Induktives Laden

Strom fliegt in der Luft

Von Michael Spehr
15.03.2018
, 16:28
Einfach auflegen: Ikea Nordmärke für Qi
Einfach das Handy an der richtigen Stelle ablegen: Schon wird der Akku induktiv geladen. Dieser Komfort gefällt. Jetzt gibt es die Technik auch für das Elektroauto.
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Ständig ist der Akku leer. Kommt man mit dem Smartphone über den Tag? Und das Elektroauto? Der typisch deutsche Begriff Reichweitenangst bringt es auf den Punkt: Die Kraftspender für unterwegs halten nicht lange genug durch. Man macht sich Sorgen, schränkt sich ein und sinnt natürlich auf Abhilfe. Mehr Kapazität für die Akkus ist die eine Möglichkeit, ein geringerer Verbrauch die andere.

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Doch vielleicht ist der Ausweg ein dritter Weg: mehr Ladestationen. Jede kurze Pause wird zum Auffüllen des Akkus verwendet. Er ist dann immer fast voll. Denn wenn man sich nicht bewegt, liegt das Handy auf einer standardisierten Ladeschale. Stromspender überall könnten also das Akku-Problem nicht lösen, wohl aber mindern.

Schon jetzt kann man selbstredend überall in der Nähe eines Stromanschlusses laden. Aber das Hantieren mit Kabel und Netzteil ist nicht komfortabel. Das kabellose induktive Laden ist hingegen kinderleicht. Der Strom fliegt durch die Luft. Elektrische Energie wird berührungslos mit induktiver Koppelung übertragen: Ein Sender mit Stromversorgung erzeugt ein magnetisches Wechselfeld und schickt dieses an eine Spule. In einer zweiten Spule des Empfangsgeräts wird dadurch eine Wechselspannung induziert, diese wird gleichgerichtet und dann dem Verbraucher zugeführt. Die magnetische Resonanz zwischen beiden Spulen ist schwach, deshalb funktioniert die Energieübertragung nur über eine kurze Distanz. Das Smartphone muss direkt auf der Ladefläche aufliegen. Beide Seiten müssen zudem einen identischen Induktionsstandard verwenden.

Die Idee des induktiven Ladens ist alt. Man kennt die Technik von der elektrischen Zahnbürste oder dem Induktionsherd. Als erstes Smartphone arbeitete der Palm Pre 2009 mit Induktion. Doch dem Erfolg des raffinierten Stromaustauschs außerhalb des Badezimmers stand bisher ein langer Streit um Standards im Weg: Gleich drei konkurrierende Industrieverbände wollten ihre eigene Technik durchsetzen. Nun kündigt sich ein Ende des Streits an. Der wichtigste Hersteller von Basisstationen und Ladehüllen, das Unternehmen Powermat, wechselte im Januar die Fronten, gab seine eigene Ladetechnik Airfuel auf und den Beitritt zum Wireless Power Consortium (WPC) bekannt. Damit hat sich das WPC-Verfahren Qi durchgesetzt.

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Dass auch Apple mit den seit Herbst erhältlichen iPhone-Modellen auf Qi setzt, ist ein weiterer Beleg für den Siegeszug dieses Standards. Das chinesische Wort (gesprochen Chi) steht für Lebensenergie. Der riesige Gewinn, der sich nun für alle Smartphone-Nutzer auftut, ist die nahtlose, drahtlose Kompatibilität über alle Gerätegrenzen hinweg: Das neue Samsung Galaxy S9 lässt sich an den gleichen Qi-Stationen mit Strom versorgen wie ein älteres Samsung Galaxy S6 oder ein Telefon von LG, Nokia oder Motorola.

Drahtloses Laden hat jedoch auch Nachteile. Zwischen Sendeantenne und Empfänger geht Leistung verloren, rund 10 Prozent. Der Schwund ist umso geringer, je exakter die beiden Spulen aufeinanderliegen und je kleiner ihr Abstand ist. Handy-Hüllen können den Wirkungsgrad weiter verschlechtern. Die Ladeleistung ist abhängig vom Ladegerät und dem zu ladenden Gerät. Die jüngsten iPhones unterstützen maximal 7,5 Watt. Somit ist die Induktion in diesem Fall ein wenig schneller als mit dem beiliegenden 5-Watt-Gerät, aber deutlich langsamer als mit einem kräftigeren Netzteil, etwa dem des iPad Pro mit 12 Watt.

