Elektrofahrzeuge haben in den vergangenen Jahren als nachhaltiges und umweltfreundliches Transportmittel stark an Bedeutung gewonnen. Eine der grössten Herausforderungen ist jedoch immer noch die geringere Reichweite im Vergleich zu Verbrennern. Daher müssen auf langen Strecken einige Ladestopps eingeplant werden, die den Reisefluss stören und deutlich länger brauchen, als das Tanken von Verbrennern. Das würde sich mit elektrifizierten Strassen, die die E-Fahrzeuge unterwegs aufladen, ändern.
Der Aufstieg der elektrischen Strassen
Elektrische Strassen, auch bekannt als elektrifizierte Strassen oder E-Autobahnen, sind eine bahnbrechende Innovation, die darauf abzielt, E-Fahrzeuge während der Fahrt drahtlos aufzuladen. Dieses innovative Konzept hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Elektrofahrzeuge nutzen, zu verändern und sie für den täglichen Gebrauch noch bequemer und praktischer zu machen. Die Idee der elektrischen Strassen gewinnt weltweit an Fahrt, wobei Länder wie die USA und Schweden bei der Einführung und Erprobung dieser Technologie führend sind.
Die elektrische Strasse von Detroit
In den USA wurde in Detroit die landesweit erste Strecke eingerichtet, auf der E-Fahrzeuge drahtlos aufgeladen werden können, egal ob sie geparkt sind oder sich bewegen. Eine Viertelmeile eines Strassenabschnittes im Michigan Central, einem Innovationsviertel für Mobilität in Detroit, wurde vom israelischen Start-up Electreon mit Induktionsspulen ausgestattet. Mit der Teststrecke soll die kabellose Ladetechnik in einer realen Umgebung getestet und perfektioniert werden, bevor sie in den kommenden Jahren der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt wird.
Schwedens E-Autobahn
Während das elektrische Strassensystem (ERS) in der Innenstadt von Detroit eine bahnbrechende Innovation darstellt, geht Schweden noch einen Schritt weiter und baut die weltweit erste E-Autobahn. Bei diesem spannenden Projekt soll die Europastrasse E20, die logistische Knotenpunkte zwischen Hallsberg und Örebro verbindet, in eine elektrifizierte Strasse umgebaut werden. Die drahtlose Ladetechnologie soll Pkw und Lkw während der Fahrt aufladen, sodass keine Ladestopps mehr notwendig sind. Das Projekt soll bis 2025 gebaut werden und könnte den Weg für weitere E-Strassen im Land ebnen. Elektrifizierte Strassen geben uns einen guten Ausblick darauf, wie der Verkehr der Zukunft aussehen könnte.
Wie funktionieren elektrische Strassen?
Elektrische Strassen können drei verschiedene drahtlose Ladetechnologien verwenden: Oberleitungssysteme, induktive Systeme und konduktive Systeme. Schauen wir uns einmal an, wie die einzelnen Ladetechnologien funktionieren:
- Oberleitungssystem: Beim Oberleitungssystem werden Oberleitungen verwendet, um Nutzfahrzeuge, wie Busse und Strassenbahnen, die mit einem speziellen Empfänger ausgestattet sind, mit Strom zu versorgen.
- Konduktives Laden: Bei dieser Lademethode wird ein Leitungssystem, z. B. eine Schiene oder eingebettete Drähte, verwendet, um E-Fahrzeuge während der Fahrt aufzuladen. Dieses Ladesystem kann sowohl von Privatfahrzeugen als auch von schweren Nutzfahrzeugen genutzt werden. Die Fahrzeuge sind mit einem beweglichen Arm ausgestattet, der das Fahrzeug mit Strom versorgt, wenn er mit der leitenden Schiene in Kontakt kommt.
- Induktives Laden: Beim induktiven Ladesystem werden spezielle, unter der Strasse vergrabene Geräte verwendet, die Strom an eine Spule im Elektrofahrzeug senden.
Vorteile von elektrischen Strassen
Elektrische Strassen haben das Potenzial, die E-Mobilität voranzutreiben, da sie einige wichtige Vorteile bieten:
Bequemes und nahtloses Aufladen
Elektrische Strassen bieten mehrere Vorteile, aber die Bequemlichkeit ist sicherlich einer der wichtigsten. Durch das Aufladen von Elektroautos auf der Strasse müssen keine Ladestopps mehr eingeplant werden, was die Praxistauglichkeit von Elektrofahrzeugen im Alltag erhöht und die Fahrzeiten verkürzt.
