Induktiv laddning för elbilar: Hur statisk och dynamisk trådlös laddning fungerar

Om det låter bekvämt att inte behöva ett kort för att ladda elbilen – tänk då att göra det utan att ens koppla in en kabel. Det är vad induktiv laddning handlar om.

Är det möjligt? Ja.
Är det ekonomiskt möjligt? Inte riktigt.

Induktiv laddning i olika former testas redan aktivt i Sverige, Tyskland, Frankrike och andra länder. Många tidigare projekt har dock redan avbrutits. Upptäck mer om hur induktiv laddning fungerar, vilka för- och nackdelar som finns och om alla elbilar kan laddas på det här sättet.

• Induktiv laddning kan vara statisk (när bilen står parkerad) eller dynamisk (när bilen laddas medan den kör över utrustade vägsträckor).

• Statisk trådlös laddning väntas bara vara omkring 1–2 % mindre effektiv än konventionella kabelanslutna laddstationer.

• Höga förhandsinvesteringar är ett av de största hindren för induktiv laddning.

Induktiv (även kallad trådlös eller kontaktlös) laddning för elbilar är ett sätt att ladda fordonets batteri utan fysisk kontakt mellan laddaren och bilen. Energin överförs från en platta i marken till en mottagarspole på fordonet – allt sker alltså utan en kabel.

Låt oss vara tydliga: en elbil måste ha en mottagarspole för att kunna laddas på det här viset. Att eftermontera det på en bil är teoretiskt möjligt, men det är osannolikt att det skulle bli vanligt. Troligare är att när tekniken blir mer utbredd kommer biltillverkarna att börja bygga in mottagarspolar i nya modeller. Dessutom måste mjukvaran anpassas för detta laddsätt.

Induktiv laddning använder elektromagnetisk induktion istället för kablar för att överföra energi från en laddbas till en elbil. I grunden skapar laddaren ett magnetfält, och bilens spole fångar upp det – elektricitet börjar flöda och batteriet laddas.

Två termer är viktiga att ha koll på här är:

• sändarspole

• mottagarspole

Laddplattan innehåller den så kallade sändarspolen. När växelström (AC) från elnätet eller från förnybara källor går genom denna spole, ändrar strömmen riktning flera tusen gånger per sekund – på så sätt skapas ett magnetfält. När en annan kopparlindning (i detta fall mottagarspolen inne i elbilen) kommer nära detta magnetfält, uppstår en växelström i mottagarspolen. Denna växelström omvandlas sedan till likström (DC) i fordonets ombordladdare, precis som vid laddning med en AC-laddbox, och används för att ladda batteriet.

Induktiv laddning kan ske både när bilen är parkerad (statisk) och när den är i rörelse (dynamisk).

Statisk induktiv laddning fungerar på liknande sätt som trådlös laddning av mobiltelefoner och andra små enheter. Du parkerar helt enkelt bilen ovanför en markplatta och laddningen startar. Det kan vara som en räddning i ruggigt novemberväder – inget famlande med blöta kablar i regn eller kyla.

Dynamisk induktiv laddning innebär att spolar läggs in i vägbanans yta längs en sträcka av motorväg eller stadsgata. Om tillstånd givits i förväg kan bilen ladda medan den kör över de aktiverade spolarna.

Detta koncept kanske låter högst futuristiskt – men det är möjligt. Det finns dock flera lager till detta, så läs vidare för mer.

Induktiv laddning betyder inte att energi börjar flöda in i batteriet utan kontroll. Innan något högeffektigt elektromagnetiskt fält genereras måste en låg-effekt, högfrekvent trådlös kommunikationslänk etableras.

Denna typ av ”konversation” mellan bilen och plattan gör systemet säkert. Fordonet och plattan kommunicerar med en standardprotokoll för att utbyta kritisk data:

För statisk trådlös laddning antar man att användare behöver teckna avtal med operatörer av laddstationer och lämna betalningsuppgifter. Överlag förväntas det följa ISO 15118-standarden, precis som Plug & Charge. Idealet är att bilen sköter betalningen själv och att du får en friktionsfri upplevelse.

