Sono Motors erklärt Effizienz von Solarstrom und Klimaanlage im Solar-E-Auto Sion

Sono Motors erklärt Effizienz von Solarstrom und Klimaanlage im Solar-E-Auto Sion

Copyright Abbildung(en): Sono Motors

Um die Solarintegration des Solar-Elektroautos Sion des Münchner Start-ups Sono Motors optimal zu nutzen, sollte das Fahrzeug in der Sonne geparkt werden. Aber lohnt sich das überhaupt oder wird nach einiger Zeit in der prallen Sonne die gesamte gewonnene Energie für die Klimaanlage zur Kühlung des Innenraums benötigt? Diese Frage tauchte in der Community des Start-ups mehrmals auf. Mathieu Baudrit, Direktor für Photovoltaik-Integration, und sein Kollege Christian, Ingenieur für Photovoltaik-Leistungselektronik, erklären deshalb in einer aktuellen Mitteilung ausführlich, wie das Laden der Batteriezellen durch die Sonne funktioniert und wie viel Energie zur Kühlung des Innenraums benötigt wird.

Die Energie der Sonne, die wir auf der Erde innerhalb nur einer Stunde erhalten, sei theoretisch ausreichend, um die Weltbevölkerung ein ganzes Jahr mit Elektrizität zu versorgen, so Sono Motors. Diese Energie ist frei verfügbar und vorhanden ohne auf endliche Ressourcen zurückgreifen zu müssen. Sono Motors nutzt diese Energie durch die Integration von Solarzellen in der Karosserie des Sion. Die patentierte Technologie ist in die schwarze Oberfläche des Fahrzeugs so verbaut, dass sie kaum sichtbar ist. Das Besondere daran ist die Integration in der gesamten Karosserie, also auch in den Seitenteilen des Fahrzeugs. Das ergibt eine Gesamtfläche der Solarzellen von sechs Quadratmetern. Durch diese Technologie werden im Vergleich zu herkömmlichen Autoteilen zudem 20 Prozent an Gewicht eingespart. Die Solarintegration ermögliche eine zusätzliche Reichweite von bis zu 5800 Kilometern im Jahr – ganz ohne weitere externe Energiequelle, so Sono Motors.

Funktionsweise der Ladung durch Solarenergie

Die von Sono Motors zusammen mit Partnern in Spanien entwickelte Intelligenz in der MPPT Central Unit misst in dynamischen Zeitabständen, wie stark die Sonneneinstrahlung ist. Wird die vordefinierte Minimalschwelle erreicht, ab der es sinnvoll ist, den Ladeprozess zu beginnen (beispielsweise bei Sonnenaufgang), wird das Fahrzeugsteuergerät (Vehicle Control Unit) aktiviert und unter anderem der Ladezustand und die Zelltemperatur der Batterie abgefragt. Beide Werte müssen für eine effiziente und batterieschonende Ladestrategie unbedingt berücksichtigt werden.

Nicht jeden Tag müssen mit einem Auto 250 Kilometer zurückgelegt werden. Der Fahrzeugbesitzer kann daher die obere SOC-Schwelle, also zu wie viel Prozent die Batteriezellen aufgeladen werden sollen, selbst festlegen. Dies sei im Hinblick auf die Lebensdauer der Batteriezellen besonders sinnvoll, da diese eine längere Lebensdauer aufweisen, wenn sie nicht ständig zu 100 Prozent geladen sind. Beim konduktiven Laden, also zum Beispiel über die Wallbox, ist die Konfiguration der SOC-Schwelle über das Infotainmentsystem aktuell bereits möglich. Legt der Fahrzeugbesitzer fest, dass der Ladevorgang über die Wallbox zum Beispiel bei 80 Prozent enden soll, könnten die verbleibenden 20 Prozent mit Solarenergie aufgefüllt werden.

Solange das Fahrzeugsteuergerät die grundsätzliche Freigabe zum Solarladen erteilt, läuft der gesamte Prozess im Rahmen der definierten Grenzwerte im Hintergrund ab. Der Fahrzeugbesitzer bekommt im Infotainmentsystem die Werte zum Status der Ladung angezeigt.

