Mythen entlarvt

In einem hochautomatisierten Logistikzentrum bewegen sich rund um die Uhr Dutzende Automated Guided Vehicles (AGVs) – sie transportieren Paletten, sortieren Waren und beliefern Produktionslinien, und das oft im 3-Schicht-Betrieb. In einem derart durchgetakteten Betrieb ist jeder Stillstand eines Fahrzeugs mit unmittelbaren Auswirkungen auf die gesamte Logistikkette verbunden. Doch genau so ein Stillstand ist nicht zu vermeiden, wenn die Fahrzeuge regelmäßig an feste Ladestationen angeschlossen werden müssen.

Mechanische Kontakte bedeuten einen hohen Wartungsaufwand, da Steckverbindungen in industrieller Umgebung (indoor und outdoor) anfällig für Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und mechanischen Verschleiß sind. Zudem ist Personal nötig, um die Ladeinfrastruktur zu kontrollieren, einzugreifen und gegebenenfalls zu reparieren.

Mit der Einführung induktiver Ladesysteme änderte sich dieses Bild grundlegend: An die Stelle längerer Ladezyklen an stationären Punkten tritt das automatische Laden während kurzer Haltephasen, beispielsweise beim Warten an einem Förderband oder bei einem Übergabepunkt im Materialfluss. Ladepads lassen sich unauffällig integrieren, sodass das Fahrzeug durch kurzes Verweilen an definierten Stellen Energie aufnehmen kann – ohne jeglichen physikalischen Kontakt.

Das Ergebnis ist ein deutlich effizienterer Betrieb mit höherer Verfügbarkeit der Flotte, geringeren Wartungskosten und einem insgesamt reibungsloseren Ablauf. Doch wie bei jeder Innovation begleiten zunächst einmal Skepsis und Fehlinformation die Entwicklung. So verweisen Kritiker der induktiven Ladetechnik gern auf mögliche Nachteile wie schlechte Effizienz, hohe Kosten, Kompatibilitätsprobleme oder Sicherheitsrisiken.

Lassen sich die Kritikpunkte widerlegen?

1. "Induktives Laden ist ineffizient"

Im Gegensatz zum kabelgebundenen Laden, bei dem die Stromquelle direkt mit der Batterie verbunden ist, nutzt das induktive Laden elektromagnetische Felder, um Energie durch die Luft zu übertragen. Dieser Prozess wird als weniger effizient angesehen, da mehr Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird oder verloren geht.

Tatsächlich ist aber die Ladeeffizienz der induktiven Ladetechnologie vergleichbar mit der der konduktiven Ladung, deren Wirkungsgrad bei über 90 % liegt. Das System ‚Moov-air 30‘ von Delta Electronics beispielsweise liefert eine Ladeleistung von 30 kW bei 95 % Effizienz – vom Netz direkt zur Batterie. Dieser Wert belegt, dass kontaktlose Energieübertragung längst keine Spielerei mehr ist, sondern auf Augenhöhe mit kabelverbundenen Lösungen operiert.

2. "Induktives Laden ist zu langsam"

Die induktiven Batterieladesysteme der Moov-air-Serie liefern in den Leistungsklassen zwischen 1 kW und 30 kW Ladeströme von 20 A bis 300 A. Die induktive Übertragung hat dabei keinen negativen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Ladung, da diese maßgeblich durch die Batterie bestimmt wird. Induktive Systeme haben daher im Vergleich zu kabelgebundenen Batterieladegeräten gleicher Leistungsklassen in der Geschwindigkeit der Ladung keinen Nachteil.

Die patentierte PPL (Pad-to-Pad Link) Technologie sorgt selbst in stark frequentierten Umgebungen für störungsfreies Laden, da ihre begrenzte Reichweite die Funkstabilität erhöht, den Kopplungsprozess optimiert und die Systemzuverlässigkeit deutlich verbessert. © Delta Electronics

Im Detail betrachtet: Das ‚Moov-air 03‘ liefert eine Dauerleistung von 3,3 kW und einen Ladestrom von 132 A bei 24 V. Das Hochleistungssystem ‚Moov-air 30‘ erreicht sogar 30 kW bei 300 A. Um solche Ströme kabelgebunden zu übertragen, sind massive, unflexible Kupferkabel mit großen Querschnitten nötig – ein logistischer Albtraum für industrielle Anwendungen. Induktives Laden hingegen spart Platz, reduziert den Verschleiß und meistert auch Hochstromanforderungen. Damit eignet es sich insbesondere für industrielle Umgebungen mit hohem Energiebedarf und begrenztem Platzangebot, ermöglicht aber auch schnelles Laden ohne die physikalischen Einschränkungen sperriger Hochstromsteckverbinder.

3. "Induktives Laden erfordert perfekte Ausrichtung"

Die präzise Ausrichtung zwischen Ladepad und Empfänger des Fahrzeugs wird oft als entscheidende Voraussetzung für das induktive Laden angesehen. Zwar wirkt sich die Ausrichtung auf die Leistungsübertragung aus, moderne induktive Systeme sind jedoch so ausgelegt, dass sie moderate Fehlausrichtungen ohne signifikante Effizienzverluste kompensieren können.

Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Lademethoden mit Kupferkontakten sehr empfindlich gegenüber Höhenabweichungen, die in industriellen Umgebungen aufgrund von Reifenverschleiß oder unebenen Böden häufig auftreten. In leitfähigen Systemen führt dies zu schlechtem oder unvollständigem Kontakt, erhöhtem elektrischem Widerstand und vergrößerten Kontaktflächen.

Drahtlose Ladesysteme sind nicht auf direkten physischen Kontakt angewiesen. Gut konzipierte, induktive Lösungen können horizontale und vertikale Fehlausrichtungen von bis zu 10 cm ausgleichen und dennoch zuverlässig eine Leistung von 10 kW oder mehr übertragen. So machen den Systemen raue Industriebedingungen nichts aus, in denen mechanischer Verschleiß und Oberflächenunregelmäßigkeiten zum Arbeitsalltag gehören.

4. "Elektromagnetische Felder sind gefährlich"

Die Technologie des induktiven Ladens basiert und funktioniert auf dem gleichen Prinzip wie induktive Kochfelder, die seit Jahren sicher im Haushalt genutzt werden. Darüber hinaus haben zahlreiche unabhängige Studien die Auswirkungen Elektromagnetischer Felder (EMF) auf die menschliche Gesundheit gründlich analysiert und klare Grenzwerte für verschiedene Umgebungen festgelegt. Die patentierte und zertifizierte Technologie der Moov-air-Ladesysteme von Delta sorgt dafür, dass die EMF-Emissionen bei typischen Betriebsabständen deutlich unter diesen gesetzlichen Grenzwerten liegen. Tatsächlich sind die Expositionswerte mit denen von handelsüblichen Induktionsherden vergleichbar und stellen kein zusätzliches Gesundheitsrisiko für Arbeitnehmer oder Bediener in industriellen Umgebungen dar.

5. "Induktives Laden stört andere elektronische Geräte"

In dicht vernetzten Industrieumgebungen mit vielen Geräten ist Interferenz ein ernstes Thema. Während Technologien wie Bluetooth, Wi-Fi und Infrarot traditionell zum Schließen des Regelkreises in induktiven Energieübertragungssystemen verwendet werden, stehen diese in den komplexen Umgebungen, in denen AGVs typischerweise eingesetzt werden, vor inhärenten Herausforderungen.

WLAN wurde für eine große Reichweite und die gleichzeitige Verbindung mehrerer Geräte entwickelt und ist daher nicht für das induktive Laden optimiert. In Umgebungen mit hohem Datenaufkommen können überlastete Signale den Ladevorgang stören, was zu Ineffizienzen und Ausfallzeiten führt. Bluetooth eignet sich für die Kommunikation über kurze Entfernungen, nutzt jedoch dasselbe 2,4-GHz-Frequenzband wie WLAN und ist anfällig für Störungen. In Umgebungen mit vielen verbundenen Geräten kann dies die Zuverlässigkeit und Konsistenz beeinträchtigen.

Sven Mayer ist Sales Director bei Delta Energy Systems am Entwicklungsstandort in Teningen. © Delta Electronics

Delta Electronics in Deutschland hat für diese Herausforderungen eine patentierte Lösung namens ‚Pad-Pad-Link (PPL)‘ entwickelt, die für das Schließen von Regelkreisen in induktiven Ladesystemen konzipiert wurde. Im Gegensatz zu WLAN oder Bluetooth arbeitet PPL außerhalb des überlasteten 2,4-GHz-Frequenzbereichs und gewährleistet so nur minimale Störungen in Umgebungen mit hoher Gerätedichte.

Moov-air-Systeme mit PPL-Kommunikation nutzen einen Magnetfeld-Kommunikationsmechanismus im 13,56-MHz-Dekameter-Frequenzband, ähnlich dem NFC-Standard, der für Zahlungs- oder Zugangsgeräte verwendet wird. Seine begrenzte Reichweite erhöht die Störfestigkeit und verbessert den Kopplungsprozess. Durch das Magnetfeld als physikalisches Medium ist die Störfestigkeit gegenüber Umwelt- einflüssen wie Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und anderen physikalischen Hindernissen deutlich besser als bei herkömmlichen Lösungen wie zum Beispiel Infrarot Technologie. Dadurch kann die Energie- und Datenübertragung innerhalb des gemeinsamen Raums zwischen den Pads auch unter rauen Industriebedingungen nahtlos erfolgen. Da PPL weniger anfällig für unbefugtes Abfangen von Signalen oder Hacking ist, ist es die ideale Wahl für Umgebungen, in denen eine sichere Datenübertragung wichtig ist.

Zukunftsfähig

Induktives Laden ist längst nicht mehr nur ein Symbol für futuristische Konzepte – es ist ein zentraler Baustein moderner, automatisierter Logistik und Produktion. Die anfänglichen Vorurteile und Mythen, die sich hartnäckig hielten, verlieren zunehmend an Relevanz angesichts technischer Reife, hoher Effizienz und konkretem Nutzen im täglichen Einsatz.