E-Auto-Laden: Neue Super-Chips sollen Schluss machen mit klobiger Technik

Ein EU-Projekt unter Leitung des Fraunhofer IZM schrumpft das Ladegerät im Auto auf ein Drittel der Größe – für mehr Platz, weniger Gewicht und günstigere Preise.

Die Verkehrswende in der EU steht vor einer gewaltigen Herausforderung. Da der Sektor für rund 28 Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich ist und der Löwenanteil davon auf die Straße entfällt, führt an der Elektromobilität kein Weg vorbei. Doch damit E-Autos massentauglich werden, müssen sie nicht nur klimafreundlich, sondern auch leistungsstark und vor allem bezahlbar sein. Ein oft unterschätzter Flaschenhals in dieser Gleichung ist der Onboard-Charger (OBC).

Dieses im Fahrzeug fest verbaute Ladegerät ist dafür zuständig, den Wechselstrom aus der Steckdose oder der Wallbox in die Energie umzuwandeln, die die Batterie speichern kann. Aktuelle Modelle stoßen hierbei jedoch an physikalische und ökonomische Grenzen. Das EU-geförderte Projekt HiPower 5.0 schickt sich nun an, diese Barrieren zu durchbrechen, wobei das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) eine Schlüsselrolle bei der Systementwicklung übernimmt.

Bisherige Ladegeräte basieren meist auf klassischen Silizium-Chips. Diese Technologie ist zwar bewährt, lässt sich aber kaum noch weiter optimieren. Bei steigenden Ladeleistungen – etwa den im Projekt anvisierten 22 Kilowatt – führen diese Komponenten zu Effizienzproblemen. Energieverluste schlagen sich unmittelbar in Wärme nieder, die wiederum aufwendig weggekühlt werden muss. Das Resultat sind klobige, schwere Gehäuse, die wertvollen Platz im Motorraum beanspruchen. Aktuelle 22-kW-Ladesysteme nehmen oft ein Volumen von etwa zwölf Litern ein. In kleineren Fahrzeugklassen ist ein solcher Platzbedarf kaum zu rechtfertigen, weshalb schnelles Laden zu Hause dort oft ein teures Extra bleibt oder gar nicht erst angeboten wird.

Hier setzt die Arbeit des HiPower 5.0-Konsortiums an. Das Ziel ist nichts Geringeres als eine radikale Verkleinerung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung. Die Forscher streben ein Volumen von lediglich vier Litern für die 22-kW-Klasse an. Das entspricht einer Reduktion auf ein Drittel des aktuellen Standards. Ermöglicht wird dieser Sprung durch den Einsatz neuartiger Gallium-Nitrid-Halbleiter (GaN), die vom Projektpartner Infineon stammen. Diese modernen Materialien können Strom deutlich schneller und verlustärmer schalten als herkömmliches Silizium. Das erlaubt die Verwendung viel kleinerer Bauteile im Inneren des Geräts.

Der technologische Clou liegt in der Kombination von Funktionen. Die im Projekt verwendeten Chips sind so konstruiert, dass ein einziges Bauteil die Arbeit von früher zwei getrennten Schaltern übernimmt. Das reduziert nicht nur die Anzahl der benötigten Teile, was die Kosten senkt und die Zuverlässigkeit erhöht, sondern eröffnet völlig neue Möglichkeiten beim Design der Elektronik. Ingenieure können nun Bauformen realisieren, die zuvor aufgrund technischer Einschränkungen unmöglich waren.

Doch ein neuer Wunder-Chip allein macht noch kein kompaktes Ladegerät. Die Expertise des IZM liegt darin, diese Komponenten in ein funktionierendes Gesamtsystem zu überführen. Ein wichtiges Verfahren dabei ist das sogenannte "Embedding". Anstatt Bauteile wie früher einfach nur auf eine Platine zu löten, werden elektronische Komponenten direkt in die Schichten der Leiterplatte integriert. Das verkürzt die Wege, die der Strom zurücklegen muss, reduziert Verluste und spart massiv Platz. Das System wird nicht mehr als Ansammlung einzelner Teile betrachtet, sondern von Beginn an als eine extrem kompakt verbaute Einheit geplant.

Das Potenzial dieser Ansätze hat das Fraunhofer IZM bereits mit einem Prototyp auf der Fachmesse PCIM Europe 2024 untermauert. Auch wenn jenes System noch ohne die allerneuesten Chip-Generationen auskam, zeigte es bereits, in welche Richtung die Reise geht. Mit dem nun gestarteten Projekt HiPower 5.0 wird diese Entwicklung auf eine neue Stufe gehoben. Dabei geht es um mehr als nur Technik: Es geht darum, dass Europa bei der Herstellung dieser wichtigen Komponenten unabhängig bleibt. Das Konsortium deckt die gesamte Kette ab, vom Chip-Entwickler über Zulieferer bis hin zu den großen Autoherstellern.

