Stellen Sie sich vor, Sie sind mit ihrem Elektroauto auf dem Weg zum Büro und ihr Smartphone meldet mal wieder einen fast leeren Akku. Ohne den Blick von der Fahrbahn zu nehmen, stecken Sie das Smartphone in einen der leeren Cupholder. Eine drahtlose Powerquelle unter der Konsole startet eine ID-Datensequenz mit dem Gerät und beginnt dann mit der richtigen Ladung.
Währenddessen fahren Sie Ihr Elektroauto in die Firmengarage, wo es mit dem drahtlosen Ladesystem kommuniziert, dessen Diagnostikroutinen das Fahrzeug «erkennen». Die Sensoren in der Matte auf dem Garagenboden bestätigen dann, dass der Ladevorgang für den Fahrzeugakku beginnen kann. Der Resonanzlader hat von der Fahrzeugposition her genügend Toleranz, ohne dass sehr exakt geparkt werden muss. Für Sie als Fahrerin oder Fahrer findet das alles ohne weiteres Zutun statt. Noch ist das Zukunftsmusik – aber das wird sich sehr schnell ändern.
Teslas Idee ist wieder aktuell
Nikola Teslas Idee der drahtlosen Übertragung von Energiemengen über grosse Entfernungen durch die Ionosphäre ist seit mehr als einem Jahrhundert bekannt, aber man wartet immer noch auf den Durchbruch. Die meisten bisherigen Lösungen verwenden ein elektromagnetisches Feld mit bestimmten Frequenzen. Bei hohen Frequenzen geht es um optische Techniken, beispielsweise mit einem Laser. Auch bei Mikrowellenfrequenzen ist die funktionssichere Implementierung schwierig und teuer.
Eine Leistungsübertragung kann aber auch mit nicht strahlenden Feldern erfolgen. Ein Beispiel ist die bekannte Funktion eines Transformators mit der magnetischen Induktion. Im Falle dieser Systeme erfordert eine effiziente Funktion eine sehr exakte Positionierung der primären Spule gegenüber der sekundären. Und die magnetische Kopplung muss flächenmässig relativ gross sein.
MIT-Forscher entwickeln HR-WPT
Ein Expertenteam vom Massachusetts Institute of Technology untersuchte zahlreiche Techniken der Leistungsübertragung über «mittlere» Entfernungen mit besseren Posi-tionsfreiheiten und konzentrierte sich dabei auf einen nicht strahlenden, auf Resonanz basierenden Lösungsansatz, um die Effizienz des Leistungstransfers zu erhöhen.
Resonatoren hoher Qualität erlauben einen effizienten Energietransfer mit geringeren Kopplungsraten. Das bedeutet grössere Entfernungen und/oder bessere Freiheiten in der Positionierung. Dieser Ansatz wird manchmal auch als hochresonanter Wireless-Energietransfer genannt (HR-WPT– Highly Resonant Wireless Power Transfer). Das MIT-Team demonstrierte ihn mit einer Energieübertragung über eine Strecke von 2 m.
WiTricity bringt HR-WPT in den Markt
Die WiTricity Corp. will diese Technologie in den Markt bringen, die mit Milliwatt oder Kilowatt auch bei Entfernungen von Zentimetern bis mehrere Meter sicher und effizient arbeitet. Das Interesse des Marktes kommt aus vielen Applikationsbereichen, die alle auf die besonderen Vorteile von HR-WPT ausgerichtet sind:
- flexible Orientierung zwischen Sender und Empfänger
- ein Sender kann mehrere Empfänger aufnehmen
- Sender und Empfänger können unterschiedliche Abmessungen aufweisen
- sehr gute Reichweite gegenüber herkömmlichen Verfahren
Dr. Morris Kesler hat in einer 32-seitigen Schrift alle Aspekte der neuen Technologie de-tailliert beschrieben und sich zu den Punkten Sicherheitsaspekte, Gewebeerwärmung, Nerven- und Muskelstimulation, elektromagnetische Simulation und den sogenannten «Human Body Models» ausführlich geäussert. Die Schrift kann über das Download-Center von Polyscope heruntergeladen werden.
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