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Legendär ist das Nokia-Kissen aus dem Jahr 2012

Apple empfiehlt zwei Produkte von Drittherstellern. Die Wireless Charging Base von Mophie nutzt ein Netzteil mit fest verbautem Kabel. Ist das Kabel defekt, lässt es sich vom Kunden nicht wechseln. Kostenpunkt: 65 Euro. Ebenso teuer ist der von Apple empfohlene Boost Up des Herstellers Belkin mit 7,5 Watt. Seine Besonderheit: Eine Leuchtdiode zeigt, dass das aufliegende Smartphone richtig ausgerichtet ist und befüllt wird. Wir haben von Anker eine 10-Watt-Station für 23 Euro gekauft, die mit mehreren Leuchtdioden den Ladevorgang visualisiert. Sieht man davon ab, dass ein Netzteil nicht zum Lieferumfang gehört, kann man über das Gerät nichts Nachteiliges sagen. Legendär ist das Nokia-Kissen aus dem Jahr 2012 mit Fatboy-Branding. Es ist für 20 bis 40 Euro in mehreren Farben noch immer im Handel.

Weitere Qi-Produkte gibt es in den einschlägigen Internetkaufhäusern wie Sand am Meer. Nicht nur flache, sondern auch Modelle zum Laden des Smartphones im Hochformat, auf dass man mit einem Blick neue Nachrichten oder Push-Meldungen sieht. Einige Geräte sind für die Befestigung im Auto vorgesehen, sie halten das Handy in Blickposition.

Wer ein älteres Smartphone für Qi nachrüsten will, benötigt eine Qi-Hülle, die wiederum mit dem USB-Anschluss des Handys verbunden werden muss. Das sind der Micro-USB- oder USB-Typ-C-Anschluss der Androiden sowie Lightning beim iPhone. Die Fummelei mit diesem Kabel wird nicht jeder mögen.

Auch für das Auto gibt es etliche Qi-Nachrüstlösungen mitsamt Ladematte und Batterieanschluss. Doch viel schöner und besser ins Fahrzeug integriert ist Qi in der Werksausstattung. Wir haben einige Varianten ausprobiert. Man erkunde, ob das Smartphone genug Platz hat. Das größte iPhone mit Qi ist derzeit das iPhone 8 Plus. Es könnte schon im Herbst einen noch größeren Bruder bekommen. Ist die Ladeschale zwischen Fahrer- und Beifahrersitz untergebracht, kann der Beifahrer das Display im Blick haben. In der Ladeschale unterhalb des Armaturenbretts sieht man nicht, was sich auf der Smartphone-Anzeige gerade abspielt. Einige Bordmonitore zeigen deshalb, dass das Handy erkannt wurde und geladen wird. Wichtig ist die Anbindung an die Außenantenne des Fahrzeugs mit Nahfeldkopplung. Auf diese Weise erhält man deutlich bessere Sende- und Empfangsbedingungen für Telefonie und Datenübertragung.

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Welche Hersteller bieten diesen schönen Komfort? Ein Blick auf die Spitzenplätze der Neuzulassungen in Deutschland: Für den VW Golf und Tiguan kostet die „Telefonschnittstelle Comfort mit induktiver Ladefunktion“ satte 465 Euro Aufpreis. Dazu gehört dann allerdings auch die Antennenanbindung. Im VW Polo steht besagte Telefonschnittstelle Comfort ebenfalls mit 465 Euro in der Preisliste, jedoch gibt es alternativ eine simple Telefonschnittstelle mit induktiver Ladefunktion zu Preisen zwischen 120 und 325 Euro. Der Audi A4 kann ab Werk mit der Phone Box bestückt werden. Sie bietet die Ankopplung an die Außenantenne und Qi für 340 Euro. Im Škoda Octavia gehört die „Phone Box mit induktiver Ladefunktion“ und Verbindung zur Außenantenne zu den meisten Freisprech- und Infotainmentsystemen dazu. Die Preise beginnen bei 260 Euro. Im 1er BMW kostet die „Telefonie mit Wireless Charging“ einen Aufpreis von 500 Euro, dazu gehören abermals die Verbindung zur Außenantenne sowie die Option, Audio- und Video-Inhalte auf den Bordmonitor zu streamen. Die C-Klasse von Mercedes-Benz, der VW Passat, Ford Focus und der Opel Astra müssen derzeit auf Qi ab Werk verzichten.

