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Hohe Wirkungsgrade dank moderner Leistungselektronik - Hersteller von Smartphones und Elektroautos setzen auf Laden ohne Kabel
““Ladekabel ade: Das gilt längst nicht mehr nur für die elektrische Zahnbürste. Immer mehr Smartphones bekommen ihren Strom über eine Ladeplatte. Einfaches Ablegen ohne Kabelgewirr reicht aus. Es wird nicht mehr lange dauern, bis auch Kameras und Tablets schnurlose Ladestellen integriert haben. Das lästige Anstecken von Ladeadaptern wie etwa beim iPhone wird dann Geschichte sein. Rasant entwickelt sich auch das schnurlose Aufladen für Elektromobile. Schafft es die Industrie, sich bei den neuen Technologien schnell auf einen gemeinsamen Standard zu einigen, könnte von vornherein das Netz an Stromtankstellen auf der eleganteren Schnurlostechnik aufbauen - und so der derzeit sich nur zäh verbreitenden Elektromobilität einen weiteren Schub geben.
Auf den ersten Blick ist es erstaunlich, dass schnurloses Aufladen nicht längst gängiger ist. Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts demonstrierte Nikola Tesla, wie sich Strom über Induktion zwischen zwei Spulen übertragen lässt. Wie in einem Trafo floss ein Wechselstrom durch die erste Spule und erzeugte ein magnetisches Wechselfeld. Wirkte dies auf eine zweite, benachbarte Spule, zirkulierte in dieser wieder Wechselstrom. „Auch in elektrischen Zahnbürsten wirkt dieses klassische Trafoprinzip“, sagt Bernd Eckart, Experte für schnurlose Stromübertragung am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen. Doch lange Ladezeiten, Verluste durch Abwärme und geringe Wirkungsgrade waren die Gründe dafür, dass das Aufladen über Induktion lange Jahre nur wenige Anwendungen fand.
„Der Sprung aus dieser Nische wurde durch bessere Leistungselektronik in den vergangenen Jahren möglich“, sagt Eckart. Dank dieser Schaltkreise mit Materialien wie Siliziumcarbid und Galliumnitrid wird schnurloses Aufladen über die resonante induktive Kopplung zunehmend leistungsfähiger. Wird der Zahnbürstenakku noch immer mit der langsamen Netzfrequenz von 50 Hertz geladen, schnellen in modernen Ladestationen die Übertragungsfrequenzen auf über 200 Kilohertz hoch. Mit den häufigen Wechseln von elektrischen und magnetischen Feldern verringern sich die Ladezeiten auf wenige Stunden mit steigenden Wirkungsgraden von deutlich über 90 Prozent.
