Elonroad: Elektrifizierung des Verkehrs

Elektrofahrzeuge unterwegs aufladen

Elektrofahrzeuge (EV) stehen kurz vor dem Wendepunkt einer raschen Masseneinführung, wobei die weltweiten Verkäufe bis 2020 um 43 % steigen werden, trotz eines allgemeinen Einbruchs der Autoverkäufe während der weltweiten Pandemie. Ein noch schnelleres Wachstum wird aufgrund der sinkenden Batteriepreise vorhergesagt, was wiederum den Gesamtpreis von Elektroautos senkt, wobei die neuesten Analysen davon ausgehen, dass der Wendepunkt zwischen 2023 und 2025 erreicht wird. Die große Frage ist nun, wie die Infrastruktur rund um Elektroautos funktionieren wird. Werden die Ladestationen in den Städten und auf dem Land verstreut sein, um die steigende Nachfrage zu befriedigen, so dass die Autofahrer möglicherweise stundenlang stehen bleiben, während sie auf eine ausreichende Ladung warten? Oder werden Lösungen wie die des schwedischen Clean-Tech-Unternehmens Elonroad - leitfähige Ladestreifen auf der Straße - dafür sorgen, dass alle unterwegs sind, auch wenn sie ihr Auto aufladen?

Die Inspiration

Manchmal kommt die Inspiration auf die ungewöhnlichste Art und Weise - und für Elonroad-Gründer Dan Zethraeus kam die Inspiration von den schlammigen Schnee- und Schneematschhaufen, die sich im Winter auf dem Mittelstreifen der Autobahn ansammeln. Zethraeus war Filmregisseur und pendelte 30 Minuten zwischen seinem Haus in Lund und seinem Büro im südschwedischen Malmö. Schon 2012 wollte er sich ein Elektrofahrzeug kaufen, aber die Kosten waren damals unerschwinglich. Außerdem lebte er in einer Stadtwohnung, wo die Ladeinfrastruktur eine Herausforderung darstellte - wenn man in einem Haus wohnt, kann man sein Fahrzeug an der eigenen Stromquelle aufladen, aber in einer Wohnung ist diese Möglichkeit in der Regel nicht gegeben. Zethraeus ist zwar kein Ingenieur von Beruf, aber er ist seit langem von neuen Technologien fasziniert und hat ein starkes Interesse am Umweltschutz.

"Er fuhr eines Tages zur Arbeit, und obwohl wir in Südschweden nicht viel Schnee haben, bildet sich bei Schneefall ein Haufen matschiger Schneematsch mitten auf der Straße", erklärt Karin Ebbinghaus, CEO von Elonroad. "Dan schaute sich diese Schneematschhaufen während seiner Fahrt an und dachte sich: 'Was wäre, wenn es dort etwas gäbe, das mein Auto aufladen könnte' - ein bisschen wie die Autorennbahnen, mit denen er als Kind gespielt hat."

Wenn sie von einer Inspiration ergriffen werden, handeln die meisten Menschen oft nicht danach. Dan Zethraeus hingegen ließ die Idee nicht mehr los. Er hatte eine Idee - eine, die Elonroad bis heute hat - dass Plus- und Minussäulen, nicht parallel, sondern nacheinander, die Herausforderungen beim Laden von Elektrofahrzeugen lösen könnten. Um seine Hypothese zu bestätigen, baute Zethraeus zunächst einen Prototyp mit dem Lego seiner Kinder - und weil er ein Filmemacher ist, dokumentierte er die gesamte Reise, wie Elonroad dorthin kam, wo sie heute sind.

"Wir haben die Technische Universität Lund direkt vor der Haustür, also suchte Dan nach Kontakten, um über sein Konzept zu sprechen, und vereinbarte schließlich ein Treffen mit einem Professor, um zu besprechen, ob seine Idee machbar sei", sagt Karin Ebbinghaus. "Der Professor war der Meinung, dass es möglich sei, aber er wies darauf hin, dass die leitfähigen Schienen, wenn sie über dem Boden liegen, ein bisschen wie eine Bodenschwelle auf der Autobahn sein könnten, über die man nicht so gut fahren kann.

