Kabelloses Laden: Projekt LISA4CL entwickelt induktives Ladesystem für E-Fahrzeuge

Die Technische Universität Braunschweig hat im Verbund mit Partnern ein stationäres induktives Ladesystem aufgebaut und umfangreich getestet. Installiert wurde das System am NFF. Genutzt wird es vom Gebäudemanagement der TU Braunschweig, das das induktive Laden in ihrem Betriebsablauf integriert hat.

Im Forschungsprojekt LISA4CL haben zwei Institute der Technischen Universität Braunschweig und die INTIS GmbH ein stationäres induktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge entwickelt, das eine Ladeleistung von 22 kW bietet. Am elenia Institut für Hochspannungstechnik und Energiesysteme und am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IMAB) der TU Braunschweig erfolgten Komponententests für die induktive Ladetechnologie. Bei der INTIS GmbH wurde das induktive Ladesystem aufgebaut und ein Erprobungsfahrzeug der leichten Nutzfahrzeugklasse modifiziert. Im Anschluss daran wurde das Gesamtsystem zur Vorbereitung für die Feldtests in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig umfangreich erprobt. Dies beinhaltete sowohl Systemfunktions- als auch Sicherheitstests zur Gewährleistung der Praxistauglichkeit.

Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) förderte das Projekt LISA4CL im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität für vier Jahre mit rund 1,6 Millionen Euro bis März 2024. Für die Durchführung des Projekts erhielt die TU Braunschweig über 1,3 Millionen Euro, aufgeteilt auf das elenia Institut für Hochspannungstechnik und Energiesysteme und das Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IMAB). Neben dem Projektpartner INTIS GmbH waren Fairsenden, die Berliner Agentur für Elektromobilität eMO und VW Nutzfahrzeuge assoziierte Partner. Als Projektträger fungierte PtJ (Projektträger Jülich). Die Umsetzung der Förderrichtlinie wurde von der NOW GmbH (Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie) begleitet.

Daniela Kluckert, Parlamentarische Staatssekretärin beim Bundesminister für Digitales und Verkehr: „Das Forschungs- und Entwicklungsvorhaben LISA4CL eröffnet die Möglichkeit, das kabellose Laden, das bereits bei Mobiltelefonen zum Alltag gehört, nun auch für Elektrofahrzeuge in der City-Logistik zu nutzen. Insbesondere für die Barrierefreiheit verspricht das induktive Laden eine erhebliche Erleichterung, da es den Zugang zur Ladeinfrastruktur wesentlich vereinfacht. Das BMDV unterstützt den Technologie- und Innovationstransfer, um die Dekarbonisierung des Verkehrssektors zu beschleunigen und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandortes Deutschland zu unterstützen. Die Förderung von LISA4CL ist Teil dieser Bemühungen.“

Professor Bernd Engel, Institutsleiter des elenia an der TU Braunschweig: „Intelligente Ladekonzepte sind unabdingbar für die Netz- und Systemintegration von Elektrofahrzeugen. Sie ermöglichen einen ökologisch sowie ökonomisch optimierten Betrieb von Elektrofahrzeugflotten.“

In der Feldtestphase kam das induktive Ladesystem zunächst bei Fairsenden in Berlin im innerstädtischen City-Logistik-Betrieb zum Einsatz. Für den Praxisvergleich mit kabelgebundener Ladeinfrastruktur lief bei Fairsenden bereits ein Feldtest mit konduktiven Ladepunkten. In der letzten Phase des Projektes wurde die induktive Ladetechnik am Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (NFF) in Braunschweig installiert. Für die Untersuchung des induktiven Ladens im regelmäßigen Praxiseinsatz nutzt das Gebäudemanagement der TU Braunschweig das Prototypenfahrzeug. Der Betrieb des Ladesystems erfolgt über das Projektende hinaus, um eine Langzeituntersuchung der induktiven Ladetechnik zu ermöglichen.

Zur Technik: Ein induktives Ladesystem besteht aus einer straßen- und einer fahrzeugseitigen Komponente. Mit Hilfe von Magnetspulen wird Energie über einen Luftspalt berührungslos vom Straßenboden zum parkenden Fahrzeug übertragen. Im Fahrzeug wird die elektrische Energie über leistungselektronische Schaltungen in die Hochvoltbatterie gespeist.

Erkenntnisse aus der Entwicklung und Erprobung eines induktiven Ladesystems

• Der Systemwirkungsgrad ist für das entwickelte System durchgehend hoch und wird auch durch ungenaues Parken nicht wesentlich verringert.
• Leichte Nutzfahrzeuge bieten ausreichend Bauraum, um wirkungsgradoptimierte Systeme verbauen zu können. Eine platzsparende Integration des Systems ist in dieser Fahrzeugklasse möglich.
• Für den zukünftigen Serieneinsatz müssen derartige System interoperabel sein. Aus diesem Grund befassen sich aktuell auch Normungsgremien mit induktiven Ladesystemen.

Realbetrieb des induktiven Ladesystems in Feldtests

Mit den Feldtests wurde gezeigt, dass die Technologie des induktiven Ladens im Realbetrieb technisch umsetzbar und funktionsfähig ist. Das induktive Laden wurde sowohl von Fairsenden als auch vom Gebäudemanagement der TU Braunschweig in die jeweiligen Betriebsabläufe eingebunden. Von den Nutzern wurde das System in der Anwendung positiv bewertet. Weiterhin hat sich im bisherigen praktischen Einsatz gezeigt, dass der Wartungsbedarf an der Technik gering ist.

Die aufgenommenen Daten zu den Ladevorgängen im Feldtest in Berlin zeigen, dass das induktive Ladesystem alltäglich genutzt wurde. Es fanden Ladevorgänge über Nacht nach Betriebsende sowie Zwischenladestopps, auch als Gelegenheitsladen bezeichnet, über den Tag verteilt statt. Die induktive Ladetechnik bietet eine einfache und nutzerfreundliche Integration des Gelegenheitsladens. Ladevorgänge können direkt vom Fahrersitz aus nach Ende einer Fahrt gestartet werden. Die dadurch vereinfachte Bedienung zeigt das Potenzial des kontaktlosen Ladens im Hinblick auf die Optimierung von Betriebsabläufen.

Projektwebseite: www.now-gmbh.de/projektfinder/lisa4cl/