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Die Integration von Solarmodulen in Fahrzeuge kann den Strombedarf eines Elektroautos um 55 bis 80 Prozent senken – je nach Sonneneinstrahlung und Fahrzeug. Der niedrigere Wert gilt für gemäßigte Breiten und der höhere Wert für Südeuropa. Das ist eines der Ergebnisse einer Untersuchung zu den Möglichkeiten der fahrzeugintegrierten Photovoltaik (vehicle integrated PV – VIPV) durch die Forscher:innen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) im Rahmen des europäischen Pilotprojekts Solar Moves.
Das Ergebnis legt nahe, dass die in Fahrzeuge integrierten Solarmodule auch die Belastung des Stromnetzes erheblich senken können. Denn dann wird der Strom dort erzeugt, wo er verbraucht wird. Es sinkt auch der externe Strombezug pro Kilometer erheblich. Für diese am Fahrzeug erzeugten Strommengen sind weder zusätzlicher Platz noch neue Infrastruktur oder eine Belastung der Stromnetze erforderlich. Zudem steigt der Nutzungskomfort durch weniger externe Ladevorgänge.
23 unterschiedliche Fahrzeugtypen analysiert
Für die Studie haben die Forscher:innen Daten von 23 unterschiedlichen Fahrzeugtypen analysiert – von kompakten Stadtautos bis zu schweren Lastkraftwagen, wie Christian Braun, Projektmitarbeiter und Wissenschaftler am Fraunhofer ISE, berichtet. Er und sein Team haben die detaillierten Fahrzeugdaten mit Fahrprofilen und mit Meteosat-Satellitendaten kombiniert. In die Analyse sind zudem noch meteorologische Daten aus Amsterdam und Madrid eingeflossen, um die Unterschiede zwischen Mittel- und Südeuropa herauszufinden. „Dafür wurden die Fahrzeuge mit Sensoren ausgestattet und Messdaten von 1,3 Millionen gefahrenen Kilometern ausgewertet“, sagt Christian Braun.
Strombedarf simuliert
Um den Nutzen für das gesamte Energiesystem zu verdeutlichen, haben die Forscher:innen ausgerechnet, um wie viel der Strombedarf im Jahr 2030 niedriger liegen könnte, wenn alle Neufahrzeuge zwischen 2024 und 2030 mit VIPV ausgestattet würden. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Das gesamte europäische Netz würde 2030 um 15,6 Terawattstunden entlastet. Dies entspreche der Jahresproduktion von rund 2.200 Onshore-Windkraftanlagen mit einer Leistung von drei Megawatt. „Elektrifizierung allein reicht nicht aus. Wir brauchen Innovationen, die den Energiebedarf strukturell senken“, resümiert Lenneke Sloof-Hoek, Projektmanagerin von Solar Moves bei der niederländischen Organisation für angewandte naturwissenschaftliche Forschung TNO. „VIPV leistet genau hier einen Beitrag“, sagt sie.
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Wirtschaftlicher Vorteil für Spediteure
Als besonders groß schätzen die Forscher:innen die Vorteile für den Logistiksektor ein. Denn Lieferwagen, Lkw und Fahrzeuganhänger verfügen über viel Dachfläche. Gleichzeitig verbrauchen sie viel Energie für Kühlung, Heizung und Hilfsaggregate. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass VIPV die tägliche Reichweite von Elektro-Lkw um bis zu 15 Prozent verlängert. Solarmodule auf Lkw-Anhängern sind in der Lage, im Sommer bis zu 55 Kilowattstunden pro Tag zu produzieren. Wenn zusätzlich Solarmodule in die Seitenwände integriert werden, steigt der Ertrag auf 90 bis 110 Kilowattstunden.
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Das würde ausreichen, um Kühl- oder Hydrauliksysteme vollständig und emissionsfrei zu betreiben, ohne dass deren Stromverbrauch Auswirkungen auf die Reichweite des Lkw hätte.
Doch das gilt nicht nur für E-Lkw. Die VIPV kann auch den CO2-Ausstoß von Diesel-Lkw erheblich senken, wenn Klimaanlage, Heizung und andere Systeme nicht mehr mit dem fossilen Kraftstoff betrieben werden müssten. Dies wirkt sich wiederum auf den Dieselverbrauch und so auf die Betriebskosten des Lkw aus. Laut Berechnungen der Forscher:innen würden sich die Investitionskosten für die Integration der Solarmodule in das Fahrzeug so in weniger als zwei Jahren amortisieren.
Klaren Rahmen für VIPV schaffen
Um die VIPV zu unterstützen und die Hürde für die Logistiker zu senken, müssten aber auch die Rahmenbedingungen für solche Ansätze verbessert werden. Die Forscher:innen empfehlen deshalb auf Basis ihrer Analyseergebnisse, VIPV in das weltweit harmonisierte Leichtfahrzeug-Testverfahren (WLTP) aufzunehmen. So könnten die CO2-Reduktion und die Stromeinsparungen auf nationaler Ebene genutzt werden. Damit können wiederum steuerliche Anreize für die Umsetzung der VIPV finanziert werden. Außerdem müssten Richtlinien für solarfähige Parkflächen entwickelt werden. Zudem empfehlen sie die Entwicklung eines klaren europäischen Rahmens, der VIPV in der Erneuerbare-Energien-Richtlinie anerkennt.
Der gesamte Bericht zum Solarpotenzial auf Fahrzeugen steht auf der Webseite von TNO zum Download bereit.
