Stromschiene in der Fahrbahn

Unsere Lösung für moderne E-Mobilität

• Externe Energieversorgung für Fahrzeuge wie PKW, LKW und Busse
• Akkuladen während der Fahrt
• Verzicht auf zahlreiche Ladestationen in Städten
• Leistungsfähige Energiezuführung mit Supraleiter-Technologie

Projektidee: Stromschiene in Fahrbahn

• Serientaugliche Stromschiene in Fahrbahn integriert als Antrieb für Bus, PKW und LKW
• Leicht nachrüstbar in bestehenden Straßen
• Akkuladen während der Fahrt entlang der Stromschiene
• Kleine Batterien reichen für die Fahrt bis zur nächsten Stromschiene aus
• Vollautonome Fahrzeugsteuerung auf Sonderspur
• Auf Sonderspur Vorfahrt für ÖPNV sowie ergänzende Nutzung durch PKW und City-LKW

Hauptmerkmale der Stromschiene

• Breite, flache Bauweise für einfaches Überfahren
• Ebener Einbau zum Fahrbahnbelag
• Mechanische Lenkungsführung
• Einfache Montage der Stromschiene in die Fahrbahn
• Großer Leitungsquerschnitt für leistungsfähige Stromversorgung
• Breite Isolierflächen für hohe Isolationsfestigkeit
• Hoher Auslastungsgrad mit kurzer Amortisationszeit
• Bedeutende Energieeinsparung

Elektrische Eigenschaften mit Supraleiter

• Hochtemperatur-Supraleiter als Alternative zu klassischer Stromversorgung
• Hohe mögliche Ströme verlustarm ohne starke Abwärme
• Nur wenige Einspeisepunkte für Stromzuführung, dadurch kostensparend und wirtschaftlich
• Zwei einpolige Supraleiter zur Stromversorgung
• Kleiner Leiterdurchmesser für flachen Aufbau
• Einfache Abzweigungen zur Stromversorgung der einzelnen Kontaktflächensegmente
• Kreislauf für umwälzende Kühlflüssigkeit

Leistungsbedarf der Stromschiene

• Zusätzliche Stromversorgung für benachbarte abschaltbare Segmente
• Reduzierung der Anzahl Versorgungsausgänge für Supraleiter
• Durchschnittsverbrauch LKW: 120 kW
• Bei 1500 V entspricht dies etwa 80 A

Leistungsbedarf von Elektrofahrzeugen

• Leistungsbedarf E-Mobil am Beispiel Durchschnitt: laut ADAC etwa 20 kW bei 100 km/h
• Dies entspricht etwa 13 A Verbrauch bei 1500 V
• Leistungsbedarf 18-Tonner-LKW: etwa 88 kW bei 100 km/h
• Dies entspricht etwa 60 A Verbrauch bei 1500 V
• Durchschnittlicher Strombedarf der Stromschiene: 80 bis 100 A pro 20 m beziehungsweise 4 bis 5 kA pro km bei 1500 V

Quelle: Aktuelle PKW-Modelle im ADAC-Test

Quelle: Leistungsbedarf 18-Tonner-LKW

Eigenschaften der Supraleiterversorgung

• Zwei zylindrische, in den Fahrbahnuntergrund eingelassene Kühlaggregate mit Wasserwärmetauscher
• Modularer Aufbau mit zylindrischer Form und Schnellkupplung für einfachen Austausch im Fehlerfall
• Abwärme wird an die umgebende Erde abgegeben
• Jedes Kühlaggregat versorgt im Störfall automatisch benachbarte Leitungsabschnitte
• Zentrale Nachführung von Kältemittel durch Verbindung der einzelnen Versorgungsabschnitte

Stromschiene mit klassischer Stromversorgung

In den ersten Jahren nach Inbetriebnahme ist das Verkehrsaufkommen voraussichtlich noch nicht so hoch, sodass eine klassische Stromversorgung, zum Beispiel mit Starkstrom, ausreichend sein kann.

Mit steigendem Verkehrsaufkommen kann das System auf Versorgung mit Supraleiter umgerüstet werden.

Klassische Hochstromversorgung für Pilotprojekte

• Stahlrohre als Kabelkanal
• Versorgung durch klassisches Hochstromkabel anstelle Supraleiter
• Kostengünstige Realisierung für Pilotprojekte
• Ausbaufähig auf Supraleiter bei steigender Verkehrsdichte ohne Austausch der Stromschiene
• Netzumrichter können später durch Kühlaggregate ersetzt werden

Kommunikation zwischen Schiene und Fahrzeug

• Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Schiene über Stromabnehmer mit aufmoduliertem Signal
• Alternativ über berührungslose Schnittstelle
• Datenfluss vom Fahrzeug zur Schiene: Geschwindigkeit, Fahrzeugposition, Stromabrechnung, Akkustand und Reiseziel
• Datenübertragung von der Schiene zum Fahrzeug: Sollgeschwindigkeit, Abstandsteuerung und Akkuladesteuerung

Witterungsverhalten

• Sicheres Abfließen von Regenwasser
• Stromschiene ist geringfügig höher als der umgebende Straßenbelag
• Symmetrisches Gefälle nach außen
• Begleitheizung auf Kontaktflächen verhindert Eisbildung
• Fahrzeugseitiger Stromabnehmer entfernt stehendes Wasser in der Rinne

Verschleißverhalten

• Minimierung von Verschleiß durch Halbierung des Versorgungsstroms
• Kontaktflächen werden bei Montage eingeclipst und können bei Verschleiß maschinell ausgetauscht werden
• Verschleißfestigkeit der breiten Kontaktbleche ist deutlich höher als bei schmalem Draht einer Oberleitung

Montage und Reparatur

• Schnelles und maschinelles Abfräsen der Deckschicht
• Vollautomatische Montage der Stromschienensegmente
• Schnelles Ersetzen einzelner Stromschienensegmente im Schadensfall
• Hohe Festigkeit der Stromschiene durch Asphaltdübel und rutschfeste Folie zwischen Stromschiene und Fahrbahn
• Raue, rutschfeste Oberflächen zwischen Kontaktflächen und Schiene sorgen für hohe Stabilität

Berührungsschutz

• Zuschalten von Spannung an Kontaktflächen erfolgt nur beim Überfahren der Schiene
• Steuergerät steuert und überwacht die Schienensegmente an jedem Segmentübergang
• Redundante Abschaltmöglichkeiten der Kontaktflächen
• Im stromlosen Zustand sind Kontaktflächen mit GND-Potential verbunden
• Fehlerstrom-Schutzschalter überwacht unzulässige Kriechströme
• Erkennung von Stromfluss infolge Überflutung

Grundidee: Stromschiene seitlich der Fahrbahn

• Grundidee entstand bereits ab 1993
• Zwei Patentanmeldungen zur Stromschiene und zum Antrieb für Elektrofahrzeuge
• Am 27.06.1993: Anmeldung Stromschiene seitlich der Fahrbahn mit Solardach, DE 44 17 065 A1
• Am 11.06.2002: Anmeldung Stromschiene im Straßenbelag als Antrieb für E-Fahrzeuge, DE 102 25 962 A1
• Modell 1:24 wurde im Eingangsbereich der Erfindermesse in Fellbach ausgestellt
• Diverse Veröffentlichungen in Presse und Fernsehen
• 2005 Aufgabe des Projekts, da damals noch kein ausreichendes Interesse an einer Wende zur E-Mobilität bestand