Zusammenfassung:
Die Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge entwickelt sich in neue Richtungen. Die japanische Honda Motor Co. entwickelt eine Technologie, die es Elektrofahrzeugen ermöglicht, während der Fahrt drahtlos Strom zu gewinnen. Durch die Integration drahtloser Energieübertragungsgeräte in Straßen können Fahrzeuge ihre Batterien aufladen, ohne anzuhalten oder eine Verbindung zu Ladeleitungen herzustellen, solange sie durch speziell umgebaute Straßenabschnitte fahren. Dieses System eignet sich nicht nur für normale Personenkraftwagen, sondern soll auch auf große Nutzfahrzeuge mit Elektroantrieb angewendet werden, um die Ladewartezeit von Logistiktransportfahrzeugen zu verkürzen.
Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Honda, das Honda Technical Research Institute, gab am 5. Oktober bekannt, dass sie gemeinsam mit den japanischen Unternehmen Taisei Construction Co., Ltd. und Taisei Road Co., Ltd. eine Reihe grundlegender Technologien für dynamische drahtlose Energieübertragungsstraßensysteme entwickelt hat. Das System nutzt die drahtlose Energieübertragungstechnologie mit magnetischer Kopplung und sein englischer Name ist Dynamic Wireless Power Transfer, kurz DWPT. Die drei Unternehmen planen, ab dem Geschäftsjahr 2027 entsprechende Demonstrationstests auf öffentlichen Straßen durchzuführen. Japans Geschäftsjahr 2027 beginnt am 1. April 2027.
Im Gegensatz zur aktuellen Methode, bei der das Fahrzeug an einer Ladesäule parken und Strom über Kabel an die Batterie übertragen muss, installiert das dynamische drahtlose Ladesystem die Stromübertragungsausrüstung innerhalb der Straße und installiert das entsprechende Empfangsgerät an der Unterseite des Fahrzeugs. Wenn ein Fahrzeug einen mit diesem System ausgestatteten Straßenabschnitt durchfährt, realisieren das Sendegerät auf der Straße und das Bordempfangsgerät eine drahtlose Energieübertragung durch Magnetfeldkopplung, und die empfangene Energie wird dann an die Fahrzeugbatterie übertragen.
Das bedeutet, dass die Energieversorgung von Elektrofahrzeugen in Zukunft möglicherweise nicht mehr ausschließlich auf Parkladung beruht. Fährt das Fahrzeug häufig auf Straßen, die mit drahtlosen Stromversorgungsgeräten ausgestattet sind, kann es während der täglichen Fahrt weiterhin einen Teil der elektrischen Energie beziehen und so die Häufigkeit des Parkens zum Aufladen reduzieren. Besonders attraktiv ist diese Technologie für Nutzfahrzeuge, die über einen langen Zeitraum eingesetzt werden müssen und über große Reichweiten verfügen.
Bei diesem System handelt es sich jedoch nicht einfach um ein riesiges kabelloses Ladepad, das unter der Asphaltstraße installiert wird, sondern es besteht aus mehreren Geräten, die miteinander kooperieren.
Das Gesamtsystem umfasst hauptsächlich ein Boden-Gleichstromversorgungssystem, Bodenkomponenten auf der Straße und am Fahrzeugchassis installierte Bordkomponenten. Das Bodenstromversorgungssystem ist für die Bereitstellung elektrischer Energie verantwortlich, die Bodenkomponente in der Straße ist für die Energieübertragung durch die Sendespule verantwortlich und die Bordkomponente ist für den Empfang der elektrischen Energie und deren Abgabe an die Batterie verantwortlich.
Ein wichtiges Merkmal der Honda-Entwicklung ist die Integration des Wechselrichters und der Senderspule in eine einzige straßentaugliche Einheit. Mehrere solcher Einheiten werden über Gleichstromleitungen verbunden, um ein drahtloses Stromversorgungssystem für den Straßenverkehr zu bilden. Nach Angaben von Honda ist dies das erste Mal, dass das Unternehmen eine dynamische drahtlose Energieübertragungseinheit mit dieser Struktur öffentlich vorführt.
Durch die Einführung einer Gleichstromverteilungsstruktur kann das System die Verkabelung innerhalb der Straße vereinfachen und die erforderlichen Komponenten und den Bauaufwand reduzieren. Gleichzeitig kann das Boden-Gleichstromversorgungssystem mit der Sendeeinheit auf der Straße zusammenarbeiten, um eine leistungsstarke drahtlose Energieübertragung mit schnellerer Reaktion und stabilerer Ausgabe zu erreichen.
