Kijk, zonder stekker! Auto opladen kan met inductie

Elektrische auto’s die met stekker en snoer verbonden zijn aan een laadpaal horen inmiddels bij het straatbeeld. Over een paar jaar krijgen ze mogelijk gezelschap van laadplaten die, onzichtbaar weggewerkt in het wegdek, diezelfde auto’s draadloos van stroom voorziet.

Bij de gemeentewerf aan de Groeneweg in Rotterdam ligt sinds een maand het eerste systeem in Nederland voor ‘inductief opladen’. Het bestaat uit een kleine rechthoekige oplader die op het wegdek ligt, en een even grote ontvanger aan de onderkant van de auto’s.

Doel van het experiment, dat tot maart volgend jaar zal duren, is om praktijkervaring op te doen met draadloos laden en daarmee elektrisch rijden nog gemakkelijker en aantrekkelijker te maken. „De plaat laadt iets langzamer op dan een laadpaal”, kan Stef Pierik nu al vertellen. Hij is namens het infratechniek-bedrijf Engie Services bij het Rotterdamse project betrokken.

Inductie

De techniek voor draadloos opladen berust op inductie, het verschijnsel dat een wisselend magneetveld een elektrische stroom opwekt. Bij het opladen van een elektrische auto of tandenborstel wordt het wisselend magneetveld opgewekt door wisselstroom door een spoel te jagen. Dat gebeurt in de (vaste) laadplaat.

Mits voldoende dichtbij lopen de magneetlijnen van het opgewekte magneetveld door een andere spoel aan de onderkant van de auto. Daar gebeurt het omgekeerde en wordt de energie van het opgewekte magneetveld weer omgezet in elektrisch vermogen, waarmee de batterij van de auto wordt opgeladen. Het principe is vergelijkbaar met inductiekoken, alleen wordt daar de stroom grotendeels omgezet in warmte.

Tot een paar jaar geleden was de maximale afstand tussen de twee spoelen niet meer dan een paar centimeter. In de moderne systemen worden afstanden overbrugd van 20 tot 25 centimeter, terwijl het energieverlies beperkt blijft tot 5 à 10 procent. Dat is mogelijk geworden door het magneetveld als het ware te kanaliseren, zodat er weinig of geen verstrooiing meer plaatsvindt.

In Rotterdam is de afstand tussen de plaat in het wegdek en de onderkant van de auto 16 centimeter. Het rendement ligt rond de 90 procent bij een vermogen van 3,3 kilowatt. Ter vergelijking: een wasmachine heeft een vermogen van rond de drie kilowatt. „Het volledig opladen van de auto duurt nu nog een uur of acht”, vertelt Pierik. „Voor het vervolg denken we aan een vermogen van 11 kilowatt, dus dan is de auto in twee à drie uur opgeladen.”

Elders worden nog grotere vermogens toegepast. Tussen eind oktober en half december rijdt er in het Duitse Mannheim op proef een elektrische bus die op elke halte snel even wordt ‘bijgetankt’ via een laadplaat met een vermogen van 90 kilowatt.

Effect op de omgeving

Bij dergelijke magnetische veldsterktes kun je je afvragen wat het effect is op de omgeving. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als een kind tussen twee spoelen kruipt om een bal te pakken? En slaat je pacemaker niet op hol? Om dat te voorkomen zijn laadplaten voorzien van detectiesystemen waardoor ze afslaan als er iets tussen de spoelen terecht dreigt te komen. Dat hoeft overigens geen kat of kind te zijn, maar kan ook een stuk metaal zijn. Ook zijn laadplaat en ontvanger aan de zijkanten afgeschermd. Pierik: „Je kunt bij onze pilot zonder gevaar in de auto zitten of ernaast staan met een pacemaker.”

Het ‘bijtanken’ van bussen op de halte, zoals in Mannheim gebeurt, is een vorm van ‘opportunity charging’ vertelt Auke Hoekstra. Hij is senior onderzoeker bij de TU Eindhoven en betrokken bij het Rotterdamse project. Volgens Hoekstra is het een opmaat naar een systeem waarbij elektrische auto’s en bussen al rijdend vanuit de weg worden opgeladen.

Bij rijdend opladen wordt één rijbaan van laadstrips voorzien. Als er een elektrische auto of vrachtwagen overheen rijdt, schakelt het magnetisch veld razendsnel in. Via bluetooth of anderszins wordt de auto geïdentificeerd en wordt er automatisch een bedrag afgeschreven van de rekening van de automobilist.

Toekomstmuziek? Technisch is het uitvoerbaar. In het Zuid-Koreaanse Gumi rijden sinds enkele jaren bussen die – al rijdend – worden opgeladen, via 100 meter lange laadstrips in het wegdek op een halve kilometer van elkaar. Hoekstra: „Op deze manier zouden ook vrachtwagens veel dure brandstof kunnen besparen.” Terwijl autofabrikanten nu al nadenken over elektrische modellen met ingebouwde ontvanger voor statisch opladen, moet voor dynamisch (rijdend) opladen ook de weg worden aangepast. En dat kan nog wel even duren.