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Induktives Laden Strom im Beton

Straßen: Noch fahren die Autos darüber - werden sie künftig dabei aufgeladen? Quelle: dpa

Ein Münchner Start-up hat elektrisch leitfähigen Beton entwickelt. Der könnte bald helfen, Autos, Busse und Nutzfahrzeuge mit Batterieantrieb schnell und unkompliziert aufzuladen. Sogar während der Fahrt.

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Im Frühsommer wollte Birgit Maier, 41, von München nach Nordhessen fahren. Und zwar mit ihrem E-Auto. Bei Würzburg war der Akku zu 90 Prozent geleert, doch die Ladesäule ließ sich nicht freischalten. Bis zu einer anderen konnte sie mit ihren 40 Kilometern Restreichweite nicht mehr gelangen. Der ADAC schleppte den schicken E-Wagen bayrischer Provenienz schließlich in die nächste Werkstatt, wo der Kfz-Meister ihn an seiner Steckdose lud – nicht ohne über die seiner Meinung nach „eh noch nicht alltagstauglichen Batterieaustos“ zu lästern.

Zwar wächst die Zahl der Ladesäulen rasant, vor allem entlang der Schnellstraßen und Autobahnen. Seit Anfang 2018 hat sich die Zahl der Ladestationen in Deutschland mehr als verdoppelt, von 6800 auf 16.600. Doch die Deutschen fahren im Schnitt nur 37 Kilometer pro Tag mit ihrem Auto; und zwar vorwiegend in der Stadt. Die meiste Zeit, fast 23 Stunden am Tag, parken sie. Und „wer in Hamburg oder München ohne Garage zur Miete wohnt, möchte bestimmt nicht jedes Mal extra rausfahren auf einen Autobahnparkplatz, nur um dort Strom zu tanken, wenn sich der Akku leert“, sagt Stefan Bratzel, Professor am Center for Automotive Management in Bergisch Gladbach.

Fortschritte beim Ladetempo und damit auch bei der Alltagstauglichkeit versprechen sich Beobachter vom so genannten induktiven Laden. Das würde die E-Autos vom lästigen Kabel befreien. Über eine Metall-Spule im Fahrzeugboden und eine weitere Spule in der Erde wird dabei ein Magnetfeld erzeugt, über das der Lade-Strom ins Fahrzeug gelangt – ohne dass die beiden Teile sich berühren. Das funktioniert bereits für Mobiltelefone oder für Tablets. Beim berührungslosen Laden des E-Autos wird das Fahrzeug einfach auf eine Ladespule gestellt, die im Boden verankert ist. Computer im Fahrzeug erkennen das – und starten automatisch den Tankvorgang.

Bisher teuer und anfällig

Schon seit einigen Jahren experimentieren Autoindustrie, Verkehrsbetriebe und Stromversorger mit der Technologie. Einen breiten Durchbruch am Massenmarkt geschafft hat sie bisher aber nicht. „Das lag an einigen Kinderkrankheiten, die nun aber nach und nach behoben werden“, sagt Richard Gould, Manager beim Automobilzulieferer Intis aus dem niedersächsischen Lathen.

Zum Beispiel war die Leistung, die drahtlos übertragen werden kann, bisher auf wenige Kilowatt begrenzt. Auch mussten die beiden Spulen – die im Auto und die im Boden – zentimetergenau übereinander platziert werden. Eine Präzision, die ein menschlicher Fahrer kaum schafft, sodass die Technik auf teilautonome Fahrzeuge begrenzt blieb. Die Spulen waren zudem teuer. Und vor allem anfällig. „Sie bestehen aus einem magnetisierbaren keramischen Material, müssen als kleine Fliesen aneinandergeklebt werden, so dass die Spulen leicht brechen“, sagt Mauricio Esguerra, CEO und Gründer des Münchner Start-ups Magment. Intis hat die Ladeleistungen inzwischen auf 22 Kilowatt (KW) erhöht und experimentiert mit 60 KW. Das würde Ladetempi wie mit einem Kabel ermöglicht.

Vor allem Verkehrsbetriebe interessieren sich für die Technik: Busse fahren im Gegensatz zum privaten Pkw meist die immer selbe Strecke. Und die Disponenten der Betreiber wissen ganz genau, wo ihre Busse wie lange halten oder parken. Mittels induktiven Ladens könnten die Busse also immer einen kleinen Teil Strom nachladen, wenn sie gerade sowieso stehen. Der Lithium-Ionen-Akkutechnik kommt das entgegen, denn die Akkus laden besonders effizient, wenn sie nicht ganz leer gefahren werden, sondern immer nur geringe Strommengen nachladen, dafür aber oft.