Zethraeus ging zu einem Holzlager und schnitt ein Stück Holz zu, das genau so aussah, wie die Schiene aussehen würde. Dann nahm er den Professor mit auf eine Rennstrecke und fuhr mit verschiedenen Geschwindigkeiten über die Schienenattrappe - und zwar mit einer vollen Kaffeetasse im Getränkehalter des Autos. Als der Professor sah, wie gering die Störung war, war er überzeugt, dass das Konzept realisierbar war. Daraufhin beantragten sie bei der schwedischen Energieagentur einen Zuschuss in Höhe von 1,5 Millionen Euro, um das Konzept weiterzuentwickeln.

Die Herausforderungen

Eine der größten Herausforderungen für Elonroad war es, die Menschen nicht nur für das Konzept zu interessieren, sondern es auch zu verstehen. Nach dem Bau des ersten Prototyps nahm Zethraeus an zahlreichen Konferenzen teil, um über elektrifizierte Straßen zu sprechen. Er versuchte, den Menschen das Konzept näher zu bringen und ihnen zu zeigen, dass es nicht nur einen echten Bedarf in der Elektroauto-Infrastruktur erfüllt, sondern auch absolut möglich ist. Er wollte, dass die Menschen verstehen, dass man nicht dem traditionellen Modell von benzinbetriebenen Autos folgen muss, bei dem man an die Tankstelle geht, um zu tanken.

"Eine weitere Herausforderung war die Automobilindustrie, denn sie will, dass ihre Verantwortung am Fahrgestell endet", sagt Karin Ebbinghaus. "Mit anderen Worten: Sie wollen sich nicht darum kümmern, wie das Auto betankt wird, sobald es das Werk verlässt. Hier müssen verschiedene Sektoren wie die Energie- und die Automobilbranche aufeinander abgestimmt werden - aber das sind dieselben Sektoren, die im Gegensatz zu Branchen wie der Telekommunikation nicht gerade dafür bekannt sind, innovativ zu sein oder die Dinge an vorderster Front voranzutreiben. Die großen Automobilhersteller sind nicht wirklich dabei, wenn es darum geht, mit neuen Technologien zu arbeiten und Teil der Lösung zu sein. Die Sache ist jedoch die, dass diejenigen, die nicht mitmachen und über das Fahrgestell hinaus arbeiten, wahrscheinlich einen Wettbewerbsnachteil haben werden.

Neue Technologien erfordern neue Lösungen und neue Denkweisen, und das ist bei Elektrofahrzeugen nicht anders. Es handelt sich um eine neue Technologie, die eine neue Denkweise erfordert.

Karin Ebbinghaus CEO Elonroad

Tesla hat den Markt für Elektroautos erst richtig eröffnet und dazu beigetragen, dass die Automobilindustrie den Druck zur Veränderung spürt. Ebbinghaus hofft, dass die Branche weiterhin Schritte unternimmt, um über das Fahrgestell hinauszugehen und Teil einer größeren Lösung zu werden.

Die Lösung

Fahrer von Elektroautos haben oft Angst vor dem Laden und vor der Reichweite. Man fährt vielleicht gerade und sieht, dass man in den nächsten 30 Minuten laden muss, aber wenn man zur Ladestation kommt, ist sie vielleicht schon in Betrieb. Man muss also warten, um die Ladestation nutzen zu können, und man muss auch warten, während das Elektroauto geladen wird, was nicht annähernd so schnell geht wie das Tanken. Die Möglichkeit, während der Fahrt zu laden, reduziert diese Sorgen und beseitigt sie sogar - aber das ist nur der Anfang, wie Elonroad die unzähligen Herausforderungen löst.

"Stationäre Ladestationen werden nicht ausreichen, wenn wir uns zu einer Gesellschaft entwickeln, die ausschließlich auf Elektrofahrzeuge setzt", erklärt Ebbinghaus. "Sie werden Teil eines größeren Ökosystems von Lademöglichkeiten sein. Darüber hinaus wird sich die Elonroad-Lösung in ländlichen Gebieten sehr positiv auswirken: In der Stadt haben Sie eine Vielzahl von Möglichkeiten, Ihr Elektrofahrzeug aufzuladen, aber auf dem Land haben Sie nicht so viele, und wir alle wissen, dass Sie sich im Notfall nicht einfach eine Dose Strom leihen können, wie Sie es bei Benzin können. Ladesäulen an den Straßen außerhalb der Städte werden viele Probleme auf sehr einfache Weise lösen.

