„Lade-PV“: fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV) für Lkw

Der Schwerlastverkehr mit Lkw verursacht 6 Prozent der CO₂-Emissionen in der EU. Direkt am Fahrzeug produzierter Solarstrom kann laut ISE die Bilanz um 5 bis 7 Prozent deutlich verbessern. Dafür wird ein Gesamtkonzept entwickelt, das den flächendeckenden Einsatz für fahrzeugintegrierte Photovoltaik-Modulen (VIPV) an Nutzfahrzeugen über 3,5 Tonnen Nutzlast ermöglicht.

Dafür werden in den kommenden drei Jahren nicht nur einzelne Komponenten wie PV-Module und Leistungselektronik, sondern auch ein Herstellungs- und Fertigungskonzept entwickelt, das eine effiziente Lieferkette zwischen den beteiligten Branchen ermöglicht. Die praktische Umsetzung der Prototypen soll an einem Elektro-LKW als Demonstrationsfahrzeug erfolgen.

»Auf LKWs findet sich viel Platz in bester Sonnenlage, bei elektrischem Antrieb sind auch große Batterien verfügbar – eine ideale Situation, um mit Photovoltaik wertvolle on-board-Energie und damit Reichweite zu gewinnen, und das 100 Prozent erneuerbar«, erklärt. Dr. Harry Wirth, Bereichsleiter Photovoltaik- Module und Kraftwerke am Fraunhofer ISE.

Hohe Anforderungen an PV-Module

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ISE entwickeln in dem Projekt leichte und robuste PV-Module für zwei Anwendungsfälle: die nachträgliche Aufdachmontage und die Vollintegration in den Fahrzeugkoffer. Die Anforderungen an die Vehicle Integrated PV (VIPV)-Module sind anspruchsvoll: sie sollen einen Flächennutzungsgrad von mehr als 90 Prozent erreichen, vibrationsstabil, scher- und biegeresistent sowie montagefreundlich sein. Außerdem sollen sie höchstens 2,6 Kilogramm zusätzliches Gewicht pro Quadratmeter aufweisen.

Fertigungskonzept in Entwicklung

Für die Herstellung dieser VIPV-Leichtbaumodule, die das ISE schon während der letztjährigen Intersolar gezeigt hatte, in Serienproduktion wird ein Produktionskonzept entwickelt. Eine bestehende Produktionslinie der Firma Sunset Energietechnik GmbH soll dafür umgerüstet werden. Die die TBV Kühlfahrzeuge GmbH integriert die Modul-Prototypen in die Kofferaufbauten von Elektro-Nutzfahrzeugen. Hierfür erprobt das Projektkonsortium Materialkombinationen und entwickelt ein Konzept für die Nachrüstung von Kofferaufbauten inklusive Kabelführung und der Einbettung der Leistungselektronik. Der Projektpartner M&P motion control and power electronics GmbH entwickelt für die Anbindung der Solarmodule an die bestehenden elektrischen Bussysteme des Nutzfahrzeugs die Leistungselektronikkomponenten. Aufgrund des begrenzten Bauraums und der Gewichtsanforderungen sollen hier neue Halbleitertechnologien mit hohen Taktfrequenzen arbeiten, die dadurch kleiner sind.

Kooperationsprojekt

Das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI entwickelt ein Energieprognosemodell des Fahrzeugs. Abhängig von den Verbrauchern im Fahrzeug und der PV-Stromerzeugung prognostiziert es für unterschiedliche Routen Reichweite, Ladezeiten und Stromerzeugung.

Das mit Solarmodulen ausgestattete Demonstrationsfahrzeug, ein Framo E-LKW, wird bei der Alexander Bürkle GmbH & Co. KG im täglichen Verteilerbetrieb in Freiburger Umland getestet. In einer Messkampagne wird das Einstrahlungspotenzial der gefahrenen Routen erhoben. Auch die Leistungsentwicklung und Stabilität der Module unter realen Bedingungen werden regelmäßig überprüft.

5 Prozent der Antriebsenergie direkt von der Sonne

Abschließend konzipiert das Konsortium einen Fertigungsprozessablauf für die wirtschaftliche Produktion von PV-aktiven Kofferaufbauten. Die Forscher analysieren auch die Fertigungskosten sowie die Wirtschaftlichkeit für Anwender.

»Wir wollen die Technologie nicht nur entwickeln, sondern auch zeigen, dass LKWs über fünf Prozent ihrer Antriebsenergie durch Solarenergie abdecken können. 4000-6000 Kilometer zusätzliche Reichweite pro Jahr sind somit rechnerisch möglich. Die VIPV wird sich für Hersteller und Betreiber solarer E-Nutzfahrzeuge lohnen«, erklärt Christoph Kutter, Projektleiter am Fraunhofer ISE.

3.4.2020 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de
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