Fahrzeugintegrierte PV: Autos, die sich selbst aufladen
Photovoltaik und Elektromobilität scheinen gut zusammenzupassen. Warum den Strom für die Batterie nicht gleich auf dem Autodach erzeugen? Einige konkrete Anwendungen von Photovoltaik im Fahrzeugbau gibt es schon, andere sind in der Entwicklung.
11.05.2022 – In der Camper-Szene ist das Solarmodul auf dem Dach schon seit langem beliebt. Auch wenn der Stromertrag gering ist, sorgt er dennoch für Komfort – Beleuchtung in der Nacht, einen vollen Handy-Akku oder das kühle Bier im Sonnenuntergang. Auch das erste Elektroauto mit einem Solardach als Extra ist bereits in Deutschland erhältlich: der Hyundai Ioniq.
Weitere Hersteller kündigen ihre Solarinnovationen an. Sono Motors will nächstes Jahr seinen Sion mit fahrzeugintegrierter Photovoltaik auf dem Dach und in der Karosserie auf die Straße bringen. Mercedes hat den Sustaineer vorgestellt, einen Elektro-Van mit Solarzellen oberhalb der Frontscheibe und auf dem Dach. Ab 2024 wollen die Stuttgarter Autobauer außerdem einen neuen vollelektrischen PKW mit Solardach ausstatten. In den Niederlanden wird der Lightyear One entwickelt, ebenfalls ein PKW mit Solardach. In den USA macht sich der SUV Fisker Ocean bereit für den Sprung auf den europäischen Markt.
Wir sprachen mit Martin Heinrich vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE über Konzepte und Anwendungen. Er ist Experte für Moduldesign und PV in der Mobilität.
Herr Heinrich, sind die verschiedenen solaren Anwendungen im Fahrzeugbau miteinander vergleichbar?
Es sind verschiedene Konzepte. Einerseits die aufgesetzte Photovoltaik, die auf vorhandene Bauteile montiert wird. Vor allem auf LKW-Dächern ist diese Anwendung sinnvoll und recht einfach zu realisieren. Dann gibt es das Konzept der Integration, bei der die Solarzellen direkt hinter Glas oder hinter Polymeren laminiert werden und das Dach selbst oder sogar Karosserieteile bilden. Die Kombination mit Glas ist aber nur auf dem Dach sinnvoll. In den Seitenteilen, wo es doch öfter mal zu Kratzern oder Beulen kommen kann, ist die Einbettung in Kunststoffe die bessere Wahl.
Muss die Autobatterie spezielle Anforderungen erfüllen, da sie während der Fahrt geladen wird?
Nein. Die gängigen Batteriekonzepte für Elektrofahrzeuge lassen ein Laden während der Fahrt zu. Das ist sogar schon gang und gäbe – immer dann, wenn Rekuperation eingesetzt wird, das Nachladen der Batterie beim Bremsen. Für die Batterie kann das Laden während der Fahrt sogar von Vorteil sein, denn eine Tiefenentladung wird so unwahrscheinlicher.
Sind die solaren Kilometer nicht Peanuts? Wie sieht es mit der Wirtschaftlichkeit aus?
Bei einer durchschnittlichen PKW-Dachgröße von zwei Quadratmetern und einer Modulleistung von 200 Watt pro Quadratmeter ergibt sich weltweit ein potenzieller Markt von 18 Gigawatt pro Jahr, wenn alle neuen Elektrofahrzeuge mit einem Solardach ausgestattet werden würden. Das sind keine Peanuts. Der Einzelnutzer kalkuliert natürlich anders. Er kann an einem schönen Sommertag – im Süden mehr als im Norden – fünf bis zehn solare Kilometer fahren. Über die Dauer der Fahrzeugnutzung amortisieren sich die Kosten für die solare Ausstattung. Die größten Potenziale haben Anwendungen beim elektrischen LKW. Die Dachfläche ist groß, durch ihre Höhe wenig gefährdet und an die Optik werden nicht so hohe Ansprüche gestellt.
Wie bewerten Sie die Technologie in Bezug auf die Ressourcenbilanz?
Verkehr wird es immer geben, und wahrscheinlich zukünftig sehr viel elektrifizierten Verkehr. Wenn man ganz allgemein über Fahrzeuge und Verkehr spricht, ist diese Technologie auf jeden Fall sinnvoll. Denn ansonsten müsste der Strom woanders erzeugt und dann mit weiteren Komponenten – Batterien, Kabeln und Ladestationen – ins Fahrzeug gebracht werden. Das befreit uns aber nicht vom Nachdenken über die Frage, ob der individuelle PKW-Verkehr weiterhin einen so hohen Stellenwert wie heute haben soll. Photovoltaik auf Zügen, LKW oder Lieferwagen ist ganz sicher ein Teil der Lösung.
Das Gespräch führte Petra Franke.
Studierende aus Eindhoven haben einen E-Camper entwickelt, der seinen Elektromotor mit selbst erzeugtem Solarstrom antreibt. Steht das Auto, lässt sich das Solardach auf eine Fläche von 17,5 Quadratmetern ausklappen.
Lightyear One aus Helmond in den Niederlanden will bereits im September 2022 die ersten Modelle seiner limitierten Serie ausliefern. 725 Kilometer Reichweite verspricht der Hersteller. Die Solarzellen sind auf dem Dach und auf der Motorhaube integriert.
Der LKW vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) ist auf Deutschlands Straßen unterwegs. Der 18-Tonnen-LKW hat eine 3,5 Kilowatt Photovoltaik-Anlage auf dem Dach und ist mit einer 800 Volt Traktionsbatterie ausgestattet.
Sono Motors aus München will 2023 den Sion auf den Markt bringen, ein Elektroauto mit integrierter Photovoltaik. Die Dachfläche und die Seitenteile der Karosserie erzeugen Strom. Der Sion wird eine Reichweite von 305 Kilometern haben.
Kommentare
Diskutieren Sie über diesen Artikel