Zukunft laden - Vollautomatisiert. Berührungslos. Schneller als je zuvor

Die Elektromobilität verändert den Verkehr von Grund auf. Mit der stetig wachsenden Zahl an batteriebetriebenen Fahrzeugen, die rund um den Globus über die Straßen rollen, steigen auch die Anforderungen an das Laden. Aktuell ist das Strom tanken oftmals nachhaltig kompliziert und oft geht mit langen Ladezeiten einher. Doch genau hier setzen neue technologische Entwicklungen an: Automatisierte und intelligente Ladesysteme versprechen mehr Komfort, sie könnten auch der flächendeckenden Verbreitung von batteriegetriebenen Fahrzeugen einen zusätzlichen Schub verleihen.

Roboter im Ladeeinsatz

Ein erster Ansatz, der einen Blick in die Zukunft des Stromziehens gewährt, ist das vollautomatische Laden mithilfe von Robotik. Das Grazer Unternehmen Volterio hat hierfür ein System entwickelt, das den Ladevorgang komplett ohne menschliches Zutun abwickelt. Der sogenannte Volterio Pro besteht aus einem im Boden versenkten Roboter und einer kompakten Fahrzeugeinheit. Wird das Auto über dem Roboter geparkt, erkennt das System die Position automatisch, verbindet sich mit dem Unterboden des Fahrzeugs und startet den Ladevorgang mit bis zu 22 Kilowatt nahezu verlustfrei. Bei der Energie Graz laufen bereits erste Tests unter realen Bedingungen – vier Flottenfahrzeuge werden dort heute schon autonom geladen.

Ein weiteres Beispiel für innovative Robotik stammt von der niederländischen Firma Rocsys, die ihren Roboterarm ROC-1 entwickelte. Ausgestattet mit Tastsensoren und feinfühliger Mechanik – inspiriert von der Medizintechnik – kann dieser das Ladekabel selbstständig mit dem Fahrzeug verbinden und nach dem Ladevorgang entfernen. Die EU ist von diesem Projekt angetan und unterstützt es im Rahmen der Initiative InvestEU mit 18 Millionen Euro. Erste Aufträge hat das Unternehmen bereits erhalten. Im APM-Containerterminal Maasvlakte II im Rotterdamer Hafen soll künftig die Roboterladelösung von Rocsys zum Einsatz kommen und 30 automatisierte Terminal-Lkw mit Strom versorgen.

Doch auch Autobauer wie die Hyundai Motor Group mischen in diesem Segment mit. Mit dem Automatic Charging Robot – kurz ACR – hat Hyundai einen Laderoboter entwickelt, der mithilfe von Kameras und Sensoren das Fahrzeug sowie auch den Ladeanschluss erkennt und den Stromer mit frischer Energie versorgt. Nach Beendigung des Ladevorgangs wird der Besitzer des Fahrzeugs per Benachrichtigung auf dem Smartphone informiert. Inwieweit die Technologie bereits marktreif ist, scheint derzeit allerdings unklar.

Ladekabel wird obsolet

Abgesehen von intelligenten Ladehelfern in Form von Robotern sehen die Forscher auch großes Potenzial bei Ladelösungen, die gänzlich ohne Ladekabel auskommen. Zwei grundlegende Ansätze werden derzeit erforscht: das induktive und das konduktive Laden über den Fahrzeugunterboden.

Die Idee des induktiven bzw. kabellosen

Ladens ist nicht neu und ist bei modernen Smartphones heutzutage nicht mehr wegzudenken. Bei Elektroautos gestaltet sich die Sache jedoch etwas komplizierter. Hierbei wird mittels elektromagnetischer Felder Energie durch einen Luftspalt vom Parkplatzboden auf das Fahrzeug übertragen – ganz ohne physische Verbindung. Ein erstes Ladesystem haben Siemens und Mahle bereits entwickelt. Allerdings spricht der vergleichsweise niedrige Wirkungsgrad derzeit noch gegen die breiten Anwendung der Technik.

