nach Schätzungen der Industrie werden E-Autos künftig mindestens 4.000 bis 9.000 Euro teurer sein als herkömmliche Wagen. Quelle: obs
Fehlende Infrastruktur: Sie wohnen in einer niederrheinischen Kleinstadt zur Miete und ihr Auto steht auf einem angemieteten Tiefgaragenstellplatz? Dann werden Sie auf Jahre hinaus kein Kandidat für ein Elektrofahrzeug sein, denn zum Aufladen haben Sie weder eine Steckdose in der Garage, noch mögen Sie nachts zum Aufladen ein Verlängerungskabel aus Ihrer Wohnung im zweiten Stock zum Bürgersteig herunterlassen. Solange unklar ist, wer in welchem Umfang ausreichende, gut zugängliche und leicht zu bedienende Strom-Zapfsäulen selbst in der deutschen Provinz aufstellt, wird das Elektroauto eine Randerscheinung bleiben. Siehe: Entwicklung mit Erdgas- oder Autogas betriebener Fahrzeuge! Wer sein Elektroauto an einer öffentlichen Steckdose aufladen will, muss lange suchen. Gerade einmal 10000 öffentliche Ladestationen wurden 2010 in Europa gezählt. Quelle: dpa
Brandgefahr bei Ladekabeln: TÜV-Experten gehen davon aus, dass noch elf Millionen deutsche Haushalte ein Stromnetz aus den 60er-Jahren haben. Mit einer maximalen Absicherung von zwölf Ampere. Ein übliches Serienelektroauto wie der Opel Ampera zieht aber für eine Ladung mehrere Stunden lang rund 16 Ampere Strom wie etwa der Opel Ampera. Einfach die Verlängerungsschnur auszurollen und an der Steckdose aufzuladen, kann also gefährlich werden, da sich Leitungen und Dosen schnell erwärmen können. In einem Test von Eon und TÜV zeigte eine Wärmebildkamera, dass eine Steckdose nach 15 Minuten Ladevorgang 81 Grad Celsius erreichte. Ruth Werhahn, Chefin der E-Mobilität bei Eon: "Wir haben die Versuche abgebrochen." Quelle: dapd
Niedrige Reichweite: Mehr als kurze Fahrten im Stadtverkehr sind mit dem batteriebetriebenen Elektroauto derzeit nicht machbar. Zwischen 100 und 150 Kilometer Reichweite erzielen die Fahrzeuge heutzutage unter besten Bedingungen pro Batterieladung. Allerdings ist der Akku bei Kälte, Hitze, voller Beladung oder hohem Tempo immer schon deutlich früher am Ende. Auf dem Kälteprüfstand des TÜV Süd büßte der Akku eines Elektro-Smart 47 Prozent an Reichweite ein, als die Temperatur von 23 auf Grad sank. Vor allem für die Bewältigung größere Distanzen sind die E-Autos also noch keine Alternative. "Ein Problem sind die Kosten der Batterie und deren Leistungsfähigkeit bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen", sagt auch Ferdinand Dudenhöffer, Autoexperte der Universität Duisburg-Essen. Als Reichweitenverlängerer (Range Extender) kommen aber bereits jetzt zusätzlich kleine konventionell betriebene Motoren zum Einsatz, die während der Fahrt die Batterie wieder aufladen. Quelle: dpa
Späte Amortisierung: Willi Diez vom Institut für Automobilwirtschaft der Hochschule Nürtigen-Geislingen hält Elektroautos aktuell für finanziell nicht wettbewerbsfähig: "Wir rechnen damit, dass in den kommenden Jahren der Strompreis mindestens genauso stark steigen wird wie die Kraftstoffpreise. Damit ist davon auszugehen, dass das Elektroauto von der Kostenseite betrachtet nicht wettbewerbsfähig sein wird." Nach einer Berechnung seines Instituts lohnt sich der Umstieg von einem aktuellen Benziner auf ein Elektroauto, das auf dem heutigen Stand der Technik ist, erst ab einer Fahrleistung von 178.500, bei Dieselmotoren sogar erst bei über 270.000 Kilometern. Quelle: ap
Wettstreit der Systeme: Es ist ein bisschen wie damals, als beim guten alten Videoband VHS, Betamax und Grundigs Video 2000 um die Marktbeherrschung kämpften: Es konnte nur das Format siegen, für das es die meisten Pornos in der Videothek zum Ausleihen gab. Bei den Autos ist die Sache schon jetzt noch viel komplexer: Batterieaustausch per Better Place? Öffentliche oder private Aufladestation? Auto kaufen und Batterie leasen (wie beim Renault Twizy)? So lange diese und andere Fragen ungeklärt sind und deutsche Institutionen wie Stiftung Warentest bzw. der ADAC keine klaren Empfehlungen aussprechen, wird der Kunde sich weiter zurückhalten. Quelle: dapd
Bremsklotz Dienstwagenbesteuerung: Weil Elektrofahrzeuge in den kommenden Jahren gegenüber vergleichbaren konventionellen Fahrzeugen einen höheren Bruttolistenpreis aufweisen, führt die Anwendung der Ein-Prozent-Regel dazu, dass Nutzer elektrischer Dienstwagen einen deutlich höheren geldwerten Vorteil zu versteuern haben – obwohl der Nutzwert wegen der begrenzten Reichweite deutlich eingeschränkt ist.„Dies verhindert die vollständige Erschließung des Marktpotenzials bei gewerblichen Kunden, da sich eine Vielzahl von potenziellen Dienstwagennutzern bei bestehendem finanziellem Nachteil gegen elektrische Fahrzeuge entscheiden wird“, heißt es dazu in dem Zweiten Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität. Quelle: Pressefoto

Fahren und laden

"Unsere Vision ist, dass man auf einem beliebigen Highway fährt und dabei gleich das Auto auflädt", erklärt Shanhui Fan, gibt aber zu, dass dafür das gesamte Fernstraßennetz umkrempelt werden müsste. Denn die Stanford-Wissenschaftler wollen die Straßen mit einem drahtlosen Ladesystem ausstatten, schreiben sie im Fachmagazin Applied Physics Letter.

Sie wollen jedoch nicht - wie die meisten drahtlosen Stromübertragungssysteme - die magnetische Induktion einsetzen. Stattdessen soll der elektrische Strom per magnetischer Resonanz übertragen werden. Dazu werden zwei Kupferspulen so eingestellt, dass sie auf der gleichen Frequenz schwingen. Der Sender wird an eine Stromquelle angeschlossen und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses wiederum bringt die zweite Spule zum Schwingen. Auf diese Weise wird elektrische Energie vom Sender und Empfänger übertragen.

Bei Gleichklang Strom

Vorteil dieser Technik sei, dass nur Strom übertragen wird, wenn zwei Spulen auf der gleichen Frequenz schwingen. Auf Objekte mit einer anderen Frequenz habe das System keinen Einfluss, sagt Fan. Der Chiphersteller Intel hat vor einigen Jahren mit dieser Technik experimentiert. Fujitsu hat 2010 ein Ladegerät für Mobiltelefone vorgestellt, das mit Magnetresonanz arbeitet.

Ausgangspunkt für die Stanford-Forscher war aber die Arbeit von Kollegen des Massachusetts Institute of Technology. Die haben bereits ein stationäres Ladesystem mit dieser Technik entwickelt, das 3 Kilowatt überträgt. Sie vermarkten es über ein eigenes Unternehmen.

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