Drahtlose Ladetechnologien lassen sich in zwei große Kategorien einteilen: Nahfeldverfahren, die Strom über wenige Zentimeter übertragen (induktiv und resonant), und Fernfeldverfahren, die über Meter hinweg funktionieren (Hochfrequenz, Mikrowelle und Laser). Das induktive Laden ist heute am weitesten verbreitet – es versorgt Qi-Ladepads für Telefone und die meisten kabellosen Ladestationen im Auto mit Strom –, während resonantes Laden dank größerer Reichweite und Skalierbarkeit bei industriellen und Automobilanwendungen an Boden gewinnt. RF, Mikrowelle und Laser bleiben Nischenanwendungen, die sich auf schmal gebündelte Stromübertragung über große Entfernungen bei geringer Wattzahl konzentrieren.

Induktives Laden

Induktive Ladegeräte enthalten zwei große Induktionsspulen und sind als Pad konzipiert, auf das das Smartphone gelegt wird. Eine Spule befindet sich in der Ladestation, die den Wechselstrom erzeugt. Die andere befindet sich im tragbaren Gerät, das über eine eingebaute Ladespule verfügt, die mit dem Ladeanschluss verbunden ist; gemeinsam bilden sie einen Transformator. Anders ausgedrückt beruht das induktive Laden auf dem Phänomen der magnetischen Kopplung, bei der Primär- und Sekundärspule eng gekoppelt sind. Der wechselnde magnetische Fluss wird von der Sender- & Empfängerspule erzeugt und jeweils in elektrischen Strom umgewandelt, damit die induktive Energieübertragung ordnungsgemäß funktioniert.

Viele große Smartphone-Hersteller produzieren bereits Qi-kompatible Geräte oder planen dies. Da sich die Technologie verbreitet, könnte induktives Laden in öffentlichen Bereichen wie Restaurants und Cafés sichere Ladestationen ermöglichen. Tatsächlich bieten bereits viele Anbieter von Ladelösungen dies an. Darüber hinaus wird erwartet, dass der florierende EV-Markt in einigen Entwicklungsländern ein moderates Wachstum bei der Einführung induktiver Technologie verzeichnen wird. Heute laden die meisten Telefone über die Qi- und Qi2-Standards, die auf induktivem Laden mit optionaler magnetischer Ausrichtung basieren.

Resonantes Laden

Beim resonanten Laden kommen zwei Kupferspulen zum Einsatz. Eine sitzt in drahtlosen Pads & Matten, die andere in Geräten wie Smartphones, Ohrhörern, Smartbands und anderen. Beide Spulen sind auf dieselbe elektromagnetische Resonanzfrequenz abgestimmt. Die Resonanztechnologie ermöglicht die drahtlose Energieübertragung über eine größere Distanz mit hoher Flexibilität bei der Platzierung. Die magnetische Resonanzkopplung ist lose gekoppelt und weist eine geringere Energieübertragungseffizienz sowie höhere elektromagnetische Emissionen auf.

Resonantes Laden funktioniert über eine größere Reichweite und ist toleranter gegenüber falsch ausgerichteten Spulen, da die Spulen lose gekoppelt und auf eine ähnliche Resonanzfrequenz abgestimmt sind. Resonantes Laden hat den Vorteil, dass es Strom gleichzeitig an mehrere Geräte übertragen kann und die Spulen nicht gleich groß sein müssen. Dank seiner besseren Toleranzen ist resonantes Laden daher ideal für industrielle oder Automobilanwendungen.

Hochfrequenz (RF)

RF-basiertes drahtloses Laden wird zum Aufladen von Geräten verwendet, die mit kleinen Batterien betrieben werden und sehr wenig Strom verbrauchen. Es besteht aus einem Sender, der die RF-Wellen aussendet, und einem Empfänger, der im Gerät integriert ist (keine Spule), RF-Energie aufnimmt und in Gleichspannung umwandelt. Ist der Sender an die Steckdose angeschlossen, werden Funkwellen erzeugt. Solange Ihr Gerät auf dieselbe Frequenz konfiguriert ist, lässt es sich problemlos laden.

Wir werden mit Sicherheit eine steigende Nachfrage nach Hochfrequenz-Laden erleben, wenn induktives und resonantes Laden stärkeren Einschränkungen unterliegen. RF-Laden ermöglicht es, ein Hörgerät sofort aufzuladen, indem man es einfach in die Schale legt – ganz ohne Kabel und Stecker. Im Vergleich zum induktiven Laden bietet RF-Laden daher größere Chancen mit stärkeren technischen Anwendungen.

Weitere Verfahren

Fernfeldtechnologie wird genutzt, um Energie drahtlos per Laser- und Mikrowellenstrahlung zu übertragen. Sie ist stärker gerichtet und überträgt Energie über Funkwellen im Mikrowellenbereich, womit große Entfernungen möglich sind. Da sich mit Laser- und Mikrowellenstrahlung ohne Störungen große Energiemengen über weite Strecken übertragen lassen, wird sie häufig in industriellen und militärischen Anwendungen eingesetzt.

Die drahtlose Ladetechnik mit Funkstrahlung kann zum Aufladen von RFID-Karten, drahtlosen Sensoren, implantierten Körpergeräten und LEDs verwendet werden. Mikrowellenbasiertes drahtloses Laden eignet sich für mobile Anwendungen.