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KAIST OLEV: Die Straße als Range Extender

KAIST Elektrobus Südkorea Induktionsladung Magnetfeld FreizeitparkDas Fahrzeug auf dem obigen Foto mag zwar auf den ersten Blick wie ein Spielzeug aussehen, ist aber südkoreanisches Hightech durch und durch. Drei dieser „Bus-Züge“ haben in diesem Jahr ihre dieselbetriebenen Vorgänger im Grand Park ersetzt. In diesem Park befinden sich unter anderem der Zoo, ein Freizeitpark und das Museum of Modern Art.

Das Besondere an diesen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist, dass sie sich stark von Elektrofahrzeugen, wie wir sie kennen, unterscheiden. Die On-Line Electric Vehicles (OLEVs) des südkoreanischen KAIST (früher Korea Advanced Institute of Science and Technology) werden durch elektromagnetische Felder, die durch Kabel unter dem Straßenbelag erzeugt werden, mit Strom versorgt. Somit können die im Vergleich zu anderen Elektrofahrzeugen eine unlimitiert weite Strecke fahren ohne Wiederaufladen zu müssen.

Durch eine kleine Batterie können Streckenabschnitte, die nicht mit einem Kabel ausgerüstet sind, überbrückt werden. Das Akkupack ist jedoch 80 Prozent kleiner als eine konventionellen Elektrofahrzeugbatterie  und daher leichter und vor allem günstiger. Die Rundstrecke im Freizeitpark ist etwa 2,2 Kilometer lang. Die vier Ladeabschnitte, die zusammen 372,5 Meter ausmachen, umfassen nur rund 16 Prozent des gesamten Rundkurses.

Die Kerntechnologie der OLEV ist das sogenannte „Shaped Magnetic Field in Resonance (SMFIR)“.

SMFIR Induktion Ladevorgang KAIST Südkorea Ladestrom ElektroautoSchematische Zeichnung SMFIR – aus of Wireless Electric Power Transfer Technology: Shaped Magnetic Field in Resonance (SMFIR), N. P. Suh, President, 291 Daehak-ro, Yuseong Gu, Daejeon, Republic of Korea, 305-701 npsuh@president..ac.kr-http://designweek2011..ac.kr/cirp/Proceedings%20of%20the%2021st%20CIRP%20Design%20Conference/CIRP-Design-2011-Paper33-Suh.pdf

Diese Technik ermöglicht es Fahrzeugen Magnetfelder in elektrische Energie umzuwandeln. In Kombination mit der „Segment Technology,“ welche die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch ein automatisiertes System steuert, entsteht eine technische Kombination mit hohem Potenzial. Durch das segmentweise An- und Abschalten des Magnetfeldes werden Fußgänger und nicht-OLEV Fahrzeuge elektromagnetischen Wellen nicht ausgesetzt.

Elektrobus KAIST Ladestrom Induktion ÖPNV Magnetfeld SüdkoreaKAIST hat bisher drei verschiedene Fahrzeugtypen als OLEV entwickelt: Elektrobusse, Straßenbahnen und Elektro-SUVs.

Die Fahrzeuge besitzen folgende Spezifikationen:
  • die notwendigen Kabel sind 15 cm unter der Straßenoberfläche vergraben
  • die Effizienz der Energieübertragung liegt bei rund 80 Prozent
  • der Abstand zwischen Straßenoberfläche und dem Unterbau des Fahrzeuges beträgt 20 Zentimeter. Somit beträgt der Abstand zwischen Primär- und Sekundärspule 35 Zentimeter. Beim OLEV für den Freizeitpark wurde bei einem Abstand von 13 Zentimetern ein Wirkungsgrad von 74 Prozent erreicht.
  • Der OLEV Bus kann eine maximale Kapazität von 100kW aufnehmen
  • der OLEV Bus genügt internationalen Standards für elektromagnetische Felder (unter 24,1 mG [Milli-Gauss – 1 Gauss ~ 10-4 Tesla]). Eine Richtlinie der International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) erlaubt laut KAIST eine elektromagnetische Strahlung von 62.5 mG bei 20 kHz. Bei einem stehenden OLEV sind im Umfeld 50 mG gemessen worden, während der Fahrt im Innenraum 20 mG.

Elektrobus KAIST Induktiver ladestrom SüdkoreaAber auch deutsche Unternehmen haben Konzepte im Bereich Induktives Laden entwickelt. Vahle hat mit dem CPS (Contactless Power System)-Funktionsprinzip bereit einige Anwendungen für induktives Laden im industriellen Bereich umgesetzt (z.B. Taktstraße der Gläsernen Manufaktur der Volkswagen AG in Dresden). In Zusammenarbeit mit IAV wurde die berührungslose Energieübertragung für den Automobilbereich weiter entwickelt. Nur hat es noch nicht zu einer realen Anwendung gereicht… 

Am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IMAB) der hat man einen Beitrag zur Entwicklung des Systems geleistet.Bombarider Primove Induktionsstrom Oberleitungsfreie StraßenbahnDie oberleitungsfreie zieht den notwendigen Fahrstrom aus einem Induktionsfeld, das bei Vorbeifahrt unter der gebildet wird. Das Primove-System hat eine Dauerleistung von 250 kW und ist somit auf eine typische mit 30 Meter Länge, eine Fahrgeschwindigkeit von 40 km/h und etwa 6 Prozent Steigung, ausgelegt. Die Leistung kann je nach Systemanforderung von 100 kW bis 500 kW reichen. Damit wird der lang gehegte Wunsch nach einem Straßenbahnbetrieb ohne Fahrleitung endlich Realität. Müssen wir nur noch eine wettbewerbsfähige Anwendung für den motorisierten Individualverkehr finden.

Das folgende Video zeigt das neue koreanische OLEV-Fahrzeug nochmals in Aktion (ab Sekunde 15):

Verfasst von:

Martin Randelhoff

Herausgeber Zukunft Mobilität. Studium der Raumplanung an der TU Dortmund, Studium der Verkehrswirtschaft an der TU Dresden. Ist interessiert an innovativen Konzepten zum Lösen der Herausforderungen von morgen insbesondere in den Bereichen urbane Mobilität, Verkehr im ländlichen Raum, Wirkung autonomer Fahrzeugsysteme und nachhaltige Verkehrskonzepte.

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