2019 hat sich die Zahl der zugelassenen E-Autos im Vergleich zu 2015 verdreifacht. Die Zahl der Ladestationen liegt im ersten Quartal 2020 bei rund 17.860. Damit wird eines klar: Je mehr Elektroautos zugelassen werden, desto größer ist die Speicherkapazität der in ihnen verbauten Batterien.
Diese könnte genutzt werden, um Leistungsschwankungen erneuerbarer Energiearten und Stromspitzen abzufangen. Die perfekte Technik dafür wäre ein induktives Ladesystem, die drahtlose Übertragung von Energie. Und genau das nehmen die Beteiligten des Forschungsprojekts Feedbac-Car bis Mitte 2020 unter die Lupe. Sie untersuchen die Möglichkeiten, E-Fahrzeuge nicht nur durch Induktion, also durch Empfangs- und Senderspulen, zu laden, sondern bei Bedarf deren überschüssige Energie wieder ins Stromnetz einzuspeisen. Immerhin könnte durch diesen Zusatznutzen E-Mobilität für Kunden noch attraktiver werden. Somit wäre es eine elegante und auch gute Lösung. Doch, entstehen durch induktives Laden auch Nebenwirkungen? Immerhin entsteht bei der Energieübertragung ein Magnetfeld. Das ist ‒ anders als etwa bei einem Laserstrahl ‒ nicht klar begrenzt. Es streut. Jedoch nimmt es mit der Entfernung von den Spulen stark ab.
Ob sich diese Technologie auch auf die Biologie auswirkt, untersucht seit kurzem Dr. Alexander Lerchl, Professor für Biologie und Ethik in Naturwissenschaften und Technik an der Jacobs University Bremen. Lerchl hat dabei insbesondere verschiedene Pflanzen, Insekten und Einzeller im Blick. Der Bremener Professor ist mit seinem Team Teil des Forschungskonsortiums Feedbac-Car.
Sein Glück: Er kann für seine Studie auf große Helmholtz-Spulen zurückgreifen, die ein Magnetfeld mit einer Stärke von 360 Mikrotesla bei 20 kHz beziehungsweise 85 kHz erzeugen. Zum Vergleich: Für Hochspannungsleitungen beträgt der Grenzwert für die magnetische Flussdichte 100 Mikrotesla. Wir sprachen mit ihm über seine Forschungsarbeit, deren Dauer er auf circa ein Jahr schätzt.
Dr. Alexander Lerchl, Professor für Biologie und Ethik in Naturwissenschaften und Technik im Interview
Herr Prof. Dr. Lerchl, Sie haben gerade die Erforschung der biologischen Wirkung von induktiver Ladung von Autobatterien gestartet, welche Hypothese steckt dahinter?
Die Frage zu beantworten, ob die dabei auftretenden Magnetfelder biologische Effekte haben. Dazu gibt es nämlich sehr wenig Forschung bislang.
An welche biologischen Effekte denken Sie zum Beispiel?
Wenn ich das wüsste… Wir untersuchen verschiedene Parameter, zum Beispiel Entwicklung, Verhalten und Überlebensraten. Erst wenn wir Effekte finden, können wir weiter in die Tiefe gehen. Dafür ist es allerdings jetzt noch zu früh, wir müssen unsere Befunde erst mal veröffentlichen.
Induktive Ladung, bedeutet das, dass auch der Mensch, sofern diese Spulen in Autos und im Boden integriert werden, auf den Straßen ständig dem Magnetfeld schutzlos ausgesetzt ist?
Sie werden nur dann ausgesetzt sein (worst case), wenn Sie sich längere Zeit in unmittelbarer Nähe der zu ladenden Fahrzeuge aufhalten. Also praktisch danebenstehen oder liegen. Die Felder nehmen mit dem Quadrat der Entfernung ab und sind schon ab einem Meter Abstand oder weniger weit unterhalb der Grenzwerte.
Grenzwerte werden eingehalten
Welchen Hintergrund haben in diesem Zusammenhang die EU-Richtlinien zur „Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern“? Welche Art von Gefährdung wird durch elektromagnetische Strahlung vermutet?
