Laden ohne Ladematte

Ein Forscherteam aus den USA und Japan hat einen Raum gebaut, in dem elektrische Geräte kabellos mit Strom versorgt werden.

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Die LED-Spule wird kabellos in dem raumgroßen Transmitter mit Strom versorgt.

(Bild: The University of Tokyo and Nature Electronics)

Von
  • Wolfgang Stieler

Viele Smartphones lassen sich zwar mittlerweile laden, ohne dass man ein Kabel anschließen muss. Die induktive Energieübertragung, die beim weit verbreiteten Ladestandard Qi verwendet wird, funktioniert aber nur über recht kleine Entfernungen. In der Regel muss man die Geräte daher auf eine Ladematte legen.

Mit der jetzt demonstrierten Technologie lassen sich nach Angaben der Forscher Leistungen bis zu 50 Watt mit 37 Prozent Effizienz über mehrere Meter Entfernung übertragen. Das klingt zwar zunächst nicht überwältigend, aber auch beim induktiven Laden gibt es deutliche Verluste. Zudem könnte die Technologie neue Möglichkeiten für die Stromversorgung von medizinischen Implantaten oder Robotern eröffnen.

Technische Einzelheiten beschreiben Takuya Sasatani, Alanson Sample und Yoshihoro Kawahara jetzt in einem Artikel in der Fachzeitschrift "Nature Electronics". Demnach bildet der Raum, dessen Wände aus Aluminium bestehen, einen Resonator für quasistatische stehende magnetische Wellen.

"Lade-Raum" - Stromversorgung ohne Ladematte (10 Bilder)

Der fertige Raum, um neue Energie zu laden. Die Möblierung stört den Vorgang nicht. (Bild: The University of Tokyo and Nature Electronics)

2017 hatte der Forscher Alanson Sample bereits einen ersten Prototypen für solch ein System gebaut – damals noch im Dienst von Disney Research. Der Raum bei Disney hatte in der Mitte ein Kupferrohr eingebaut, das durch einen schmalen Spalt unterbrochen wurde, in dem Kondensatoren eingelassen waren. Das ganze Gebilde fungiert wie ein großer Schwingkreis – das Magnetfeld durchströmt den Innenraum und induziert in speziellen Empfängerkreisen für die Verbraucher Strom.

Allerdings durchströmte das Magnetfeld nicht den gesamten Raum – ein Nachteil, den die Forscher jetzt mit einem neuen achteckigen Raumdesign ohne zentrales Kupferrohr ausräumen konnten. Der Raum ist zwar nur etwa neun Quadratmeter groß, prinzipiell sollte das System aber auch mit größeren Räumen funktionieren, schreiben die Forscher, die nun gemeinsam mit Materialwissenschaftlern mit elektrisch leitenden Beschichtungen für Wände forschen wollen.

The University of Tokyo and Nature Electronics

An der Idee des drahtlosen Ladens haben sich allerdings bereits viele die Zähne ausgebissen – angefangen beim Erfinder Nikola Tesla, der die Ionosphäre nutzen wollte, um elektromagnetische Felder um die ganze Welt laufen zu lassen. Denn elektromagnetische Wellen transportieren zwar Energie, breiten sich aber kugelförmig aus – wenn sie nicht gebündelt werden, geht ein großer Teil der Energie also verloren.

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2014 zeigte das vom MIT-Physiker Marin Soljačić gegründete Unternehmen WiTricity zwar einen Prototypen für drahtlose Energie-Überträger, die im elektromagnetischen Nahfeld bis zu Distanzen von einigen Metern mit hochresonanten Schwingkreisen arbeiteten. Mit dieser Technologie hatte Soljačić 2001 ohne großartige technische Optimierung die Übertragung von 50 Watt elektrischer Leistung über zwei Meter Entfernung mit einer Effizienz von rund 50 Prozent gezeigt. Für Consumer-Elektronik konnte sich die Technologie jedoch nicht durchsetzen. Die klassischen induktiven Ladesysteme haben auf dem Smartphone-Markt das Rennen gemacht. WiTricity konzentriert sich daher auf den Automobilsektor – hat aber auch hier noch keinen Durchbruch erzielt.

(wst)