Und da die Bevölkerung in den Städten weiter wächst, müssen sich die Städte fragen, ob sie mehr Platz für Parkplätze benötigen, an denen E-Fahrzeuge aufgeladen werden können? Oder wäre es besser, die bestehende Infrastruktur zu nutzen, etwa Straßen?

"In einer Stadt gibt es so viele Anwendungsfälle, die dieselbe Infrastruktur und Lösung nutzen können", sagt Ebbinghaus. "Wenn man also ein Netz von Ladespuren einrichtet, kann man alles aufladen, von Autos und Bussen bis hin zu Taxis und Fahrzeugen der letzten Meile. Man müsste nicht so viele Stromabnehmer für Busse oder Ladestationen für Autos bauen - das ist eine Suboptimierung der Ladeinfrastruktur, weil man eine Lösung nutzt, um die Herausforderungen vieler Nutzergruppen zu lösen."

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Die elektrifizierte Straßenlösung von Elonroad kann auch ein Segen für große Langstrecken-Lkw sein, bei denen die Größe der Batterien eine Herausforderung darstellt, ebenso wie die Zeit, die zum Aufladen der großen Batterien benötigt wird, die heute für den Antrieb eines großen Fahrzeugs erforderlich wären. Die schwedische Regierung hat große Lastkraftwagen als Anwendungsfall vorgesehen, da es schwierig ist, sie zu elektrifizieren. Mit Elonroad könnten sie während des Betriebs aufgeladen werden.

Verbindung zur Elonroad

In der Praxis wird ein Gerät im Auto platziert, das mit der leitenden Schiene auf der Straße verbunden ist. Es gibt sowohl eine digitale als auch eine physische Verbindung, die als Pickup bezeichnet wird, und eine Antenne, die ein verschlüsseltes Signal zur Identifizierung des Fahrzeugs und zur Freigabe der Energieverteilung sendet. Der Fahrer hat die Kontrolle darüber, ob Energie abgeholt wird oder nicht, und kann unter anderem festlegen, wann die Batterie geladen werden soll. Das Signal ermöglicht auch Zahlungen, die pro Nutzung oder im Rahmen eines Abonnements erfolgen können.

"Das System weiß auch, wie viel Strom wir gerade im Netz haben, so dass wir ihn an denjenigen verteilen können, der ihn am meisten braucht. Wir werden in Echtzeit wissen, wie viele Nutzer aufgeladen werden müssen", erklärt Ebbinghaus. "Wir haben eine Menge Sensoren auf der Straße, und wir haben eine Menge Rechenleistung, um die Sicherheit zu haben, das Stromnetz zu entsperren. Es sind die IoT-Sensoren, die es uns ermöglichen, die Energieleiste in Echtzeit freizuschalten. Im Moment nutzen wir 4G, aber 5G wird noch besser sein, sowohl für die Echtzeit als auch für die geringere Latenzzeit.

Die IoT-Sensoren können aber noch viel mehr Informationen erfassen als nur, wer eine Ladung braucht. Die Sensoren können auch Informationen über Feuchtigkeit, Luftqualität, Temperatur, Eis und Schnee erfassen - mit anderen Worten, die Lösung von Elonroad kann die Straße intelligent machen und Informationen sammeln, die verschiedenen Interessengruppen zur Verfügung gestellt werden können - und das ist nicht auf Fahrer beschränkt. Echtzeit- und historische Daten können von den Kommunen genutzt werden, um zu beurteilen, was gerade passiert, z. B. ob eine Straße gestreut werden muss, weil sie vereist ist. Diese Informationen und Daten können auch bei der langfristigen Planung von Reparaturarbeiten, Straßenausbauten, der Ermittlung von Problembereichen usw. helfen. Wo wird es eisig? Steigt das Wasser? Wo ist die Abnutzung am schlimmsten?