Auch der Straßenbau ist für die praktische Anwendung dieser Technologie von entscheidender Bedeutung. Wenn das herkömmliche Straßenstromversorgungssystem einen groß angelegten Straßenumbau erfordert, kann es zu Problemen wie hohen Baukosten, langen Verkehrsunterbrechungen und daraus resultierenden Wartungsschwierigkeiten kommen. Daher haben Honda und seine Partner gezielt darüber nachgedacht, wie die Geräte auf bestehenden Straßen installiert werden könnten.
Dem veröffentlichten Entwurf zufolge können Straßenbauarbeiter die vorhandene Straßenoberfläche fräsen, drahtlose Stromversorgungsgeräte in den entstandenen Raum einbetten und dann die Straßenoberfläche durch anschließende Baumaßnahmen wiederherstellen. Das System ergreift auch entsprechende Maßnahmen, um mögliche Unebenheiten in der Straßenoberfläche nach dem Fräsen auszugleichen und so die Anpassungsfähigkeit der Geräteinstallation zu verbessern. Da die Gleichstromverteilungsstruktur die im Straßenabschnitt eingebettete Verkabelung vereinfachen kann, wird erwartet, dass die Installation oder Modernisierung der Ausrüstung in Zukunft im Zusammenhang mit regelmäßigen Straßenrenovierungsprojekten abgeschlossen wird.
Ein weiterer Schwerpunkt dieses Systems ist seine Anpassungsfähigkeit an große Nutzfahrzeuge mit Elektroantrieb. Honda hofft, den praktischen Einsatz der dynamischen kabellosen Ladetechnologie zunächst in den Bereichen Logistik und Transport vorantreiben zu können, da die Betriebseffizienz von Frachtfahrzeugen häufig direkt mit der Ladezeit zusammenhängt.
Bei gewöhnlichen Privatautos darf das Fahrzeug nur mehrere Dutzend Kilometer pro Tag zurücklegen, und das Parken zum Aufladen in der Nacht oder das Aufladen an öffentlichen Ladestationen kann in der Regel den Bedarf decken. Doch bei Langstrecken-Güterfahrzeugen wirken sich häufige Ladestopps negativ auf die Transporteffizienz aus. Wenn drahtlose Stromversorgungsgeräte auf Autobahnen oder Güterfernleitungen eingesetzt werden können, haben Lkw die Möglichkeit, während der Fahrt kontinuierlich Strom aufzufüllen, wodurch die Zeit zum Aufladen verkürzt wird.
Darüber hinaus können Automobilhersteller in Zukunft möglicherweise die für Fahrzeuge erforderliche Batteriekapazität neu bewerten, wenn Fahrzeuge auf einem Teil der Straße weiterhin mit Strom versorgt werden können. Bei Nutzfahrzeugen, die auf festen Routen verkehren, ist es unter Umständen nicht erforderlich, sich für die gesamte Fahrt vollständig auf Batterien mit großer Kapazität zu verlassen, wenn entlang der Route zuverlässige drahtlose Stromversorgungsmöglichkeiten vorhanden sind. Ob dieses Modell jedoch die Fahrzeugkosten tatsächlich senken kann, hängt immer noch von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Straßenabdeckung, der Übertragungseffizienz, den Ausrüstungsinvestitionen und den Fahrzeugbetriebsmethoden.
Honda ist nicht das erste Unternehmen, das dynamisches kabelloses Laden auf der Straße erforscht. In den letzten Jahren sind in Europa, den USA und anderswo mehrere ähnliche Projekte entstanden, bei denen Forscher und Unternehmen versuchen, drahtlose Energieübertragungsgeräte auf oder unter Straßenoberflächen zu installieren.
In Frankreich arbeitete Electreon mit dem Autobahnbetreiber VINCI zusammen, um ein eingebettetes drahtloses Ladesystem auf einem etwa 1,5 Kilometer langen Autobahnabschnitt in der Nähe von Paris zu testen. Zu den am Test teilnehmenden Fahrzeugen zählen Lkw, Transporter, Pkw und Busse. Erste Testberichte deuten darauf hin, dass die Spitzenübertragungsleistung des Systems 300 Kilowatt übersteigt.
Detroit in den Vereinigten Staaten hat auch öffentliche Straßen gebaut, die mit kabelloser Ladetechnologie ausgestattet sind, und der Automobilhersteller Stellantis hat ein induktives kabelloses Ladesystem auf einer speziellen Teststraße in Italien getestet. Auch das Vereinigte Königreich hat sich mit Lösungen für elektrische Autobahnen beschäftigt und hofft, die Reichweite von Elektrofahrzeugen durch Stromversorgungseinrichtungen entlang der Strecke zu verbessern.