Erweiterte Reichweite und reduzierte Batteriegrössen
Elektrifizierte Strassen erweitern die Reichweite von Elektrofahrzeugen und sorgen dafür, dass die Reichweite nicht mehr durch die Kapazität der Batterien bestimmt wird, da die Fahrzeuge während der Fahrt aufgeladen werden können. Dadurch ist die Reichweite von Elektrofahrzeugen nun eher mit der von Verbrennern vergleichbar und dürfte nicht länger ein Argument gegen die Anschaffung eines E-Autos sein.
Hersteller könnten ausserdem E-Fahrzeuge mit kleineren Batterien bauen, was nicht nur zu leichteren und kostengünstigeren Fahrzeugen führt, sondern auch zu nachhaltigeren, da weniger Rohstoffe für die Batterieherstellung benötigt werden und weniger Abfall erzeugt wird.
Unterbrechungsfreier Betrieb von Elektroflotten
Der Betrieb von Elektroflotten, einschliesslich Lieferwagen, Fernlastern, Elektrobussen und Robotertaxis, könnte sich durch elektrische Strassen völlig verändern. Elektrische Strassen machen Ladestopps überflüssig, da die Fahrzeuge während der Fahrt kontinuierlich aufgeladen werden können und ermöglichen so einen Dauerbetrieb. Das steigert die Gesamtproduktivität, verringert die Ausfallzeiten und verbessert die Effizienz von Elektroflotten.
Minimale Auswirkungen auf die Umwelt
Elektrische Strassen könnten die Bereitschaft für den Umstieg auf E-Autos erhöhen und damit die Verkehrswende beschleunigen. Ein schneller Umstieg auf E-Fahrzeuge bedeutet nicht nur weniger CO2-Emissionen im Verkehrssektor, sondern ist langfristig auch ein wichtiger Beitrag, um bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen.
Herausforderungen für elektrische Strassen
Hohe Installations- und Wartungskosten
Die Integration der Ladetechnik in die bestehende Strasseninfrastruktur ist arbeitsintensiv und kostspielig. Neben den Materialkosten müssen bei den Anfangskosten auch die Kosten für die Planung von Strassensperrungen und für die Organisation der Installationslogistik berücksichtigt werden. Nach der Installation müssen diese Systeme kontinuierlich gewartet werden, um sicherzustellen, dass sie auf Dauer sicher und funktionstüchtig bleiben. Die hohen Kosten könnte die breite Einführung von elektrischen Strassen bremsen, da sie hohe Investitionen sowohl des öffentlichen als auch des privaten Sektors erfordern.
Technische Hürden
Die Entwicklung eines zuverlässigen und effizienten Energieübertragungssystems, das unter verschiedenen Verkehrsbedingungen und in allen Wettersituationen funktioniert, ist eine komplexe Herausforderung. Die Aufrechterhaltung einer stabilen und sicheren physischen Verbindung zwischen dem Auto und der Strasse kann für leitfähige Systeme eine Herausforderung darstellen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder ungünstigen Wetterbedingungen. Induktive Ladesysteme vermeiden zwar den direkten Kontakt, müssen aber hocheffizient sein, um die Energieverluste bei der Übertragung zu minimieren. Beide Systeme müssen so belastbar sein, dass sie der Abnutzung durch den ständigen Gebrauch standhalten und für verschiedene Fahrzeugtypen und Strassenbedingungen skalierbar sind.
Sicherheitsaspekte
Es gibt berechtigte Sicherheitsbedenken, wenn elektrische Hochspannungsbauteile in den Strassenbelag eingebracht werden, insbesondere wenn leitfähige Ladetechniken verwendet werden, die empfindliche Materialien freilegen. Die Sicherheit von Fussgängern, Radfahrern und Tieren sowie von Fahrern nicht elektrischer Fahrzeuge muss gewährleistet werden. So muss sichergestellt werden, dass das System keinen Brand auslösen oder andere Gefahren verursachen kann, insbesondere bei Unwettern wie Überschwemmungen oder Schneestürmen, und dass das Risiko eines Stromschlags bei Unfällen oder Fehlfunktionen minimiert wird.