„Die E-Mobilität muss vor allem im urbanen Umfeld gefördert werden“

Zum Durchbruch verhelfen könnte dem kabellosen Laden nun eine Idee von Magment-Gründer Esguerra: Er will einfach die Straße magnetisieren, über die die Busse rollen. So würde der teure Einbau der Metallspulen und deren Wartung überflüssig. Die Münchner haben eine Technologie entwickelt und patentiert, die ganz normalen Beton magnetisch macht. „Damit kann der Straßenbelag Strom leiten und zur Geberspule für das induktive Laden werden“, erläutert Esguerra. „Der Beton wird dadurch weder brüchiger noch wesentlich teurer als normaler Beton“, sagt der gebürtige Kolumbianer. Magment mischt dabei Ferritpartikel in den Beton. Diese werden zuvor aus dem Recyclingmaterial der Industrie und Elektronikschrott gewonnen. Lediglich „etwa 35 Prozent mehr als eine handelsübliche Wechselstromschnellladesäule mit Kabel“ koste das Magment-System, so Esguerra.

Das weltweite Umsatzpotenzial für induktives Laden schätzen Marktforscher auf etwa 1,4 Milliarden Euro pro Jahr bis 2025 für Pkw und Busse; aber auch Transportfahrzeuge wie Gabelstapler oder E-Scooter lassen sich mit der Technologie schnell und einfach nachladen. Immer mehr Hersteller statten inzwischen ihre Elektroautos mit Spulen für das induktive Laden aus. Darunter Porsche und VW, dessen neues E-Auto ID.3, der E-Mobilität zum Durchbruch im Massenmarkt verhelfen soll. In München, Peking, Bogotá, Köln und im finnischen Sako betreibt Magment bereits Pilotanlagen. Zudem sei man in „weit fortgeschrittenen Verhandlungen mit den weltweit größten Betonkonzernen.“

Stabiler und günstiger als Oberleitungen

Die Betonspulen können auf oder im Straßenbelag verlegt werden. Die Ladeverluste lägen bei rund drei Prozent, also sogar etwas niedriger als bei kabelgebundenen Ladesäulen, sagt Esguerra. Besonders für die Haltestellen von Elektro-Bussen oder Fabrik- und Lagerhallen (für elektrische Gabelstapler und Lkw) bietet sich das kontaktlose Laden an. Im Vergleich zu anderen Ladesystemen für Bus-Haltestellen sei das Magment-System konkurrenzlos billig, so Esguerra. „Busse brauchen wegen ihres Gewichts und des großen Luftwiderstands ein Vielfaches der Energie eines Elektro-PKW“, so Esguerra, „Schnellladen mit weniger als 150 KW ergibt daher nicht viel Sinn.“ Die Stadt Taufkirchen, südlich von München, habe die verfügbaren Systeme durchkalkuliert und dabei ermittelt, dass das Magment-System mit dem Magnet-Beton nur rund halb so teuer wie die technische Alternative sei, das Laden von oben mit einem Stromabnehmer auf dem Dach der Busse.

„Die E-Mobilität muss vor allem im urbanen Umfeld gefördert werden“, fordert auch Branchenbeobachter Bratzel, „hier ergibt sie am meisten Sinn, weil die heutigen E-Autos die kurzen Strecken auch mit kleineren, günstigen Akkus schon bewerkstelligen und es keine teure Infrastruktur zum Schnell-Laden braucht.“
Noch sind es gerade mal rund 90.000 oder knapp zwei Prozent der insgesamt 47 Millionen deutschen Pkw, die rein elektrisch unterwegs sind. Die heutigen E-Pioniere sind fast alle in irgendeiner Form privilegiert: Entweder haben sie zu Hause eine Garage, in der das Elektroauto bequem nachts lädt, während sie schlummern. Oder sie laden am Arbeitsplatz – oder sie besitzen einen Tesla. Dann können sie unterwegs im firmeneigenen Schnellladenetz auch entlang der europäischen und nordamerikanischen Autobahnen bequem und schnell Strom nachtanken.
Alle anderen müssen unterwegs noch improvisieren. Und blieben dabei auch mal liegen, wie Birgit Maier. Aufladen beim Rollen über den Beton hätte ihr im Sommer einigen Ärger erspart.

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