Was aber wenn eine Wolke die Sonne verdeckt? Ständiges Starten und Enden des Ladens kann zum einen kontraproduktiv für die Lebensdauer von Batteriekomponenten sein, zum anderen muss auch der Eigenverbrauch des Systems berücksichtigt werden. Die Lösung dafür: das Auffangen dieser Schwankungen. Abhängig von der Dauer und der Intensität der Verschattung können diese Schwankungen der Sonneneinstrahlung überbrückt werden, ohne dass der Ladevorgang abgebrochen wird. Ändern sich die Wetterverhältnisse über einen längeren Zeitraum oder die Sonne geht unter, schaltet sich das System nach einer gewissen Zeit von selbst ab. Bereits in den nächsten Prototypen, die Sono Motors bis Ende des Jahres präsentieren will, ist diese Funktion integriert. Auch wenn die Sonneneinstrahlung weiter besteht, der Ladezustand jedoch bereits bei 100 Prozent ist, schaltet sich die Ladeautomatik ab. Somit können die Batteriezellen nicht geschädigt werden.

Da dieser Mechanismus in das Fahrzeug integriert ist, ist es sinnvoll den Sion langfristig den größten Teil des Tages im direkten Sonnenlicht zu parken. So kann der optimale Ladewirkungsgrad erreicht werden. Zum Beispiel könnte man im Juni in München die Batteriezellen innerhalb von einer Woche nur mit Solarenergie aufladen, vorausgesetzt, der Sion ist auf offenem Gelände geparkt. Der Langzeiteffekt für die Reichweite und die Betriebszeiten der Elektronik ist für den CO2-Fußabdruck besonders entscheidend. Die Solarintegration des Sion ist daher daraufhin bestens optimiert.

Welche Energie wird zur Kühlung des Innenraums benötigt?

Zurück zur Ausgangsfrage der Community: Lohnt es sich, den Sion in der Sonne zu parken, oder benötigt er die gesamte durch die Sonne gewonnene Energie, um den Innenraum herunter zu kühlen? Die kurze Antwort: Ja, es lohnt sich! Vorweg sollte an dieser Stelle auch erwähnt werden, dass sich der Sion durch die Solar-Integration in der Karosserie nicht so sehr aufheizt wie ein schwarzes Auto mit einer herkömmlichen Karosserie. Das liegt daran, dass ungefähr 22 Prozent der Sonnenstrahlung in Energie statt in Hitze umgewandelt wird.

Abhängig von der Jahreszeit und weiteren externen Einflüssen heizt sich der Innenraum unterschiedlich auf. Natürlich kommt es darauf an, wo das Fahrzeug steht. Der Sion wird sich anders aufheizen, wenn er in München steht, als wenn er in Stockholm oder Madrid geparkt ist. Die folgenden Beispiele sind nicht generell gültig, sondern abhängig von unterschiedlichen Faktoren wie zum Beispiel Jahreszeit, Intensität der Sonneneinstrahlung sowie der Fahrweise.

In einem Sommer in München benötigt die Klimaanlage des Sion bei voller Stärke für zehn Minuten Kühlung 0,7 kWh. Mit diesen 0,7 kWh fährt der Sion unter Testbedingungen fünf Kilometer. Da man unter den optimalen Bedingungen an einem Sommertag in München jedoch 34 Kilometer durch die Solarintegration gewinnen kann, werden nur 14 Prozent der generierten Energie benötigt. An einem leicht bewölkten Tag im Sommer oder wenn das Fahrzeug im Schatten geparkt ist, können bis zu zwölf Kilometer zusätzliche Reichweite durch die Solarenergie erzeugt werden. Da man durch die Gegebenheiten weniger Energie benötigt, um den Innenraum zu kühlen, stehen die Verbrauchswerte zum Ergebnis dennoch in einem guten Verhältnis.

In einem Frühling oder Herbst in München benötigt der Sion hingegen nur 0,5 kWh seiner Energie zur Kühlung des Innenraums mit der Klimaanlage. Diese 0,5 kWh würden einer Reichweite von gut 3,5 Kilometern entsprechen. Zu diesen Jahreszeiten ist es möglich mit Solarenergie bis zu 16 zusätzliche Kilometer pro Tag zu erzeugen. Neben der Nutzung der Klimaanlage kann das Öffnen der Fenster die benötigte Energie zur Kühlung weiter reduzieren.