Die Zukunft von elektrischen Strassen
Elektrische Strassen, ähnlich der in Schweden, läuten eine vielversprechende Zukunft für die E-Mobilität ein. Immer mehr Länder investieren in die Forschung und Entwicklung von E-Technologie, einschliesslich der Elektrifizierung von Strassen. Allerdings erfordern E-Autobahnen hohe Investitionen in die Infrastruktur und Synergieeffekte zwischen Regierungen, Technologieunternehmen und dem Automobilsektor.
Die vorausschauende Strategie Schwedens, seine elektrische Strasseninfrastruktur bis 2045 um weitere 3.000 Kilometer auszubauen, unterstreicht das Engagement des Landes für nachhaltige Verkehrsmittel und hat die Aufmerksamkeit von wionews auf sich gezogen. Länder wie Italien, Grossbritannien, die USA und Indien wagen ebenfalls den Schritt in die Welt der elektrischen Strassen und unterstützen Pilotprojekte. Die Forschungspartnerschaft CollERS 2 zwischen Schweden, Deutschland und Frankreich ist ein leuchtendes Beispiel für globale Zusammenarbeit bei ERS-Systemen.
Fazit
E-Autobahnen ebnen den Weg für die Verkehrswende, da sie die Reichweite von E-Autos erhöhen und den Umstieg vom Verbrennungsmotor erleichtern. Sie versprechen nicht nur grössere Reichweiten, sondern auch kleinere und erschwinglichere Batterien und den kontinuierlichen Betrieb von Elektroflotten. Allerdings müssen vor einer weitreichenden Einführung Aspekte wie die erheblichen Kosten, Sicherheitsbedenken und technische Überlegungen berücksichtigt werden.
Mit den steigenden Investitionen in Forschung, Entwicklung und Infrastruktur rückt die Vision eines ausgedehnten elektrischen Strassennetzes in greifbare Nähe. Elektrische Strassen werden nicht nur unsere Reisegewohnheiten neu definieren, sondern auch den Verkehrssektor grüner und nachhaltiger gestalten.
Wenn Sie mehr über E-Autos erfahren wollen, lesen Sie unseren Beitrag „Alles, was Sie über das Laden von Elektrofahrzeugen wissen sollten“ oder schauen Sie bei unserem E-Lade-Hub vorbei. Des Weiteren finden Sie in unserem Sortiment E-Ladetechnik und -komponenten.
Häufig gestellte Fragen
An electric road, e-road, or electric highway is a road which enables an electric vehicle (EV) to charge on-the-go, rather than at charging points in various locations.
Electric roads charge vehicles using either conductive or inductive charging methods. Conductive charging involves direct electrical contact between the vehicle and charging elements in the road, such as embedded wires or rails. Inductive charging, on the other hand, uses electromagnetic fields generated by coils embedded in the road to transfer energy wirelessly to coils in the vehicle. Both methods allow electric vehicles (EVs) to be charged as they drive, eliminating the need to stop at charging stations.
Yes, electric roads are designed with safety as a paramount concern. For inductive charging systems, since the charging occurs wirelessly, there are no exposed electrical components, reducing the risk of electric shock. Conductive systems are designed to activate only when a compatible vehicle is directly over them, minimising safety risks.
Electric roads can significantly reduce greenhouse gas emissions by facilitating the increased use of electric vehicles. By eliminating range anxiety and reducing the need for large, heavy batteries, electric roads can make EVs more efficient and appealing, leading to a decrease in the use of fossil fuel-powered vehicles. Moreover, if powered by renewable energy sources, electric roads can contribute to a significant reduction in the carbon footprint of the transportation sector.
Currently, only electric vehicles equipped with compatible technology can use electric roads. For inductive charging, vehicles need to be fitted with a receiver coil compatible with the road’s electromagnetic system. For conductive charging, vehicles require a physical connection mechanism. As electric road technology develops and is standardised, it’s expected that more vehicles will be manufactured with built-in compatibility, or retrofitting options will become available for existing EVs to ensure broad access to the benefits of electric roads.
Yes, the Scandinavian country is building the first ever permanently electrified roadway, which will allow EVs to charge while they travel. This innovative e-motorway, which is expected to be completed in 2025, promises to transform EV infrastructure and eliminate a significant barrier to the technology.
The eRoadArland Group estimates that the cost of electrifying 12,000 miles of roads in Sweden would cost around $9.5 billion, but that money would be recovered in three years. Drivers who use the electrified road will be billed in part to cover some of these expenses.