Diese Projekte zeigen, dass das kabellose Laden im Straßenverkehr nicht nur eine Idee ist, die sich noch im Konzeptstadium befindet, sondern dass verwandte Technologien in unterschiedlichem Umfang in die tatsächliche Erprobung eingetreten sind. Allerdings sind die Gerätestruktur, die Übertragungsleistung und die Betriebsumgebung, die in verschiedenen Projekten verwendet werden, unterschiedlich, sodass die Testergebnisse nicht direkt mit allen drahtlosen Straßenladesystemen gleichwertig sein können, die das gleiche Niveau erreichen.
Honda wird als nächstes auch in eine größere Testphase eintreten. Nach dem vom Unternehmen angekündigten Plan werden die Partner in der zweiten Hälfte des Jahres 2026 einen speziellen Testabschnitt bauen, um die Leistungsübertragungsleistung, die Gerätesicherheit und die Langzeithaltbarkeit des Systems zu bewerten.
Zu den Testinhalten gehören die Kontrolle elektromagnetischer Feldlecks, die strukturelle Zuverlässigkeit von in die Straße eingebauten Geräten und die Frage, ob das System nach wiederholten Kollisionen mit Fahrzeugen weiterhin normal funktionieren kann. Bei der Haltbarkeitsprüfung werden Testbedingungen verwendet, die einer Million Radlasten entsprechen, mit einer Referenzlast von 49 kN auf ein einzelnes Rad. Forscher werden dies nutzen, um zu bewerten, ob die Ausrüstung auch dann noch einen stabilen Betrieb aufrechterhält, wenn sie über einen längeren Zeitraum dem Gewicht des Fahrzeugs und den Auswirkungen der Straßenbetriebsumgebung ausgesetzt ist.
Bei auf Straßen installierten Elektrogeräten ist die langfristige Tragfähigkeit ein nicht zu vernachlässigendes Problem. Straßen müssen wiederholtem Rollen von Fahrzeugen, Temperaturschwankungen, Regenfällen und anderen Umweltfaktoren standhalten, und eingebettete drahtlose Stromversorgungseinheiten müssen nicht nur strukturelle Festigkeit gewährleisten, sondern auch eine stabile Stromübertragungsleistung aufrechterhalten. Wenn die Ausrüstung beschädigt wird, kann dies nicht nur Auswirkungen auf die Stromversorgung haben, sondern auch die Kosten für die Straßeninstandhaltung erhöhen.
Auch die elektromagnetische Sicherheit muss streng überprüft werden. Beim kabellosen Laden werden Magnetfelder zur Energieübertragung eingesetzt. Daher muss das System die Verteilung elektromagnetischer Felder auf der Straße steuern und deren potenzielle Auswirkungen auf Fahrzeuge, Verkehrsteilnehmer und umliegende Geräte bewerten. Erst wenn Aspekte wie Stromversorgungsleistung, strukturelle Haltbarkeit und elektromagnetische Sicherheit überprüft werden, kann die Technologie in ein breiteres Spektrum öffentlicher Straßenanwendungen Einzug halten.
In Folgetests wird außerdem bewertet, ob das System eine maximale Stromübertragungsleistung von 150 Kilowatt erreichen kann und ob das Fahrzeug auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zuverlässig Strom empfangen kann. Bei diesem Leistungsniveau handelt es sich um einen Zielwert, den Honda weiter verifizieren will, und er bedeutet nicht, dass nachgewiesen wurde, dass das Fahrzeug unter allen Straßenbedingungen kontinuierlich 150 Kilowatt kabellose Ladeleistung erhalten kann.
Zusätzlich zur gemeinsamen Forschung und Entwicklung zwischen Honda, Daisei Construction und Daisei Road planen die drei Unternehmen auch die Teilnahme am „Tateyama-Projekt“, das von der japanischen East Japan Expressway Corporation gefördert wird. Das Projekt plant, ab dem japanischen Geschäftsjahr 2027 Demonstrationstests der dynamischen drahtlosen Energieübertragungstechnologie auf dem Tateyama Expressway in der Präfektur Chiba durchzuführen.
Honda plant außerdem, relevante Forschungs- und Entwicklungsergebnisse auf mehreren Branchenveranstaltungen vorzustellen, darunter auf der Japan Mobility Show Bizweek, die im Oktober 2026 in der Präfektur Chiba, Japan, stattfinden wird, und auf dem International Intelligent Transportation System World Congress 2026, der vom 19. bis 23. Oktober in Gangneung, Südkorea, stattfinden wird.
Obwohl die technischen Aussichten Aufmerksamkeit erregt haben, stößt das kabellose Laden im Straßenverkehr immer noch auf viele praktische Probleme, bevor es wirklich in großem Maßstab kommerziell eingesetzt werden kann.