För dynamisk trådlös laddning blir systemet mer komplext. Du kan inte förväntas kontrollera laddningspriser och fatta beslut om hur mycket som ska laddas medan du kör – därför kommer du troligen kunna ange vissa preferenser i förväg, till exempel:

• Föraren kan sätta ett pristak: ”Ladda inte om priset överstiger 4,50 kr/kWh.”

• Föraren kan sätta ett beloppstak: ”Stoppa laddning efter att 200 kr har förbrukats.”

• Föraren kan definiera ett laddningsmål: ”Ladda endast när batteriets laddningsnivå (SoC) är under 30 %.”

Dynamisk laddning kommer också kräva en roaming-lösning. Det kommer sannolikt fungera som vanlig offentlig laddning: du har ett avtal med din e-Mobility Service Provider (eMSP), företaget som hanterar ditt laddkonto. När du kör på en dynamisk laddväg använder bilen sitt digitala certifikat (via ISO 15118) för att identifiera dig som kund hos den eMSP:n. Vägoperatören (Charge Point Operator, CPO) kan då skicka kostnaden för laddningssessionen till din eMSP, som inkluderar den i din samlade faktura.

Fakturering kan bli en av de svåraste regulatoriska utmaningarna innan dynamisk trådlös laddning blir verklighet. Du måste kunna verifiera att du bara betalar för exakt den mängd energi du förbrukat – det kräver strikta juridiska standarder. I dagsläget är regelverken inom EU utformade för stationära mätare.

Statisk induktiv laddning är bara 1–2 % mindre effektiv än vanlig kabelbunden laddning, vilket MAHLE har visat. Energiförlusterna för dynamisk laddning blir högre eftersom ett rörligt fordon inte kan bibehålla perfekt placering över kontinuerligt inbäddade spolar, och eftersom luftgapet blir större.

Man skulle kunna tro att trådlösa system slösar betydligt mer energi. Faktum är att enligt en rapport från Fraunhofer-institutet från 2010 nådde tidiga trådlösa system bara omkring 80 % effektivitet, jämfört med cirka 95 % för konventionell ledande (kabel) laddning.

De viktigaste faktorerna som bestämmer effektiviteten är placeringen mellan de två spolarna och avståndet (luftgapet) mellan dem. Till skillnad från din smartphone, som du kan placera direkt på plattan, så finns det något som hindrar dig från att göra detsamma när du laddar en bil: däcken. Ju närmare och bättre placerad bilen är på vägen, desto högre blir effektiviteten. Därför:

a) laddningsförluster för dynamisk induktiv laddning kommer sannolikt att bli betydligt högre;
b) för statisk laddning finns vissa system som mekaniskt minskar luftgapen – antingen reser sig spolarna högre upp i marken eller så sänks de i fordonet;
c) för statisk laddning överväger biltillverkare att implementera automatisk parkering, där du lämnar bilen i närheten av laddplattan och fordonet justerar sig för att placeras exakt över plattan.

Vid tester har induktiv laddning nått mycket höga effektnivåer: 270 kW och högre för statisk laddning, och 300 kW och mer för dynamisk (under färd). För vanligt hemmabruk är en mycket lägre effekt, som 11 kW, troligen den standard som blir vanligast.

Till exempel har Porsche annonserat Cayenne Electric, planerad att lanseras i slutet av 2025, med stöd för statisk trådlös laddning upp till 11 kW. Samtidigt har forskare vid Oak Ridge National Laboratory (ORNL), tillsammans med Volkswagen Group of America, nyligen överfört 270 kilowatt trådlöst till en Porsche Taycan. Denna demo är dock av begränsad betydelse för vanliga förare eftersom:

a) I demonstrationen användes en speciellt modifierad Porsche Taycan, en högpresterande elbil byggd för att klara sådan massiv effekt;

b) Bilen, som redan kostar 1 200 000–1 830 000 kr, behöver en uppgradering på minst ca €20k för att kunna ladda induktivt.

c) Denna tekniken är ännu inte tillgänglig på konsumentnivå i Sverige.