Das Projekt ist breit aufgestellt und umfasst Partner aus zehn europäischen Ländern. Neben Autos sollen die neuen Ladegeräte künftig auch in der Schifffahrt eingesetzt werden, wo effiziente Elektronik ebenfalls dringend benötigt wird. Insgesamt arbeiten 46 Partner an verschiedenen Lösungen für den Alltag. Gefördert wird das Vorhaben, das bis Juni 2028 läuft, mit insgesamt 33,7 Millionen Euro durch die EU und nationale Partner.

Allein das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt steuert über 5,7 Millionen Euro bei. Es ist eine Investition, die dafür sorgen könnte, dass das Ladegerät im Auto in Zukunft nicht mehr Platz wegnimmt als ein Schuhkarton, während es gleichzeitig dafür sorgt, dass E-Autos leichter, effizienter und für uns alle erschwinglicher werden.

Stefan Krempl

Tabubruch in Mainz: Koalition öffnet Mautdaten für die Strafverfolgung

Der neue Koalitionsvertrag von CDU und SPD in Rheinland-Pfalz bricht mit einem langjährigen Dogma des Datenschutzes: Die Zweckbindung von Mautdaten soll zur Bekämpfung schwerster Verbrechen fallen.

Es war über Jahre hinweg ein rotes Tuch für Datenschützer und liberale Rechtspolitiker: Die Nutzung von Lkw-Mautdaten für polizeiliche Ermittlungen. Bisher galt das eiserne Versprechen, dass die zur Abrechnung erhobenen Bewegungsdaten ausschließlich fiskalischen Zwecken dienen dürfen – ein „gläserner Autofahrer“ sollte unter allen Umständen verhindert werden. Doch die neue Mainzer Koalition aus CDU und SPD rüttelt nun massiv an diesem Grundsatz. In ihrem Regierungsprogramm alias Koalitionsvertrag heißt es explizit, man wolle die Voraussetzungen dafür schaffen, dass erhobene Mautdaten künftig zur Bekämpfung schwerster Straftaten genutzt werden können.

Dieser Schritt ist die Antwort auf eine jahrelange Debatte, in der Ermittlungsbehörden immer wieder forderten, auf den Datenschatz der Maut-Infrastruktur zugreifen zu dürfen, um etwa Fluchtwege nach Kapitalverbrechen oder Terroranschlägen zu rekonstruieren. Kritiker sahen darin stets den Einstieg in eine flächendeckende Überwachung des Straßenverkehrs. Dass Rheinland-Pfalz diesen Weg nun ebnen will, markiert einen sicherheitspolitischen Kurswechsel, der weit über die Landesgrenzen hinaus Signalwirkung haben dürfte.

Doch die Maut-Pläne sind nur ein Teil einer umfassenden technologischen Aufrüstung. Weitere Punkte aus der Vereinbarung:

• KI-Verkehrsüberwachung: Der Einsatz von Mono-Cams zur Erkennung von Handyverstößen soll unter dem Leitbild der „Vision Zero“ flächendeckend ausgebaut werden.

• Polizeiliche Aufrüstung: Das Land strebt eine Zielzahl von 10.500 Polizeikräften an und will die technische Ausstattung zur Bekämpfung von Cybercrime und Extremismus massiv verstärken.

• Digitale Souveränität: Rheinland-Pfalz will sich von außereuropäischen IT-Anbietern unabhängiger machen und setzt auf europäische Lösungen für Cloud-Dienste und Identitätsmanagement.

• Verwaltungs-Modernisierung: Durch eine landesweite Low-Code-Plattform und das „Einer-für-Alle“-Prinzip soll die Digitalisierung der Verwaltung beschleunigt werden.

• Bildungsoffensive: Ab der 5. Klasse ist eine flächendeckende 1:1-Ausstattung der Schüler mit digitalen Endgeräten fest eingeplant.

  Stefan Krempl

Grüne Welle für alle: Wie KI den Fußverkehr aus dem Schatten holt

Das DLR-Projekt LTSA+ zeigt in Potsdam, wie intelligente Ampeln Fußgänger automatisch erkennen und Wartezeiten verkürzen, während Berlin auf VeloFlow setzt.

In modernen Smart Cities scheint der Algorithmus bisher vor allem eine Sprache zu sprechen: die des Automobils. Intelligente Verkehrssteuerungen optimieren seit Jahren den Verkehrsfluss, senken Emissionen und halten Busse pünktlich. Doch wer zu Fuß unterwegs ist, blieb in dieser digitalen Gleichung oft eine unbekannte Variable. Ein neues Forschungsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) schickt sich nun an, das Machtgefüge an der Kreuzung nachhaltig zu verschieben.