Das erste sind die Baukosten. Im Vergleich zu herkömmlichen Ladesäulen erfordert das dynamische kabellose Laden nicht nur die Ausstattung von Fahrzeugen mit speziellen Empfangsgeräten, sondern auch die Verlegung von Sendegeräten auf der Straße, den Anschluss von Stromversorgungsleitungen und den Aufbau entsprechender Stromsteuerungssysteme. Sollen Fahrzeuge im Langstreckenverkehr weiterhin mit elektrischer Energie versorgt werden, muss ein erheblicher Teil der Straße umgebaut werden, und die Anfangsinvestitionen können beträchtlich sein.
Der zweite Punkt ist die Effizienz der Energieübertragung. Bei der drahtlosen Energieübertragung geht zwangsläufig Energie verloren, und Faktoren wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Abstand zwischen den Spulen und die Anordnung der Straßenausrüstung können den tatsächlichen Übertragungseffekt beeinflussen. Auch wenn das System eine höhere Spitzenleistung erreichen kann, heißt das nicht, dass das Fahrzeug während des gesamten Fahrvorgangs stabil mit dieser Leistung laden kann.
Das dritte Problem ist die Infrastrukturabdeckung. Wenn nur wenige Straßenabschnitte mit drahtloser Stromversorgung ausgestattet sind, ist das Fahrzeug für die Bewältigung anderer Straßenabschnitte dennoch auf Batterien angewiesen. Daher kann dynamisches kabelloses Laden die Art und Weise, wie Fahrzeuge Energie auffüllen, nur dann erheblich verändern, wenn auf Güterfernleitungen, Autobahnen oder anderen stark befahrenen Straßen ein ausreichend kontinuierliches Stromversorgungsnetz aufgebaut wird.
Schließlich muss auch das Betriebsmodell angesprochen werden. Straßenbau, Geräteinstallation, Wartung und Stromversorgung erfordern alle Kapitalinvestitionen. Ob diese Kosten in Zukunft von der Regierung, Autobahnbetreibern, Logistikunternehmen oder Energieunternehmen getragen werden und wie Fahrzeugnutzer für den Strom bezahlen, den sie beziehen, wird sich auf die Wirtschaftlichkeit dieser Technologie auswirken.
Aus Sicht der Anwendungsszenarien könnte dynamisches kabelloses Laden zunächst im Bereich Logistik und Transport mit Festnetz- und Hochfrequenzbetrieb eine Rolle spielen. Verglichen mit einer umfassenden Sanierung aller Straßen kann es einfacher sein, eine stabile Nachfrage zu generieren und die Infrastrukturauslastung zu verbessern, indem der Einsatz von Ausrüstung in stark befahrenen Güterverkehrskorridoren, in der Nähe von Logistikzentren oder auf Abschnitten, die häufig von großen Nutzfahrzeugen befahren werden, priorisiert wird.
Honda hat weder einen formellen Zeitplan für die Kommerzialisierung dieses Systems bekannt gegeben, noch hat es die spezifischen Kosten und die endgültige Energieübertragungseffizienz genannt, die für einen Einsatz in großem Maßstab erforderlich sind. Daher ist es in dieser Phase eher geeignet, es als ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt zu betrachten, das die grundlegende Technologieentwicklung abgeschlossen hat und kurz vor dem Eintritt in die weitere Verifizierungsphase steht, als als eine ausgereifte Ladelösung, die kurz vor der vollständigen Verbreitung steht.
Wenn nachfolgende Tests beweisen können, dass das System über eine zuverlässige hohe Leistungsabgabe, eine ausreichende Energieübertragungseffizienz und einen geringen Wartungsaufwand verfügt, könnte das kabellose Laden auf der Straße eine neue Möglichkeit zur Energieauffüllung für Elektrofahrzeuge darstellen. Insbesondere bei großen Nutzfahrzeugen mit Elektroantrieb könnten die Verkürzung der Parkladezeit, die Verbesserung der Fahrzeugauslastung und sogar die Verringerung der Abhängigkeit von Batterien mit extrem großer Kapazität erkundungswürdige Wege sein.
Was jedoch wirklich darüber entscheidet, ob diese Technologie die Elektrofahrzeugindustrie verändern kann, ist nicht nur, ob das Fahrzeug während der Fahrt aufgeladen werden kann, sondern auch, ob Straßenbaukosten, Energieeffizienz, Haltbarkeit der Ausrüstung und Geschäftsbetriebsmodelle ein nachhaltiges Gleichgewicht bilden können. In den nächsten Jahren werden Straßentests von Honda und seinen Partnern eine kritischere Grundlage für die Beurteilung des tatsächlichen Werts dieser Technologie liefern.
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