Induktiv laddning testas i Sverige (Smartroad Gotland - 1,6 km vägsträcka där fordon laddas under körning), i Frankrike (1,5 km motorvägsavsnitt som laddar fordon i rörelse), i Tyskland (92 % effektiv trådlös parkeringsplatta), i USA (Detroits pilotväg) och i Norge, där taxibilar i Oslo laddas trådlöst medan de väntar.

Tidigare projekt som BMW:s 530e iPerformance-system för trådlös laddning var framgångsrika pilotprojekt (3,7 kW) men rullades inte ut för massproduktion och avslutades.

För kollektivtrafik är Braunschweigs "Emil"-projekt för induktiv bussladdning (200 kW) en fortsatt långvarig framgång, men vissa tyska städer som Berlin har övergett tekniken för sina huvudflottor.

Den utbredda antagningen av många pilotprogram hämmas framförallt av ekonomiska skäl. Trots det fortsätter flera länder att investera i och utveckla tekniken.

Smartroad Gotland – ett av Europas mest uppmärksammade pilotprojekt för dynamisk trådlös laddning av elfordon i verklig trafik. På Gotland, mellan Visby flygplats och Visby centrum, har ElectReon tillsammans med Trafikverket installerat induktiva spolar under vägbanan som kan överföra el till fordon medan de kör. Systemet används av både bussar, lastbilar och andra fordon utrustade med mottagare, och tester har visat stabil energioverföring i verkliga förhållanden.

Projektet omfattar cirka 1,6 km elektrifierad väg inom en totalt 4,1 km lång sträcka och används bland annat av en elbuss i reguljär trafik samt testfordon. Syftet är att minska behovet av stora batterier, sänka utsläpp och utvärdera tekniken inför eventuell storskalig utbyggnad av elvägar i Sverige. Status: pilotprojekt i drift med verkliga fordon, fortsatt utvärdering av prestanda, kostnader och infrastruktur.

Första dynamiska trådlösa pilotprojektet för elfordon i verklig trafik. Ett 1,5 km testavsnitt levererar 200–300 kW till fordonen under körning. I närheten av Angervilliers, cirka 40 km sydväst om Paris, har VINCI Autoroutes och Electreon installerat spolar under vägen. Flera verkliga fordon – lastbilar, skåpbilar, bussar och personbilar utrustade med Electreons mottagarspolar – använder det dagligen.

Projektet visar potentialen för att minska CO₂-utsläpp och använda färre råmaterial vid batteriproduktion. Man förväntar sig också mer kunskap om energiförluster vid trådlös laddning. Status: prototypfordon körs för att utvärdera prestanda i verklig trafik. Frankrikes transportdepartement siktar på 9 000 km elektriska vägsystem till 2035.

MAHLE:s statiska induktiva system och mycket precisa positioneringsteknik (DIPS) godkändes som global SAE-standard och uppnår 92 % effektivitet. Systemet fungerar även om plattan är täckt av snö eller löv, och DIPS guidar fordon till inom en centimeters perfekt placering. För fordon med automatisk parkering kommer DIPS-mjukvaran att gränssnitta direkt med fordonets parkeringskontroll.

Status: enligt Christopher Lämmle, chef för Charging Systems Project House på MAHLE, kommer de första systemen baserade på den nya standarden komma ut på marknaden omkring tre år efter officiell publicering.

Detroit har pilotat en väg för trådlös elbilsaddning. På ett kvarts miles (≈ 400 m) långt avsnitt av 14th Street ligger elektromagnetiska spolar inbäddade under asfalten och överför energi trådlöst till bilar med särskilda mottagare. Projektet ingår i Michigans plan att skapa ett koldioxidneutralt transportsystem till 2050 och startades 2023 med en kostnad på omkring $2 miljoner per mile, vilket väcker frågor om skalbarhet.

Status: projektet är i tidig test- och forskningsfas. I november 2024 utökade Electreon pilotprojektet i Detroit för att inkludera last-mile-tester med UPS och el-lastbilstillverkaren Xos.

