Solar-Institut ISFH erprobt PV-Reichweitenverlängerung für leichte E-Nutzfahrzeuge

ISFH-Testfahrzeug-Solar-Elektroauto

Copyright Abbildung(en): ISFH

Ein Elektrofahrzeug (fast) ohne Abhängigkeit von Ladestationen, das klingt nach Zukunftsmusik – aber erste Schritte dazu werden gerade gemacht. Das Konsortium des Forschungsprojektes „Street“ um das koordinierende Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH), die Firmen Vitesco Technologies, a2-solar und Meyer Burger sowie das Forschungszentrum Jülich, das Helmholtz-Zentrum Berlin und das MBE-Institut der Leibniz Universität Hannover, hat jetzt in enger Zusammenarbeit mit Continental Engineering Services einen Prototypen eines leichten Nutzfahrzeuges auf die Straße gebracht. Der Elektrolieferwagen ist mit hocheffizienter fahrzeugintegrierter Photovoltaik (vehicle integrated photovoltaics, VIPV) ausgestattet. So kann die aus dem Sonnenlicht konvertierte Energie in das Hochvolt-Bordnetz eingespeist und damit direkt zur Reichweitenverlängerung genutzt werden.

Moderne batterieelektrische Fahrzeuge haben stets zwei Stromspeicher an Bord: Eine kleine 12 Volt-Batterie, die elektrische Verbraucher, Licht und Servolenkung versorgen kann, sowie eine große Traktionsbatterie, die bei höherer Spannung von 400 Volt arbeitet und den Elektroantrieb mit Energie versorgt. Damit die durch VIPV gewonnene Energie in die große Traktionsbatterie eingespeist werden kann und so zur Reichweitenverlängerung beiträgt, ist eine Ankopplung der PV-Module an das Hochvolt-Bordnetz notwendig. Das ist technisch sehr anspruchsvoll, da dies eine Konvertierung von 12 Volt auf 400 Volt erfordert und mit vielen Sicherheitsaspekten verknüpft ist.

Genau diese Herausforderung habe nun das Street-Konsortium erfolgreich adressiert, so das ISFH in einer aktuellen Mitteilung. Die Grundlage dafür bildete die Kombination verschiedener Kompetenzen: Die Umwandlung der solaren Energie in elektrische Energie erfolgt in für den Automotive-Einsatz entwickelten PV-Modulen von a2-solar. Diese basieren auf hocheffizienten Silizium-Heterojunction-Solarzellen von Meyer Burger, die am ISFH durch Smartwire-Verbindungstechnologie verschaltet wurden. Diese in Europa entwickelte Technologie ermögliche nicht nur maximale Zell- und Modulwirkungsgrade, sondern durch einen geringeren Temperaturkoeffizienten auch maximale Modulerträge. Für die Regelung mit maximaler Leistung sorgt Elektronik von Vitesco Technologies, das außerdem als zentrale Innovation den DC/DC-Konverter von 12 Volt auf 400 Volt entwickelt hat. Continental Engineering Services übernahm die Integration sämtlicher Komponenten und deren Einbindung in das Fahrzeug-Bordnetz.

StreetScooter erhält dank Solar mehr als 5000 Zusatzkilometer

Das als Demonstrator verwendete leichte Nutzfahrzeug WORK L von StreetScooter biete ideale Voraussetzungen für VIPV: Für die zehn PV-Module steht eine Fläche von insgesamt 15 Quadratmetern zur Verfügung. Im Gegensatz zur Integration auf Pkw mussten die Module, die auf dem Kofferaufbau angebracht sind, weder gewölbt noch eingefärbt werden. Ihre nominelle Gesamtleistung beträgt 2180 Wp. Gleichzeitig ist der Energiebedarf für das Fahren mit ca. 19 kWh / 100 km ähnlich gering wie bei Pkw.