Beim konduktiven Laden erfolgt die Energieübertragung hingegen durch eine physische Verbindung – ähnlich wie beim klassischen Ladekabel. Es basiert auf einem direkten Kontakt. Ein Vorreiter auf diesem Gebiet ist das österreichische Unternehmen Easelink mit seinem System Matrix Charging. Ein Pad im Boden und ein Connector im Fahrzeug sorgen beim Einparken für eine automatische Verbindung. Der Ladekontakt wird per Faltenbalg ausgefahren und verbindet sich mit dem Pad. Die Ladeleistung beläuft sich auf bis zu 22 Kilowatt (AC) sowie bis zu 50 kW (DC). In einem Pilotprojekt wurden insgesamt 66 BEV-Taxis und über 60 Ladepunkte in Graz und Wien mit dem System ausgestattet. Die Pläne von Easelink sind ehrgeizig: Schon ab 2027 soll das Ladesystem bei ersten Autobauern als Sonderausstattung erhältlich sein.

Frische Energie in Rekordzeit

Damit die Ladestopps in Zukunft immer kürzer werden, schreiten die Entwicklungen in puncto Ladeleistung stetig voran. Das Zauberwort in diesem Zusammenhang heißt High Power Charging, kurz HPC. Es handelt sich um eine fortgeschrittene Form des Gleichstromladens, die dank verschiedener Arten von flüssig gekühlten Kabeln funktioniert. Ab einer Ladeleistung von 150 kW spricht man von HPC-Ladesäulen. Je nach Fahrzeugmodell reichen dann wenige Minuten an der Ladesäule für 100 Kilometer Reichweite.

Das Matrix Charging Pad kann mühelos auf vorhandenen Parkplätzen installiert werden. Bei Bedarf lässt es sich auch bündig im Boden einbetten

Um die Energiemengen sicher und zuverlässig in die Fahrzeugbatterie zu übertragen, hat das auf Elektrotechnik spezialisierte Unternehmen Phoenix Contact den flüssigkeitsgekühlten CCS-Ladestecker Charx entwickelt, der dauerhaft 800 kW übertragen kann. Kurzzeitig ist sogar eine Ladeleistung von bis zu 1000 kW möglich. Mit dieser enormen Leistung sind E-Autos in wenigen Minuten geladen und auch batteriebetriebene Lkw schnell wieder einsatzbereit.

Ein weiteres bemerkenswertes Beispiel ist das Megawatt-Ladesystem HYC1000 des Herstellers Alpitronic. Es kann bis zu acht Fahrzeuge gleichzeitig versorgen und verteilt die verfügbare Energie intelligent über ein zentrales Power Cabinet auf bis zu vier Ladesäulen. Die maximale Ladeleistung des Systems beläuft sich auf bis zu 1000 kW. Der Ladeinfrastrukturbetreiber Ionity hat bereits Interesse an dem System bekundet und führt seit Mai erste Tests auf dem hauseigenen Testgelände durch. Nachdem diese abgeschlossen sind, plant Ionity, das HYC1000 ab der zweiten Hälfte des Jahres 2025 flächendeckend in seinem Netzwerk einzuführen.

KI als Schlüsseltechnologie

Eine wichtige Rolle bei den Ladelösungen der Zukunft spielt allerdings nicht nur die Hardware, sondern auch die Software. Letztere in Form von künstlicher Intelligenz. Diese wird künftig ein zentrales Element beim effizienten Management der Ladeinfrastruktur darstellen. Die KI kann Ladestationen vorausschauend verwalten, Lastspitzen vermeiden und Strombedarfe vorhersagen. Damit lassen sich nicht nur Netzkosten senken, sondern auch Engpässe vermeiden.

Mithilfe von Kameras und Sensoren ist der Automatic Charging Robot von Hyundai in der Lage, das E-Auto komplett autonom zu laden.

Besonders im urbanen Raum wird diese intelligente Steuerung zur Grundvoraussetzung werden. Wenn Millionen von Elektroautos gleichzeitig laden, muss das Netz stabil bleiben. KI kann hier helfen, durch dynamisches Lastmanagement die vorhandenen Ressourcen effizient zu nutzen. Sie analysiert Ladeverhalten, erkennt Muster und koordiniert Ladevorgänge so, dass Fahrzeuge geladen werden, wenn die Netzbelastung gering und die Energie günstig ist. Die Fakten rund um das Stromziehen, konkrete Daten und Zeiten, bekommt der Kunde dann direkt in das Auto oder über sein Smartphone vermittelt.