Das ist eine sehr komplexe Frage bzw. Antwort. Je nach Frequenz gibt es unterschiedliche biologische Wirkmechanismen, die durch die Grenzwerte in der 26. BImSchV Schäden oder Gefährdungen ausschließen. Im Frequenzbereich von Stromleitungen (50 Hz), aber auch in dem sog. Zwischenfrequenz-Bereich, auf dem wir forschen, sind es vor allem die durch Magnetfelder induzierten elektrischen Ströme. In höheren Frequenzbereichen (bis etwa 1 GHz) sind es Erwärmungen von Gewebe, noch höhere Frequenzbereiche verursachen ebenfalls Erwärmungen, allerdings nur in den oberen Hautschichten, weiter reichen die Felder dann nicht.
Sie sprechen in Ihrer Pressemitteilung den Grenzwert für die magnetische Flussdichte bei Hochspannungsleitungen von 100 Mikrotesla an. Wieviel Mikrotesla strahlt eine derzeitige induktive Ladung ab oder könnte eine zukünftige induktive Ladung bei stärkerer Leistung abstrahlen?
Das hängt von der Leistung und dem Abstand der Spulen am Boden bzw. im Fahrzeug ab. Auch das ist Teil unserer Forschungen ‒ und zwar von den anderen Projektpartnern. Sicher muss sein, dass die Grenzwerte der 26. BImSchV nicht überschritten werden.
Nur, damit ich das jetzt richtig verstehe, ein Vergleich: Die WHO hat zwar Induktionsherde im Normalfall als nicht schädlich eingestuft – nichtdestotrotz wird ihnen nachgesagt, sie seien gesundheitsschädlich insbesondere für Kinder, Schwangere und Menschen mit Herzschrittmachern. Entsprechend gibt es Vorsorge-Empfehlungen. Inwieweit könnten diese auch für die gefährdete Zielgruppe in Bezug auf die induktive Ladung bei der E-Mobilität übertragen werden?
Vorsorgeempfehlungen sind immer politisch, und gerade in diesem Fall nicht wissenschaftlich begründet. Wichtige Ausnahme: Menschen mit alten (!) Herzschrittmachern. Das ist aber der Bereich der EMV, also der Elektromagnetischen (Un-)Verträglichkeit von eben solchen Geräten [Anmrkg: das gilt ebenso auch für Metallschmuck und Smartwatches]. Das ist ein Unterschied zur EMVU, also der Elektromagnetischen (Un-)Verträglichkeit zur Umwelt oder der Elektromagnetischen Umweltverträglichkeit. Der erste Fall interessiert uns in Bezug auf die Forschung weniger oder nicht. Es geht bei der Forschungsarbeit um die EMVU.
Also nochmal zusammengefasst: Gefahren durch induktive Ladung und Magnetfelder – Wie sehen Sie diese Thematik als Wissenschaftler?
Es gibt aus wissenschaftlicher Sicht derzeit keinen Grund zur Besorgnis – dies soll auch die Studie noch weiter untermauern. Doch es gibt eben in diesem Bereich schlicht zu wenig Forschung. Und: Die bestehenden Grenzwerte [s.o.] werden, so wie es jetzt aussieht, sicher eingehalten. Darüber hinaus gibt es bislang keine Erkenntnisse, dass biologische oder gar schädliche Effekte auftreten könnten.
Hintergrund zu FeedbacCAR
Das Forschungsrojekt FeedbacCar (Future Electric Energy Distribution by Aggregated Clusters and Cars with Automated Response) wird finanziert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit. Projektpartner sind die Zollner Elektronik AG, die Audi AG, IFAK – Institut für Automation und Kommunikation e.V. sowie die Energie2Market GmbH. In einem Flottenversuch mit mehreren Fahrzeugen werden derzeit Erfahrungen gesammelt, ob die Fahrzeuge sich als Energiespeicher eignen. Das Projekt ist bis Ende Juni 2020 befristet.
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