Generell gilt unter optimalen Bedingungen: um 0,7 kWh aus Solarenergie zu gewinnen, muss der Sion 50 Minuten lang in der direkten Sonne geparkt sein. Mit anderen Worten, selbst wenn man den Sion eine Stunde in voller Sonneneinstrahlung parkt, wird mehr Energie produziert als für die Kühlung des Innenraums benötigt wird. Deshalb lohnt es sich langfristig immer den Sion in der Sonne zu parken statt im Schatten. So bekommt das Fahrzeug Energie von der Sonne, ohne auf externe Energielieferanten angewiesen zu sein.

Quelle: Sono Motors – Pressemitteilung vom 15.09.2020

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10 Antworten

  1. Wirklich lächerlich was die da zusammen schreiben. Die Sonne scheint in München anders als in Stockholm. Jetzt wollen sie neben dem Stromaufladen vom Autodach her auch noch das Auto kühlen. Mit einer im Auto eingebauten Steuerung. Bei einem Festspeicher kostet dies Euro 1500.- Keiner würde sich wundern wenn Morgen eine Info kommt : Das Fahrzeug hat serienmässig eine Kabelrolle dabei, damit man auch vom Autosolardach direkt überall ins Netz einspeisen kann……………

  2. Was verstehen Sie an dem Artikel nicht? Ja, in Stockholm ist die Sonneneinstrahlung anders, als in München oder Rom oder Nairobi. Das hängt von den Breitengraden ab, wo die Sonnenstrahlen in einem anderen Winkel auf die Erde treffen und durch den Winkel in der Atmosphäre auch abgeschwächt werden. Und dadurch heizt sich der Innenraum auch unterschiedlich auf. Wenn der Unterschied max 0,7 KW für die Klimaanlagen Abkühlung des Innenraum ist (Sonnen oder Schatten parken) kann das einfach in Fahrkilometer umgerechnet werden, welche die Klimaanlage an Reichweite kostet. Und da der Strom der Klimaanlage Solarstrom ist und nicht wir beim Otto, durch verbrennen von Benzin produziert wird, ist doch alles gut. Übrigens entladen sich Akkus wenn die Autos länger rumstehen, da jedes Auto einen Grundstromverbrauch hat. Das sin zwar nur 0,3 Watt/Stunde und deshalb ist eine 12V Autobatterie spätestens nach 60 Tagen leer, was ihnen beim Sion auch nicht passieren kann. Ein geniales Auto was nicht in der Summe der Eigenschaften überzeugt hat. Hoffentlich kommt er bald.

  3. Stefan, Du glaubst wirklich ans Christkind. Falls Du ein Auto hast das soviel “Grundstrom“ im Stand hat dass die Batterie alle 2 Monate leer ist, bau einen Hauptschalter direkt nach der Batterie ein. Auch mit Deinen anderen Ideen stehst Du neben den Schuhen. Du solltest Dich bei Sono bewerben.

  4. Juergen, den müsste man dann in die Sonne stellen, falls er überhaupt mal gebaut würde. Frage den Stefan, wieviele KWh s er dann nach Kühlung von Batterie und seiner laufenden Klimaalage im Auto, noch über die Kabelrollen vom Wechselrichter des Akkus , natürlich vom Solar- Autodach kommender Strom ins Netz einspeisen möchte.

  5. Jetzt ärgere ich mich über die verschwendete Lebenszeit welche ich verbraucht habe während ich versucht habe diese Kommentare zu verstehen. Vermutlich hat Strauss schon diverse Systeme eigenhändig entwickelt und dabei sich dieses Wissen angeeignet. Wie gut, dass dieses Land noch solche konstruktiven Denker hat.

  6. Destruktiv ist, wenn man das Sono System und alles was sie rundherum schon geleistet (versprochen) haben, propagandieren würde. Das was die Marktführer wissen, wie viel (wenig), Rückspeichern vom Akku irgendwohin, oder was eine Winzigsolaranlage auf dem Autodach bringt, sollte auch
    an neue Interessenten von E Autos uebertragen werden. Offenbar gibt es leider immer noch solche, die noch nicht wissen weshalb keiner der grossen Autohersteller dies nicht anbieten.

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