„Wir erwarten eine jährliche Reichweitenverlängerung von ca. 5200 km bei Fahrten in Niedersachsen, und noch deutlich mehr in südlicheren Regionen. Damit würde mehr als jeder vierte netzbasierte Ladestopp eingespart. Unsere Ergebnisse werden die Attraktivität von fahrzeugintegrierter Photovoltaik zunächst für derartige leichte Nutzfahrzeuge aufzeigen. Darüber hinaus liefern sie aber auch wichtige Erkenntnisse zur Übertragung von VIPV in andere Fahrzeugklassen.“ – Prof. Robby Peibst, Koordinator des Street-Projektes

Das Demonstrator-Fahrzeug hat eine Straßenzulassung nach StVZO und erste Tests absolviert. Es ist mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, um die Energieflüsse genau verfolgen zu können. Bis Projektende sollen alle Komponenten im Rahmen von Testfahrten zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten und unterschiedlichen Wetterbedingungen auf Herz und Nieren geprüft werden. Das Fahrzeug wird daher in nächster Zeit oft auf den Straßen des Weserberglandes, der Region Hannover und in der Landeshauptstadt selbst zu sehen sein. Sein Nummernschild „HM-PV-30E“ nimmt Bezug auf das Potential für Solarenergie in Niedersachsen: Studien des ISFH zeigen, dass in einem nach Kosten optimierten nachhaltigen Energiesystem in Niedersachsen bis zu 30 Prozent des Endenergiebedarfs aus Photovoltaik bereitgestellt werden können.

Das Forschungsprojekt „Street“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Die Ergebnisse des Projekts fließen auch in die internationale Arbeitsgruppe „Task 17 – PV for Transport“ im Photovoltaic Power Systems Programm der Internationalen Energieagentur (IEA) ein. Dort tauschen sich Experten weltweit über Ansätze aus, mittels Photovoltaik die CO2-Emission des Transportsektors zu senken.

Fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV) wurde bereits in den sechziger Jahren konzipiert. Die Hauptanwendung lag allerdings über viele Jahre in der Nische von Wettbewerben spezieller stromlinienförmiger Leichtbau-Solarfahrzeuge. Seit einigen Jahren gibt es von verschiedenen Herstellern auch Pkw-Modelle mit Solardächern oder auf Lkw-Kühlkoffern integrierte PV-Module. Dabei wird die PV-konvertierte Energie für „Zusatzfunktionen“ wie Klimaanlagen oder Kühlung verwendet. Diese Anwendungen laufen auf Niederspannungsniveau von typischerweise 12 Volt, für ein Aufladen der Hochvolt-Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs sind die am Markt verfügbaren Systeme nicht geeignet.

Das ISFH entwickelt mit derzeit 155 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in zwei Abteilungen innovative Technologien für die Solarenergienutzung. Die Abteilung Photovoltaik entwickelt neue industrienahe Solarzelltechnologien, hocheffiziente industrialisierbare Photovoltaikmodule und forscht, wie in diesem Fall, an der Integration von PV in innovative Systeme. Das ISFH ist Mitglied im Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) und der Zuse-Gemeinschaft sowie An-Institut der Leibniz Universität Hannover.

Quelle: ISFH – Pressemitteilung vom 30.03.2021

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Michael ist freier Autor und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Sehr schön. Und endlich mal seriöse Angaben, nicht dieses sinnlose „bis zu …km mehr Reichweite“.

Mit Sicherheit lassen sich die bislang ungenutzten Karosserieflächen genauso einfach als Photovoltaikkollektor nutzen wie Dächer, oder wegen maschineller Bestückung sogar einfacher. Photovoltaik ist heutzutage bereits so günstig und effizient, um sich in wenigen Jahren zu amortisieren.
Es sollte daher nahe liegen alle Fahrzeuge damit auszustatten, auch wenn nur ein Anteil des Eigenverbrauches darüber gedeckt werden kann.
Jeglicher Beitrag zur Nutzung erneuerbarer Energien nutzt unserer Umwelt und hat Bedeutung für eine nachhaltige Automobikherstellung.

16 km durchschnittliche Reichweite am Tag, 122 km pro Woche sind 3 Tage mit 40 km oder 4 Tage mit 30 km, damit wären viele Fahrprofile abgedeckt. Im Sommer sind noch mehr Kilometer ohne Ladestation drin.

PV-Flächen auf Autos sollten auch in Großserie gehen, dann wären die Kosten niedriger und vielleicht gehören sie eines Tages auch zur Standardausstattung ohne Aufpreis.

Zumindest das Dach, das manchmal sowieso schwarz ist, bietet sich für die einfache Platzierung an und könnte die Klimaanlage untestützen. Der Rest der Karosserie könnte dann farblich frei gestaltet werden.

Klar ist das super, das eigene Fahrzeug mit PV auf zu laden. Man sollte aber dabei nicht vergessen, die energetisch sinnvollste Variante die stationäre PV bleibt. Die ist richtig ausgerichtet und kann den Strom zu jeder Zeit ins Netz schieben.
Eine Auto-PV wird ihren Strom nicht mehr los, wenn der Akku voll ist und sie wird auch öfter verschattet sein als ein Hausdach.

