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Fahren mit induktiver Energieübertragung

Ist induktive Energieübertragung auch im Schienen- und Straßenverkehr nutzbar? Wissenschaftler vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik am Karlsruher Institut für Technologie wollen dies nun erforschen. Die Technik könnte langfristig Oberleitungen ersetzen - das soll unter anderem eine höhere Flexibilität der Fahrzeuge im Stadtverkehr ermöglichen. Zudem soll diese Technik von Straßenbahnen auf andere Fahrzeuge wie Busse oder auch Elektroautos übertragen werden.

Straßenbahnen beziehen ihre elektrische Energie bisher über den Stromabnehmer, also über eine Vorrichtung an Fahrzeugen, die elektrische Energie von der Oberleitung zu den elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs führt, erläutert das KIT. Wind, Regen oder Schnee könnten die Funktion der Oberleitungsanlagen beeinträchtigen. "Der Nachteil dieser Methode ist, dass die Verbindungen durch die Reibung hohen mechanischen Belastungen und hohem Verschleiß ausgesetzt sind", erklärt Professor Peter Gratzfeld, einer der Leiter des Instituts für Fahrzeugsystemtechnik.

So sucht die Forschergruppe um Gratzfeld neue Wege, um die Straßenbahnen mit der notwendigen elektrischen Energie zu versorgen. In Versuchen habe bereits nachgewiesen werden können, dass die induktive Übertragung von mehr als 100 Kilowatt Leistung technisch funktioniere. Diese Leistung könne sowohl während eines Fahrzeughalts als auch während der Fahrt übertragen werden. Die induktive Energieübertragung erfolgt dabei nach den Gesetzen der elektromagnetischen Induktion über zwei Spulen, erklärt das Institut: Eine Spule (Primärspule) werde zwischen den Schienen verlegt, die zweite Spule (Sekundärspule) an der Fahrzeugunterseite angebracht. An den Spulen entstehe durch die Änderung des magnetischen Flusses eine elektrische Spannung. Die Energieübertragung zwischen beiden Spulen funktioniert kontaktlos - somit kann es an der Schnittstelle nicht zu einem Verschleiß durch Reibung kommen, heißt es aus Karlsruhe.

Ziel der Forschungsgruppe ist, wie das KIT verrät, die Technik der induktiven Energieübertragung von Straßenbahnen zudem auch auf andere Fahrzeuge zu übertragen. "Busse stellen die einfachste Möglichkeit dar, da sie sich im Stadtgebiet auf festen Routen bewegen, das heißt, die Fahrzeuge könnten an den Haltestellen während des Passagierwechsels oder während der Fahrt wieder aufgeladen werden", erklärt Peter Gratzfeld. Doch sogar auf Elektroautos sei die Technik künftig übertragbar: Da Autofahrer ihren Pkw durchschnittlich eine Stunde am Tag bewegten, böten sich beispielsweise Parkplätze als Ladestation an.

Die Wissenschaftler berücksichtigen dabei auch den Schutz von Menschen und Tieren vor elektromagnetischen Feldern, wie das Institut betont. Ziel sei, in den Bereichen, die für Personen in Fahrzeugnähe zugänglich sind, trotz hoher Übertragungsleistungen die Grenzwerte einzuhalten. Dies werde durch speziell entwickelte Spulengeometrien erreicht. Außerdem stelle die Hard- und Software sicher, dass sich die Primärspule nur einschaltet, wenn sich ein Fahrzeug über ihr befindet.

Ihre Expertise bringen die Wissenschaftler vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik in verschiedene Projekte ein: Ansätze, die den Themenbereich öffentlicher Personennahverkehr betreffen, bearbeiten sie zusammen mit der Firma Bombardier Transportation. Fragen zum Einsatz der induktiven Energieübertragung bei Pkw sind Teil des durch das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg geförderten Projekts Bipol (Berührungsloses, induktives und positionstolerantes Ladekonzept für elektrisch angetriebene Fahrzeuge).
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