Intro Technologie Die kontaktlose Energieübertragung kann in zwei grundlegende Verfahren, die Energie- übertragung im Nahfeld sowie die Energieübertragung im Fernfeld, unterteilt werden. Bei der Übertragung im Fernfeld findet der Energietransfer durch Wellen statt. In vielen Fällen handelt es sich dabei um elektromagnetische Wellen, wenngleich auch akustische Wellen zur Energieübertragung genutzt werden. MEHR ERFAHREN

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Die kontaktlose Energieübertragung kann in zwei grundlegende Verfahren, die Energie- übertragung im Nahfeld sowie die Energieübertragung im Fernfeld, unterteilt werden. Bei der Übertragung im Fernfeld findet der Energietransfer durch Wellen statt. In vielen Fällen handelt es sich dabei um elektromagnetische Wellen, wenngleich auch akustische Wellen zur Energieübertragung genutzt werden. Zur Steigerung des Wirkungsgrades ist eine starke Bündelung der Wellen zu einem Strahl nötig. Dieser Strahl macht eine hindernisfreie Verbindung zwischen Sender und Empfänger nötig und erfordert zusätzlich eine sehr exakte Ausrichtung zwischen Sende- und Empfangseinheit. Als Beispiel kann die Energieversorgung von Flugobjekten durch einen vom Boden gesendeten und richtungsgesteuerten Laserstrahl genannt werden. Ein weiteres Beispiel ist die bereits im Jahr 1968 von Peter Edward Glaser geborene Idee, Energie außerhalb der Erdatmosphäre durch Solarkollektoren zu sammeln und durch einen gerichteten Mikrowellenstrahl zur Erde zu transportieren. Der Vorteil der gerichteten elektromagnetischen Energieübertragung im Fernfeld ist, dass die Reichweite lediglich durch das Ausbreitungsmedium gedämpft wird und demnach in Luft oder gar im Vakuum sehr weite Distanzen überbrückt werden können.

Spielt der Wirkungsgrad, das Verhältnis aus empfangener zu gesendeter Wirkleistung, eine nebensächliche Rolle, kann auf die senderseitige Bündelung zu einem Strahl verzichtet werden. Dies macht zum Beispiel die Versorgung von Kleinstleistungsempfängern in einer weiten Umgebung möglich. Als Beispiel können hier die hochfrequenten RFID- Varianten genannt werden.

Übertragungsverfahren im Fernfeld haben immer den Nachteil, dass entweder eine Bündelung der Wellen zu einem Stahl nötig ist, oder alternativ der Wirkungsgrad der Energieübertragung nur sehr kleine Werte erreicht. Anders verhält es sich bei der Nahfeldkopplung. Hier wird die Energie direkt im elektrischen oder im magnetischen Feld übertragen. Eine Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle findet idealerweise nicht statt. Da der Empfänger direkt durch das vom Sender erzeugte Feld gespeist wird, sind jedoch die überbrückbaren Distanzen, im Vergleich zur Übertragung im Fernfeld, stark limitiert. Demgegenüber steht ein hoher Wirkungsgrad, welcher auch ohne eine exakte Ausrichtung von Sender und Empfänger erreicht werden kann.

Ein Großteil der heute verfügbaren Systeme überträgt die Energie im Nahfeld. Hier findet vermehrt die induktive Übertragung Anwendung. Die steigende Anzahl dieser Systeme, speziell im Verbrauchermarkt, hat dazu geführt, dass der Wunsch nach herstellerübergreifender Interoperabilität entstanden ist. Es soll zukünftig möglich sein, unterschiedlichste Leistungsempfänger mit nur einem standardisierten Leistungssender zu versorgen oder zu laden. Dieser Wunsch hatte die Gründung mehrerer Konsortien herbeigeführt. Hier können das im Jahr 2009 gegründete Wireless Power Consortium (WPC), die im Jahr 2012 gegründete Power Matters Alliance (PMA) sowie die im gleichen Jahr entstandene Alliance for Wireless Power (A4WP) genannt werden.

Ein aktuell sehr erfolgreicher Markt ist der mobile Kommunikationssektor. Viele Hersteller setzten mittlerweile zum Laden ihrer Mobiltelefone ein standardisiertes induktives Übertragungsverfahren im Nahfeld ein. Dies spart fehleranfällige Ladekontakte und Steckverbinder und steigert gleichzeitig den Komfort des Anwenders. Wie zu Beginn bereits erwähnt, finden sich auch viele interessante und lukrative Einsatzbereiche in der Medizintechnik. So können zum Beispiel implantierte Unterstützungssysteme transkutan mit Energie versorgt werden. Dies hat für den Patienten den enormen Vorteil, dass die Speisung des Implantates auch ohne Kabel, welche durch die Haut nach Außen geführt werden, möglich wird. Dadurch sinkt das Infektionsrisiko auf ein Minimum. Überdies hinaus profitieren auch viele Geräte und Werkzeuge im medizinischen Bereich von der kabellosen Energieübertragung, weil auf Lade- oder Versorgungsstecker gänzlich verzichtet werden kann. Dies vereinfacht die Desinfektion und die chemische Sterilisation, weil auch elektronische Geräte vollständig in eine entsprechende Lösung eingetaucht werden können.