Drahtlos überall laden können gehört schon bald zur Infrastruktur

Drahtloses Laden betrifft nicht nur die mobile Welt, sondern künftig jedwede Einrichtung: Zu Hause, im Büro und Café. Man legt sein Handy auf dem Tisch, der Kommode oder dem Lampenfuß ab. Überall ist Strom. Unternehmen wie Aircharge betreiben Ladepunkte in Hotels, Flughäfen, Restaurants, Büros. Drahtlos überall laden können, das gehört schon bald zur Infrastruktur – wie ein W-Lan. Nach den Marktforschern von IHS werden in diesem Jahr rund 190 Millionen Sendemodule verkauft werden, im kommenden Jahr sollen es dann schon fast 300 Millionen sein.

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Ladepunkte überall sehen auch viele Möbelhersteller. Allen voran Ikea mit einem Dutzend unterschiedlicher Geräte für das smarte Heim: Nordmärke heißt ein Ladepad ab 16 Euro, das es auch als Dreifachladestation gibt. Dazu kommen Arbeitsleuchten mit Qi im Standfuß und mehrere Ablage- oder Nachttische mit Induktion. Das niederländische Unternehmen Zens hat Ladestationen mit beiliegendem Lochsägenaufsatz für die Bohrmaschine im Angebot, auf dass der ambitionierte Hobbyheimwerker die Qi-Schale nachträglich in seinen antiken Mahagoni-Schreibtisch drechselt.

Apple bringt noch in diesem Frühjahr seine ovale weiße Ladematte Airpower in den Handel. Sie erlaubt es erstmals, mehrere Geräte gleichzeitig aufzuladen, die auf der Fläche plaziert werden. Der Qi-Standard soll um diese Fähigkeit erweitert werden, damit auch andere Hersteller solche Ladematten bauen können. Airpower soll das iPhone 8, iPhone 8 Plus oder das iPhone X zusammen mit der Apple Watch Series 3 kabellos laden. Ferner soll es für die weißen Apple-Ohrhörer Airpods ein neues Gehäuse geben, das dann als drittes Gerät auf der Matte neue Energie erhält. Die Idee also: In Zukunft legt man alle seine elektronischen Apparate auf gekennzeichnete Flächen, damit ist das Akku-Problem erledigt.

Das Auto fährt einfach über die Spule

So einfach müsste das auch mit dem Elektroauto gehen, wird mancher Besitzer eines solchen Fahrzeugs denken: Ein nasses oder dreckiges Stromkabel im Auto vor der Fahrt zu verstauen ist lästig, und man verschmutzt sich leicht. Der amerikanische Hersteller Qualcomm zeigte schon auf der CES 2017 seine Halo-Ladestation für den Fußboden. Das Auto fährt einfach über die Spule und wird kontaktlos mit 3,7 bis 22 Kilowatt geladen. Als Effizienz gab man damals mehr als 90 Prozent an. Mercedes-Benz kündigte an, Halo für seine Elektrofahrzeuge nutzen zu wollen.

Einen Schritt weiter ist BMW. Für den 530e iPerformance, einen Plugin-Hybrid mit 184-PS-Benzinmotor plus 113 PS starkem Elektromotor, der rein elektrisch bis zu 50 Kilometer fahren soll, gibt es in diesem Jahr BMW Wireless Charging zum Laden der Batterie: Das System besteht aus einer Bodenplatte mit integrierter Primärspule, die beispielsweise in einer Garage, aber auch im Freien installiert werden kann, und einer am Fahrzeugunterboden angebrachten Sekundärspule. Wie beim Smartphone fließt auch hier die elektrische Energie berührungslos ohne Kabel mit einer Leistung von bis zu 3,2 Kilowatt. Der vollständige Ladevorgang dauert dreieinhalb Stunden. Das alles mag die Reichweitenangst ein wenig abbauen. Der nächste Schritt: Solarfahrbahnen erzeugen durch Sonneneinstrahlung autonom Strom und geben diesen an die auf ihren fahrenden Autos weiter. Eine erste Teststrecke wurde vor einigen Wochen im chinesischen Jinan in Betrieb genommen.

Quelle: F.A.Z.
Autorenporträt / Spehr, Michael (misp.)
Michael Spehr
Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.
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