Ansonsten finde ich es lustig, dass ein Schaltnetzteil als Innovation gefeiert wird 😛

Lustig ist das treffende Wort.
Auf dem Dach bei einem LKW ginge ja noch. Aber alle anderen Flächen ,auch noch damit zu verstromern…….
Hat dieser Techniker auch schon mal mitgeholfen, einen LKW zu be- und entladen ? Oder weiss er wenigstens wie lange dies dauern kann.Vielleicht möchte er dazu die seitlichen und hinteren Läden aushängen und irgendwie zwischengelagert mit Kabel verbinden.
Oder doch lieber nach oben ganz umklappen, dass dann gar nichts mehr läuft, weil die beste Fläche oben auch noch verdeckt wird.
Die grösste Energieeffizienz hätte ein Fahrer, wenn er beim Mittagessen im Autobahnrestaurant alle Flügel nach aussen stellen würde. Nur braucht er dann einen Schutzmann, sonst fehlt hinterher ein Teil der Ladung.

„… super, das eigene Fahrzeug mit PV aufzuladen [sp!]. Man sollte aber dabei nicht vergessen, die energetisch sinnvollste Variante die stationäre PV bleibt.

Und was macht der (die 🙂 )

  • der »tagsüber« resp. »die Woche über« eben nicht zuhause steht?
  • der Kabel über mehrere/fremde Grundstücke führen mußte?
  • der sowie keine PV „am Laternenplatz“ aufbauen kann?
  • der seinen Stellplatz sowieso nur gemietet hat …?

Man redet hier von LKW s, das ist ein kleiner Schiedunter zum PKW.
PV vom Autodach ist gleich bedeutend wie Wasserschöpfen mit einem Fingerhut…

Hier ein interessanter Artikel zum Thema.

Solarzellen für ElektrofahrzeugeStrom vom Autodach.

Holger Neuhaus rechnet vor: Fängt ein gängiges Elektroauto viel Sonnenlicht ein, kann es pro Jahr rund 1.900 Kilometer mit Solarstrom fahren. … So bringen sie auf zwei Quadratmetern Fläche mehr als 400 Watt Leistung unter. …

„Es ist möglich, wenn das Ganze in großen Stückzahlen produziert wird, dass wir von 200 Euro für ein solches Solardach sprechen. Also wir sprechen hier von Amortisationszeiten von ein bis zwei Jahren.“

… Sind alle Flächen mit Solarzellen bestückt, kann ein Elektroauto bis zu 6.000 Kilometer im Jahr mit eigenem Strom fahren.

… Wir reden gerade von den nächsten Schritten: der sogenannten Tandem-Technologie – da werden wir keine 20 Prozent sondern 30 Prozent haben.“

„Wenn Sie das einbringen, dann werden aus den 6.000 Kilometern schon 8.500 Kilometer.“

Das entspricht 60 Prozent der jährlichen Fahrleistung eines Pkw in Deutschland. Spätestens an diesem Punkt dürfte die Solartechnik für die deutschen Autokonzerne interessant werden.

(Quelle: deutschlandfunk.de – September 2019)

Solarzellen auf Autokarosserien haben Zukunft und sie unterstützen die Energiewende.

Bei der aktuellen politischen Lage steht für die nächsten Jahre vermutlich garnicht soviel Ökostrom bereitsteht, um alle Fahrzeuge und auch noch alle Gebäude mit Ökostrom zu versorgen. Somit müssen wir für jeden zusätzliche Quadratmeter Solarfläche dankbar sein.

Hallo Daniel, irgendwie kann ich leider keine dieser Rechnung nachvollziehen. VG Martin

Wie wäre es mit einer eigenen Berechnung?

Ich wäre auch über vertrauenswürdige Quellen froh – z.B. zu Kosten für Ladesäulen inkl. Erdkabel und Netzanschluss, Kosten für Strom aus eigenen PV-Anlagen, Abgaben, Steuern und Mieten bzw. Kaufpreise für den Platz oder Zahlungsgebühren.

Hier mal ein paar Rechnungen

https://strom-report.de/strompreise/strompreis-zusammensetzung/

https://amp2.handelsblatt.com/unternehmen/energie/elektromobilitaet-hindernis-netzanschluss-das-laeuft-einem-schnellen-ausbau-der-ladesaeulen-entgegen/27065502.html

hast du alles Zusammen. Übrigens wenn Stromanbieter 16 cent Gewinn machen könnten, würde jeder Strom verkaufen…Aber ich bin immer wieder von dem Optimismus begeistert. 😉

So jetzt mal einige Zahlen zu Ladestationen.