Bisher war die Situation für Fußgänger an Kreuzungen meist reaktiv geprägt. Wer die Straßenseite wechseln wollte, musste den berühmten gelben Taster betätigen und auf ein programmiertes Zeitfenster warten. Das Projekt LTSA+, das das DLR gemeinsam mit dem Sensorspezialisten VITRONIC in den letzten zwei Jahren vorangetrieben hat, ersetzt dieses haptische Signal durch vorausschauende Intelligenz. Der „Local Traffic Safety Analyzer“ erkennt Menschen auf dem Gehweg bereits, bevor sie den Bordstein erreichen, und passt die Ampelphasen dynamisch an den tatsächlichen Bedarf an.

Das Herzstück des Systems bildet eine KI-gestützte Sensorplattform. Diese erfasst Verkehrsobjekte datenschutzkonform und klassifiziert sie in Echtzeit. Die Steuerung weiß also nicht nur, dass sich jemand der Kreuzung nähert, sondern auch, mit welcher Geschwindigkeit und in welche Richtung sich die Person bewegt. Für Tobias Hesse, Leiter des DLR-Instituts für Verkehrssystemtechnik, ist dies ein entscheidender Hebel für mehr soziale Gerechtigkeit im Straßenraum. Besonders langsame Verkehrsteilnehmer wie Senioren oder Kinder profitieren von automatisch verlängerten Grünphasen, die individuell auf ihre Gehzeit zugeschnitten sind.

Im Frühjahr 2026 wurde das System an einer belebten Kreuzung in Potsdam unter realen Bedingungen getestet. Die Forschenden weiteten die Erfassungsbereiche weit auf die Gehwege aus, sodass die KI eine Prognose über die Ankunft der Fußgänger erstellen konnte. Diese Daten fließen direkt in die Ampelsteuerung ein. Das Ergebnis ist eine Effizienzsteigerung, die paradoxerweise sogar dem Autofahrer zugutekommt: Wenn niemand am Rand steht, wird die Fußgängerphase schlichtweg übersprungen, was den Verkehrsfluss der motorisierten Teilnehmer unnötig lange Stopps erspart.

Dass die Einführung solcher Systeme kein Selbstläufer ist, zeigt ein Blick nach Hamm. Dort steuert eine KI bereits seit 2023 eine Kreuzung und priorisiert Radfahrer sowie Fußgänger. Doch der Erfolg hat seine Tücken. Im Spätherbst 2024 musste die Stadtverwaltung die KI während der nachmittäglichen Rush Hour vorerst deaktivieren. Der Grund: Die Bevorzugung der schwächeren Verkehrsteilnehmer führte in Kombination mit umliegenden Baustellen zu massiven Rückstaus im Berufsverkehr. Zwischen 15:30 und 17:30 Uhr kehrt man dort vorerst zum konventionellen Zeitplan zurück, bis weitere Simulationen eine bessere Balance zwischen den Verkehrsarten ermöglichen.

Diese Balance ist genau das Ziel, das das DLR mit seinem multimodalen Ansatz verfolgt. Die LTSA-Technologie ist darauf ausgelegt, Kommunen die Freiheit zu geben, ihre eigenen Prioritäten zu setzen. Möchte eine Stadt die umweltfreundliche Mobilität aktiv fördern, kann das System so konfiguriert werden, dass Fußgänger und Radfahrer konsequent bevorzugt werden. Die technische Basis ist dabei hochgradig kompatibel und lässt sich auf bestehende Ampelsteuergeräte übertragen, was eine Skalierung auf verschiedene Kreuzungstypen ermöglicht.

Während Potsdam den Fußweg scannt, fokussiert sich Berlin auf den fließenden Radverkehr. Mit dem Projekt „VeloFlow“ testet die Hauptstadt eine Lösung, die Radfahrern hilft, die grüne Welle perfekt zu reiten. Digitale Anzeigen informieren die Radler weit vor der Kreuzung darüber, ob sie bei ihrem aktuellen Tempo von etwa 20 Kilometern pro Stunde auf eine grüne oder rote Ampel treffen werden. Ein einfaches Symbol zeigt an, ob eine leichte Beschleunigung sinnvoll ist oder ob man das Rad besser ausrollen lässt. Ziel ist es, abruptes Bremsen und gefährliche Rotlichtverstöße zu minimieren.

Die Kombination aus den Erkenntnissen des DLR und Projekten wie VeloFlow zeichnet das Bild einer vernetzten Stadt, in der die Hardware der Ampel nicht mehr nur ein starrer Taktgeber ist, sondern ein intelligenter Vermittler zwischen den Bedürfnissen aller. Die Zukunft der Verkehrssteuerung scheint damit weg vom reinen „Car-First“-Prinzip hin zu einer multimodalen Gerechtigkeit zu führen, bei der die KI sicherstellt, dass niemand mehr unnötig im Regen stehen gelassen wird – egal ob mit vier Rädern, zwei Rädern oder zu Fuß.

