Bei kleinen Geräten wie Mobiltelefonen oder elektrischen Zahnbürsten hat sich die kontaktlose Energieübertragung bereits zur Schlüsseltechnologie für das Laden der Akkus entwickelt. Auch für grosse elektrische Maschinen wie Industrieroboter, Medizingeräte oder Elektrofahrzeuge wünschen sich Anwender Möglichkeiten zur kontaktlosen Aufladung.
Man könnte sie immer dann auf einer Ladestation platzieren, wenn sie gerade nicht im Einsatz sind. Auch kurze Stillstandzeiten liessen sich so effektiv zum Nachladen der Akkus nutzen. Allerdings sind derzeit verfügbare Übertragungssysteme bei hohen Leistungen ab dem Kilowattbereich bislang gross und schwer, denn sie basieren auf Kupferspulen.
Im Rahmen einer Forschungskooperation mit den Unternehmen Würth Elektronik eiSos und Theva Dünnschichttechnik ist es nun einem Team von Physikern um Christoph Utschick und Rudolf Gross gelungen, eine Spule mit supraleitenden Drähten herzustellen, die Leistungen von mehr als fünf Kilowatt (kW) kontaktlos und ohne grosse Verluste übertragen kann.
Geringere Wechselstromverluste in den Supraleitern
Die Forscher mussten dazu ein Problem überwinden: Auch in supraleitenden Übertragungsspulen gibt es geringe Wechselstromverluste. Sie steigen mit zunehmender Übertragungsleistung und haben eine fatale Folge: Die Oberfl ächentemperatur in den supraleitenden Drähten nimmt zu, und die Supraleitung bricht zusammen.
Die Forscher entwarfen daher ein besonderes Spulendesign, bei dem die einzelnen Windungen der Spule durch Abstandshalter voneinander getrennt sind. «Durch diesen Trick werden die Wechselstromverluste in der Spule signifikant reduziert», sagt Christoph Utschick. «Damit sind Übertragungsleistungen bis in den Kilowattbereich erreichbar.»
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