Was ist induktive Energieübertragung?
Induktive Energieübertragung oder auch draht- und berührungslose Energieübertragung ist ein Verfahren, bei dem elektrische Energie ohne jede Berührung von einem Objekt zu einem anderen übertragen wird. Auf diese Weise wird das zweite Objekt mit Energie versorgt. Die Übertragung der Energie erfolgt dabei nicht über Leitungen und Kontakte, sondern durch elektromagnetische Felder, die nicht drahtgebunden sind. Zur Zeit ist die induktive Energieübertragung im Nahbereich besonders effektiv. Hier erreicht sie einen sehr hohen Wirkungsgrad im Bereich von 90 %. Man findet diese Technik bereits im Haushalt, zum Beispiel beim Aufladen von Akkumulatoren für elektrische Zahnbürsten und Mobiltelefone. Industriell wird diese Art der Energieübertragung beispielsweise zwischen bewegten und feststehenden Maschinenteilen oder zwischen Fahrzeugen und Fahrweg genutzt. Beim Wirkungsprinzip der berührungslosen Energieübertragung wird zwischen zwei Varianten unterschieden. Die induktive Energieübertragung im Nahfeld wird auch als nicht strahlende induktive Kopplung bezeichnet. Sie basiert auf dem Prinzip des magnetischen Fluss. Die Energieübertragung im Fernfeld wird auch als strahlende Energieübertragung tituliert. Ihr Grundprinzip beruht auf elektromagnetischen Wellen. Beispiele hierfür sind die Funktechnik und Licht.
Das Prinzip der Nahfeldübertragung oder induktiven Kopplung
Bei der induktiven Kopplung erzeugt ein Oszillator im Sender ein magnetisches Wechselfeld. Die Übertragung der Energie erfolgt über zwei Spulen. Eine Spule befindet sich dabei im Sender und eine Spule im Empfänger. Diesen Vorgang nennt man Gegeninduktion. In die Spule im Empfänger, auch Empfangsspule genannt, wird aufgrund des Wechselstroms in der Senderspule eine Spannung (Wechsel-) induziert. Diese Wechselspannung wird gleichgerichtet und steht dem Verbraucher, zum Beispiel dem zu ladenden Akkumulator zur Verfügung. Der Abstand zwischen Sender- und Empfangsspule sollte möglichst gering sein. In der Regel sind dies nur wenige Zentimeter. Je größer der Abstand zwischen den beiden Spulen ist, umso höher wird der Streufluss und der Wirkungsgrad verringert sich. Entwicklungen in der induktiven Energieübertragung beschäftigen sich mit dem Ziel, die geringe Reichweite zu vergrößern. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass zwischen den Spulen ein oder auch mehrere Schwingkreise eingebracht werden. Bei der Fernfeldübertragung wird das Prinzip der elektromagnetischen Wellen angewandt. Im Grundsatz funktioniert diese Energieübertragung wie das Versenden von Radiosignalen. Die Fernfeldübertragung eignet sich besonders gut für die Signal- und Informationsübertragung. Der Wirkungsgrad ist sehr gering.
Welche Normen und Standards gibt es bei der induktiven Energieübertragung?
In der Praxis hat bisher lediglich die induktive Kopplung Bedeutung. Hierzu finden sich einige Industriestandards wie zum Beispiel Qi. Das Wort Qi ist als chinesische Bezeichnung für den Lebensfluss oder die Lebensenergie bekannt. Es bezeichnet auch den Standard für die induktive Energieübertragung durch elektromagnetische Induktion. Genutzt wird dieser Standard um für eine Interoperabilität bei Ladestationen zu sorgen. Mit diesem Standard wäre es zum Beispiel möglich, das Tablets oder Smartphones unterschiedlicher Art das gleiche Ladegerät nutzen können. Die Qi Ladetechnik findet man heute teilweise schon in Möbeln wie Schreibtischlampen oder Nachttische. Die Art der Energieübertragung bietet zahlreiche Vorteile. So muss das Empfängergerät nur aufgelegt werden und ein Verschleiß an den Kontakten beider Geräte ist ausgeschlossen. Die Qi-Standardisierung führt Geräte unterschiedlicher Hersteller zusammen und im günstigsten Fall reicht eine Ladestation für alle Geräte im Haushalt aus. Als Nachteil ist weiterhin die erforderliche räumliche Nähe zwischen Sender- und Empfängergerät zu erwähnen. Auch ist der Wirkungsgrad bei diesem Prinzip immer noch geringer als der mit der Energieübertragung per Kabel.
