Wireless Power Konkurrenz für die Steckdose?

Markus Rehm sieht viele Chancen für Wireless-Power-Applikationen.
Markus Rehm sieht viele Chancen für Wireless-Power-Applikationen.

Hat Wireless Power das Potenzial, um die Netzsteckdose zu verdrängen? Markus Rehm, Experte für Leistungselektronik und Wireless Power, der sich als Mitglied im Programmkomitee des Wireless Power Congress engagiert, sieht das differenziert.

Steckdosen sind ja nicht das große Problem. Störend sind aber die Kabel, die dann auf dem Schreibtisch oder hinter dem Schrank zum Kabelsalat werden. Wer von uns hat sich darüber nicht schon geärgert.

Meiner Meinung nach wird es aber auch noch in 100 Jahren Steckdosen geben, in jedem Raum und für alle energiehungrigen Geräte.

Staubsauger, Fernseher, Computer, Kühlschränke etc. werden weiterhin per Kabel an die Energieversorgung angeschlossen sein. Diese Stolperfallen und Staubfänger werden uns erhalten bleiben.

Wireless Power – also elektrische Energie ohne Kabel übertragen – überall verfügbar, das wäre natürlich traumhaft!

Es gibt ja schon Geräte mit Wireless Power. Aber ganz ohne Kabel geht das meistens auch nicht. Denken Sie an die elektrische Zahnbürste oder an das Laden des Mobiltelefons mit Qi, da steckt die Ladestation über ein lästiges Kabel in der Netzsteckdose, nur der Steckkontakt zum Mobilgerät entfällt.

Wireless Power ist doch nicht ganz »kabellos«

Man müsste also eher von »kontaktloser Energieübertragung« sprechen. Aber ein bisschen Erleichterung bietet die Technik trotzdem, weil man den kleinen Stecker nicht in die Mini-Buchse fummeln muss – ein Komfort der nicht nur für manche ältere Menschen eine Erleichterung ist.

Ein einfaches Kabel wird in den meisten Fällen billiger, energieeffizienter und langlebiger sein als die kontaktlose Energieübertragung. Die Spannung muss im Sender ja erst mal zerhackt und abgestrahlt werden.

Im Empfänger wird ein Teil der gesendeten Energie dann empfangen, gleichgerichtet und eine geregelte Gleichspannung erzeugt. Das erfordert auch zusätzliche Maßnahmen für EMV und Sicherheit.

Wireless Power eröffnet neue Anwendungen

Es gibt aber viele Anwendungen, wo Wireless Power sinnvoll ist oder neue Anwendungen erst ermöglicht.

Kabel können bei häufigem Knicken brechen oder die Isolierung verlieren.

Kontakte können verschmutzen, korrodieren oder sich lösen und verbogen werden. Beim Ein- oder Ausstecken können Funken entstehen.

Wie wollen Sie mobile Geräte für die Medizintechnik desinfizieren, wenn die Geräte Ladekontakte oder Batterieschächte haben?

In all diesen Fällen wäre die kontaktlose Energieübertragung eine hervorragende Lösung, zumal die Daten der mobilen Geräte ja auch schon »wireless« übertragen werden!

Meiner Meinung nach wird sich das rasante Wachstum von Wireless Power weiter verstärken. Im Konsumgeräte-Bereich werden vor allem die modebewussten Asiaten eine große Nachfrage erzeugen. Ich sehe viele Anwendungen in Medizintechnik, Luft- und Seefahrt, Industrie, Automobil und Verteidigung.

Patienten profitieren von wireless powered Medizintechnik

In meinem Ingenieurbüro haben wir z.B. letztes Jahr für implantierte Herzpumpen einen Demonstrator für die kontaktlose Stromversorgung entwickelt, um damit das Kabel durch die Bauchdecke zu eliminieren. Welche Erleichterung für die Patienten! Aktuell entwickeln wir eine Wireless-Power-Stromversorgung für tiefe Hirnstimulation. In den hier bisher verwendeten Systemen ist die Batterie nach 10 Tagen leer und muss operativ ausgetauscht werden.

In der Medizintechnik gibt es sinnvolle Anwendungen en masse. Außerdem könnte ich mir vorstellen, dass Drohnen an Hochspannungsmasten, Funktürmen oder über den Wolken von »Tankdrohnen« elektrisch aufgeladen werden, am besten mit Sonnenenergie.

Smart heißt: ohne Netzkabel

Zurück zum Haushalt, dem künftigen Smart Home: Solange die kontaktlose Energieversorgung aus einer Ladeschale besteht, die über ein Kabel an einem Steckernetzteil hängt und das Endgerät auf wenige Millimeter genau platziert werden muss, gibt es noch viel Einspar- und Verbesserungspotential. Es müsste in Tischplatten oder Regalböden integrierte Ladeflächen geben, dessen Resonanzwandler direkt an 230 V angeschlossen werden, also ähnlich einem Induktionsherd.

Mobile Küchengeräte ohne Kabel, die an ganz bestimmten Stellen mit induktiver Nahfeldkopplung von Sendern unter der Arbeitsplatte versorgt werden, gibt es beispielsweise schon. Das nenne ich »smart«, weil man keinen Kabelsalat auf der Arbeitsplatte hat und alles gut sauber halten kann!

Schlüsseltechnik – im Schatten von I4.0 und KI

Ich habe den Eindruck, dass Wireless Power momentan zu sehr verdrängt wird von den Themen Industrie 4.0, Elektromobilität und künstliche Intelligenz, aber auch dort wird die kontaktlose Energieübertragung ein wichtiges Standbein für den Erfolg sein. Erforderlich sind weitere Forschungsarbeiten in noch bessere und anwenderfreundlichere Techniken. Und dann braucht es einen Standard mit dem alle Geräte gut zu Recht kommen.

In Zukunft wird es dann nicht mehr so viele Steckdosen und störende Kabel geben – im »Smart Office« oder »Smart Hospital« wahrscheinlich früher als im »Smart Home«.

 

Dipl.-Ing. Markus Rehm

arbeitete nach seinem Elektronik-Studium an der Hochschule Furtwangen acht Jahre lang bei der Deutschen Thomson Brandt als Forschungs- und Entwicklungsingenieur im Labor für Stromversorgungen. Seit 20 Jahren ist er freiberuflich tätig und bietet seinen Kunden mit seinem Elektroniklabor Forschung, Entwicklung und Beratung als Dienstleistung an. Seine Schwerpunkte sind die Funktion, die Zuverlässigkeit und die EMV von Leistungselektronik, sowie die Forschung, v.a. auf dem Gebiet der kontaktlosen Energieübertragung. Viele seiner Erfindungen wurden zu Patenten angemeldet und sind erfolgreich im Einsatz. Seit 2008 lehrt Rehm als Dozent an der Hochschule Furtwangen University Industrie- und Leistungselektronik und seit zwei Jahren gibt er Tagesseminare über zuverlässige Netzteile beim FED und engagiert sich im Programmkomitee des Wireless Power Congress.

rehm@ib-rehm.de