Stefan Krempl

KI-Infrastruktur: Warum Deutschlands Netzanschluss jetzt smart werden muss

Hocheffiziente Rechenzentren sind das Rückgrat der digitalen Souveränität. Der VDE zeigt Wege auf, wie Deutschland trotz Netzengpässen bei KI mithalten kann.

Die digitale Landkarte Deutschlands füllt sich zusehends. 2025 verzeichnete die Bundesrepublik bereits über 1600 unternehmenseigene Rechenzentren sowie mehr als 300 Standorte von Drittanbietern, sogenannte Colocation-Zentren. Giganten wie Digital Reality in Fechenheim mit einer IT-Leistung von 140 MW befinden sich in der Fertigstellung. Doch während der Hunger nach Rechenleistung für generative Künstliche Intelligenz massiv steigt, stößt die Infrastruktur an ihre Grenzen. Eine Analyse der Informationstechnischen Gesellschaft im VDE (VDE ITG) warnt nun davor, im globalen Wettbewerb ins Hintertreffen zu geraten. Nötig seien mutige, technologieoffene Lösungen für den Netzanschluss der Zukunft.

Damian Dudek, Geschäftsführer der VDE ITG und Co-Autor des Papiers, unterstreicht die Dringlichkeit: Deutschland brauche jetzt clevere Konzepte, um die technologische Unabhängigkeit bei Computing-Ressourcen und Datenspeichern zu sichern. Ein Blick über den Atlantik verdeutlicht die Dimensionen: In den USA entstehen Hyperscale-Projekte mit gigantischem Energiebedarf, die oft durch den Bau neuer Gaskraftwerke direkt am Standort realisiert werden. In Deutschland hingegen, mit seiner hohen Besiedlungsdichte und einem komplexen, auf Erneuerbare ausgerichteten Stromnetz, ist eine simple Kopie dieses „Bulk-Power-Systems“ weder möglich noch erstrebenswert.

Stattdessen setzen die Verfasser des VDE-Papiers auf Effizienz als strategischen Vorteil. Aktuell entfallen rund 60 Prozent der Primärenergie in Rechenzentren auf das eigentliche Computing, während ein erheblicher Teil für die Kühlung aufgewendet werden muss. Hier liegt ein gewaltiger Hebel: Moderne High-Performance Computing Rechenzentren weisen einen bis zu viermal höheren Energiebedarf als klassische Cloud-Standorte auf, steigern die Recheneffizienz durch spezialisierte Hardware aber um ein Vielfaches mehr. Werden zudem KI-gestützte Betriebsstrategien zur Optimierung von Kühlkreisläufen genutzt, lassen sich Wirkungsgrade erzielen, die weit über konventionelle Planungen hinausgehen. Ziel ist das „Five-Nines-Konzept“: Eine Verfügbarkeit von 99,999 Prozent, die durch redundante elektrotechnische Infrastrukturen und vorausschauende Instandhaltung garantiert wird.

Die größte Hürde bleibt der physikalische Anschluss an das Netz. In Ballungsräumen wie Frankfurt am Main sind die Kapazitäten so erschöpft, dass große Neuanschlüsse laut dem Versorger Mainova teils erst ab Mitte der 2030er Jahre realisierbar sind. Netzbetreiber mussten bereits zugesicherte Leistungen zurücknehmen und Projekte in Warteschleifen schicken. Die Experten schlagen daher eine geografische Diversifizierung vor: Mittelgroße Städte rücken in den Fokus, da dort die seit 2026 gesetzlich geforderte Abwärmenutzung – etwa über kommunale Nahwärmenetze – deutlich leichter umzusetzen ist als in überlasteten Metropolen.

Zudem plädiert der VDE für eine intelligente Systemintegration. Rechenzentren sollten nicht nur als reine Verbraucher, sondern als aktive Netzteilnehmer agieren. Durch zeitliche Lastverschiebung ließen sich rechenintensive Prozesse wie das Training großer Sprachmodelle gezielt in Zeiten hoher Verfügbarkeit von Wind- oder Sonnenstrom legen. Installierte Batteriekapazitäten und Generatoren könnten zudem netzdienlich eingesetzt werden, um Spitzen im Stromnetz zu kompensieren. Dieser präzise, planbare Ansatz der dynamischen Laststeuerung unterscheidet den deutschen Weg von der US-Strategie der Überdimensionierung. Letztlich ist dies auch ein Appell an die Politik: Nur wenn die Regulierung mit der technologischen Dynamik Schritt hält, kann die Vision einer „KI made in Germany“ Wirklichkeit werden.

Stefan Krempl