"Ich habe mit einigen Männern gesprochen, die an den Straßenbelägen arbeiten, und es scheint, dass die Wartung von Sonne, Schatten usw. abhängt. Die Daten, die wir mit unseren eingebetteten Sensoren sammeln können, würden eine vorausschauende Wartung ermöglichen und so die Kosten senken. Das ist zwar eine Lösung für das Laden von Elektrofahrzeugen, aber die Anwendungsmöglichkeiten sind viel breiter", sagt Ebbinghaus. "Um noch einmal auf die schweren Lkw zurückzukommen: Diese großen Lkw dürfen nur auf bestimmten Straßen fahren, und entlang der Autobahnen gibt es Wiegestationen. Die Elonroad-Lösung könnte zur Messung von Gewicht, Vibrationen und anderen Dingen verwendet werden, und wir glauben, dass die schwedische Verkehrsbehörde aufgrund der Kosteneinsparungen und der genaueren Daten daran interessiert sein wird."

Es gibt auch ein großes Interesse von Häfen, in denen hohe Anforderungen an die Dekarbonisierung gestellt werden, so dass sie wollen, dass alle in den Häfen arbeitenden Lkw elektrisch betrieben werden. Die Herausforderung besteht darin, dass die Lkw oft rund um die Uhr arbeiten und für alle Schichten das gleiche Fahrzeug eingesetzt wird. Sie haben jedoch keine Zielorte und keine nächtlichen Ruhezeiten, in denen sie geparkt und aufgeladen werden können. Eine leitfähige Schiene im begrenzten Hafenbereich ist die ideale Lösung, um die Lkw geladen und einsatzbereit zu halten.

Der Weg nach vorn

Derzeit testet Elonroad eine elektrifizierte Straße in Lund, Schweden, und arbeitet auch mit einem der größten schwedischen Zustelldienste zusammen. Außerdem arbeiten sie mit dem Hafen von Helsingborg und dem Lieferunternehmen Bring in Norwegen zusammen.

"WirWir richten ein Pilotprojekt ein, um einen ihrer Kias so umzurüsten, dass er auf unserer Straße aufgeladen werden kann, was ihnen ermöglicht, ihre Autos rund um die Uhr aufzuladen, und sie in ihrem Bestreben unterstützt, vollständig auf eine nachhaltige, elektrische Flotte umzustellen", erklärt Ebbinghaus. "Wir werden in den nächsten ein bis zwei Jahren mit den richtigen Zertifizierungen usw. voll einsatzfähig sein."

Darüber hinaus wird sich Elonroad an einer Ausschreibung für 3000 km Straße in der schwedischen Region Örebro beteiligen, die allerdings einige andere Herausforderungen mit sich bringt.

"In der schwedischen Verkehrsverwaltung gibt es verschiedene Abteilungen: die Abteilung für Gebührenerhebung und die Abteilung für Digitalisierung - und unser System liegt an der Schnittstelle zwischen beiden. Wenn sie also eine Ausschreibung für die Gebührenerhebung machen, dann nicht für eine größere Lösung - die getrennten Abteilungen machen die Sache schwierig. Wir hoffen, dass wir einige digitale Schnittstellen oder digitale Anforderungen in der Ausschreibung für die Beschaffung haben werden.

"Wenn man sich mit den Straßen der Zukunft oder überhaupt mit irgendetwas heutzutage befasst, muss man sofort digital denken, also ist ein Umdenken erforderlich. Man muss sehen, was sein könnte, und nicht, was ist. Es gibt keine anderen elektrischen Straßensysteme wie Elonroad, in die Sensoren eingebettet sind, daher sehe ich unsere Lösung als ein IoT-Hotel, in dem unsere IoT-Sensoren so ziemlich alles messen können, was mit der Straße zu tun hat."

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Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird die Elektrifizierung nicht mehr in kleinen Zentren stattfinden. Stattdessen werden sich die Knotenpunkte bündeln und zusammenschließen, wenn das Ökosystem reift - und elektrifizierte Straßen werden dabei eine große Rolle spielen.

"Wir fühlen auch eine echte Dringlichkeit, Elonroad zu gründen, um dem Klima zu helfen", sagt Karin Ebbinghaus. "Allein die letzten ein oder zwei Jahre haben uns gezeigt, dass der Klimawandel ein echter Notfall ist und wir Wege finden müssen, ihn zu bekämpfen. Es geht darum, sowohl etwas zu bewirken als auch schnell Technologien zu entwickeln. Ich glaube, die Menschen wachen jetzt auf und erkennen, dass es nicht um Profit ODER Zweck geht, sondern um Profit UND Zweck - etwas, das uns bei Elonroad sehr am Herzen liegt."

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