25 Jaguar I-Pace-taxibilar i Oslo laddas induktivt med Momentum Dynamics system på 50–75 kW. EnergiCity har testat trådlös laddning för dessa fordon sedan 2019; plattorna är byggda för att fungera i alla väder, även snö.

Status: Vi har inte hittat uppdateringar efter 2020, vilket tyder på att taxiflotten troligen fortfarande är i testläge.

För närvarande är induktiv laddning inte så ekonomiskt varken för biltillverkare eller förare. EU försöker göra elbilar mer prisvärda – men att byta till induktiv laddning och tvinga dyra uppgraderingar skulle motverka det målet.

Problemet som induktiv laddning försöker lösa är att minska batteristorleken (vilket kan hjälpa avkarbonisering), förenkla laddning (inga kablar) och spara förarens tid (inga laddstopp, även om pauser för kaffe lär förekomma). Inget av detta förbättrar dock elbilarnas övergripande prisvärdighet tillräckligt – en strategi funkar inte om bara få råd med den.

I Shared Charging-projektet, lett av go-e, övervägs även induktiv laddning. Projektets mål är att skapa ett nätverk av laddpunkter lika utbrett och användarvänligt som dagens bensinstationer, med fördelen att det drivs av förnybar energi som sol och vind. Projektet har erhållit €6,4 miljoner i finansiering med fokus på att göra varje laddpunkt så ekonomiskt överkomlig som möjligt. Tyvärr erbjuder induktiv laddning begränsade möjligheter i det avseendet.

Induktiv laddning kräver högre initiala kapitalkostnader jämfört med konventionella Mode 2- och Mode 3-laddare. De kan bli billigare att driva över tid tack vare hållbarhet, automatisering och lägre underhållsbehov.

Varifrån kommer initialkostnaderna?

• Utrustning
  Trådlösa system är dyrare eftersom både markplattan och fordonet behöver specialelektronik för att överföra effekt med högfrekvent AC (runt 85 kHz).

• Installation
  Att installera markplattor kräver omfattande arbeten – schakt, betonggjutning och andra moment liknande installation av kabelbundna stationer.

Säkerhetsfunktioner
Systemen innehåller också sensorer för detektion av främmande föremål (FOD) och levande objekt (LOD), samt magnetisk avskärmning – allt detta ökar kostnaderna.

Den trådlösa elbilsladdningsmarknaden värderades till omkring 1 172,28 miljoner USD år 2024 och kan växa till över 4 119,51 miljoner USD till 2034. Marknaden förväntas öka med en årlig tillväxttakt (CAGR) på 13,64 %. Andra prognoser anger ännu högre tillväxttal.

Statisk trådlös laddning kommer sannolikt att bli mer utbredd före dynamisk laddning, eftersom den är mer prisvärd. Statisk laddning gör det dessutom enklare att uppfylla nuvarande och kommande regelverk. Den tillåter en gradvis utrullning, med start i privata stationer där komplex fordonsautentisering inte alltid krävs.

För de flesta konsumenter kommer statisk trådlös laddning sannolikt vara en lyxfunktion flera år efter att den tekniskt bedömts vara marknadsklar. Den kommer troligen att tilltala ägare av dyrare elbilar. Du märker ingen skillnad i bilen med inbäddade mottagarspolar – men du kommer märka skillnad i priset när du köper den.

En annan möjlig användargrupp är företag – till exempel taxibolag som kan ladda trådlöst medan de väntar på kunder. Detta tillåter dem att fylla på batteriet successivt istället för att göra längre laddstopp. I Nottingham kördes WiCET-projektet (Wireless Charging of Electric Taxis) 2022–2023; det är markerat som avslutat, vilket sannolikt betyder att de induktiva laddarna i projektet inte längre är i drift.

Dynamisk laddning kan ta längre tid att utveckla och blir då främst relevant för tunga fordon som följer fasta rutter. För dessa kan det öka operationstiden och sänka kostnader genom att eliminera stopp och manuell inkoppling. Men de mycket höga kostnaderna gör bred adoption i närtid osannolik.