Die angewandte Forschung in der Zuse-Gemeinschaft versucht, Autofahren weniger umweltschädlich zu machen. Elektrische Fahrzeuge und elektronische Fahrassistenzsysteme seien die Zukunft.

 

Für autonome Fahrzeuge sollte auch das Aufladen ohne menschlichen Eingriff möglich sein. An solchen Projekten arbeiten Forschende des Instituts für Automation und Kommunikation (Ifak) im Verbundprojekt Feedbaccar. Kabelloses Auf- und Entladen von E-Pkw, das induktive bidirektionale Laden, ist eines der Ziele. Damit sollen Elektrofahrzeuge nicht nur selbsttätig laden, sondern auch als flexible Speicher die Energiewende unterstützen.

„Wir konnten zeigen, dass nicht nur das kabellose automatische Laden von E-Pkw, sondern auch das Zurückspeisen von Batteriestrom aus solchen Fahrzeugen ins Stromnetz technisch problemlos möglich ist“, erklärt Ifak-Projektleiter Axel Hoppe. Die Projektpartner testeten die vollautomatische Aufladung der Batterie und die Rückspeisung von Ladestrom ins Stromnetz − auch aus der Ferne.

„Mit der Unterstützung durch Funklösungen wie WLAN oder zukünftig auch 5G konnten wir dies optimal lösen“, erläutert Hoppe. Die Untersuchungen wurden mit einer bidirektionalen induktiven Ladefunktion bis 11 kW durchgeführt, die im Laufe des Projekts in das Fahrzeug integriert wurde. „Sowohl die Hochvolt- als auch die Kommunikationsinfrastruktur spielten dabei gut zusammen“, berichtet Hoppe. Projektpartner des Ifak waren der Autohersteller Audi, der Zulieferer Zollner Elektronik und der Energievermarkter E2M.

Mehr als 90 % Systemwirkungsgrad

Anders als häufig angenommen ist das kabellose Laden annähernd ebenso effektiv wie ein herkömmliches Aufladen mit Ladekabel, denn es werden Systemwirkungsgrade vom Netzanschluss bis zur Batterie von mehr als 90 % erreicht. Erzielt werden konnten die hohen Wirkungsgrade durch die von den Projektpartnern entwickelten interoperablen Spulensysteme als Basis für die effektive Energieübertragung.

Im Projektverlauf testeten die Forscher verschiedene Spulentypen und -anordnungen, um zu einer Beurteilung der jeweiligen Vorzüge zu kommen, so hinsichtlich der Einhaltung internationaler Standards, des Platzbedarfs, des thermischen und elektrischen Verhaltens sowie des Wirkungsgrads. Die Auswahl eines geeigneten Spulensystems sei dabei stark abhängig vom Fahrzeugtyp und von den äußeren Anforderungen an den Wagen, so das Ergebnis.
 
Fahrzeug als Netzreserve

Wenn die Wagen geparkt sind, könnten sie durch die automatische Netzverbindung bare Münze am Strommarkt machen. Im Projekt, gefördert vom Bundesumweltministerium, wurde allerdings deutlich, dass die aktuellen Spielregeln am Strommarkt noch nicht reichen, um einer Vielzahl von Minieinspeisern, wie es E-Autos wären, eine preislich interessante und bürokratiearme Chance zu geben.

So sieht der Energiedienstleister E2M in seinem Abschlussbericht zum Projekt gegenwärtig keine ökonomisch tragfähige Geschäftsmodelllösung für Einzelkunden oder Energiedienstleister. Faktoren sind einerseits das zu geringe Erlöspotenzial und andererseits notwendige Investitionen in Hardwarekomponenten. Attraktiv für Eigenheimbesitzer sei dagegen schon, mithilfe einer Photovoltaikanlage auf dem Dach den Anteil des selbst verbrauchten Solarstroms von 34 auf 72 % zu erhöhen, indem die Autobatterie optimal genutzt wurde.

Solaranlage auf vier Rädern verlängert Reichweite

Eine fahrende Solaranlage ist hingegen die Grundidee im Forschungsprojekt Street, an dem das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) maßgeblich beteiligt ist. Entwickelt wurde ein Kleinlaster mit Solarstrommodulen auf dem Dach und an der Seitenverkleidung auf einer Gesamtfläche von 15 Quadratmetern. Den von den Spezialmodulen produzierten Strom kann das E-Lieferfahrzeug direkt verwenden. Damit könnte selbst unter den meteorologischen Bedingungen von Niedersachsen die jährliche Reichweite um rund 5.200 Kilometer verlängert werden.

Deutlich mehr wäre in südlicheren Regionen möglich. „Autonomes Fahren heißt bekanntlich fahrerlos. Doch lässt es sich im übertragenen Sinne auch als größere Unabhängigkeit verstehen. Die erreichen wir mit dem Street-Demonstrator schon heute“, sagt Projektkoordinator Prof. Robby Peibst. „Institute der Zuse-Gemeinschaft arbeiten erfolgreich an technischen Lösungen, um Autos in den Strommarkt zu integrieren und ihren Klimagasausstoß zu verringern“, erklärt der Geschäftsführer der Zuse-Gemeinschaft, Klaus Jansen.