Bis zu einer Million Euro pro Standort.

Energie Baden-Württemberg (EnBW) liefert die detaillierteste Auskunft. Bau und Inbetriebnahme einer Wechselstrom-Ladesäule koste zwischen 10.000 und 15.000 Euro. Für Schnelllader mit 300 Kilowatt lägen die Investitionen um den Faktor zehn höher. Individuelle Pachtbedingungen und Anschlussmöglichkeiten an das Mittelspannungsnetz variieren von Ort zu Ort. Die Investitionen lassen sich grob so aufteilen: 40 Prozent für die Ladesäulen, 25 Prozent entfallen auf Tiefbau und Elektroinstallation, 20 Prozent kosten Transformatoren, die aus Wechselstrom Gleichstrom machen und 15 Prozent entfallen auf den Anschluss ans Stromnetz.

(Quelle: zeit.de – Oktober 2020 )

Demnach kämen Schnell-Lader auf 100.000 bis 150.000 Euro Investitionskosten für Bau und Inbetriebnahme.

Ionity wollte nicht beantworten.

Ionity möchte die Fragen von ZEIT ONLINE überhaupt nicht beantworten. Doch Anträge bei der EU auf Subventionen für das Projekt Europ-E zeigen, dass Ionity mit einer Investitionssumme von rund 200 Millionen Euro für 340 Ladestationen plant. Das macht rechnerisch rund 590.000 Euro pro Standort.

(Quelle: siehe oben)

Ein Unternehmen macht ungefähre Angaben zu einem kostendeckenden Preis.

Das börsennotierte Unternehmen Fastned mag keine genauen Zahlen nennen, nur so viel: Die Kilowattstunde läge aktuell deutlich über einem Euro, um die Kosten zu decken.

(Quelle: siehe oben)

Das kann man jetzt glauben oder auch nicht, da keine genauen Kosten für den Strom und die sonstige Betriebskosten bekannt sind.

Sollte Ladestrom bei den Konzernen wirklich so teuer sein, dann werden Solarzellen auf den Karosserien von E-Autos umso interesanter, denn hier könnten in Zukunft mit etwa 1.000 Euro Investition rund 60% des Stroms eines Durchschnittfahrers für die Lebensdauer des Fahrzeug gedeckt werden.

Der Rest könnte zuhause oder beim Arbeitgeber mit günstigen Wallboxen zum Haustrompreis geladen werden, am besten von einer PV-Anlage.

Vielleicht liegt die Zukunft der E-Autos in der autarken Stromversorgung per Solarzellen, ganz ohne Konzerne gleich welcher Art. Und wenn dann auch noch die autarke Strom- und Energieversorgung in den privaten Häusern dazu kommt, dann haben wir wirklich die Energiewende geschafft – und die Industrie kann zusehen woher sie ihren Ökostrom bekommt und wer ihn bezahlt, die Bürger sollten das aber nicht sein.

Was beim Sion klappt, klappt auf dem kubischen Streetscooter erst recht. Die Post AG sollte froh sein, daß der Verkauf von Streetscooter nicht geklappt hat.

Ich arbeite bei der Deutschen Telekom. Wir wollten uns vor ein paar Jahren auch von unserer Mobilfunk Tochter T Mobile US trennen, was aber vom Regulierer dort verhindert wurde.

Am 01.04.2021 hat Tim Höttges auf der Aktionärshauptversammlung sich sehr gefreut, das das der Verkauf damals nicht geklappt hat. Heute ist T Mobile US zweit größter Mobilfunk Anbieter und hat, dank eines coolen und smarten Managers (John Legere) ein atemberaubendes Wachstum hingelegt und finanziert mit den dort erzielten Gewinnen den Glasfaser Ausbau in Deutschland.

Die Post AG sollte jetzt Mut beweisen und Streetscooter konsequent in die Gewinnzone wachsen lassen. Vielleicht auch zusammen mit Sono und der Telekom. Die hat einen Fuhrpark von 22.000 Fahrzeugen, der auf Austausch gegen Solar BEV wartet.

Einfach mal vom Post Tower über die Friedrich Ebert Allee rüber zum Tim Höttges gehen 🙂

Last edited 3 Monate zuvor by Stefan

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