Fraunhofer ISE forscht an integrierten Photovoltaik-Modulen für Nutzfahrzeuge
Durch die enormen Kostensenkungen bei den Photovoltaik-Modulen gewinnt der Einsatz von Solarenergie im Mobilitätsbereich an Attraktivität. Selbst Dieselkraftstoff im Nutzfahrzeugbereich kann je nach Einsatzbereich teilweise durch Photovoltaik ersetzt werden. Das Fraunhofer ISE hat eine Ertragsanalyse für die PV-Stromversorgung von Nutzfahrzeugen, z. B. Kühltransportern, mit real gemessenen Einstrahlungsdaten durchgeführt und ausgewertet. Das Institut sieht auf Grund der Ergebnisse großes Potenzial und forscht gemeinsam mit Partnern aus der Logistik- oder Automotive-Branche an speziellen PV-Modulen für den Einsatz im Nutzfahrzeugbereich. Diese sollen auf den Dachflächen von Nutzfahrzeugen angebracht werden und Strom für den Antrieb der Fahrzeuge oder die Kühlung von Waren liefern.
Der Einsatz von Photovoltaik im Nutzfahrzeugverkehr kann dazu beitragen,
den Dieselverbrauch zu reduzieren, Kosten zu sparen, dabei die CO2-Ausstöße
im Nutzfahrzeugverkehr zu senken und so die Umwelt- und Klimaziele im
Verkehrssektor zu erreichen. »Mit der Entwicklung einer solaraktiven
Fahrzeughülle wollen wir die Photovoltaik-Technologie für den
Straßengüterverkehr verfügbar machen und dazu beitragen, Logistikkosten
zu reduzieren«, so Matthieu Ebert, Teamleiter Moduleffizienz und neue
Konzepte über die Arbeiten am Fraunhofer ISE.
Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Basis von realen Strahlungsmessdaten
Während bisherige Wirtschaftlichkeitsstudien für den PV-Einsatz im
Nutzfahrzeugbereich auf Simulationen mit synthetischen Wetterdaten
beruhten, hat das Fraunhofer ISE nun in Zusammenarbeit mit dem
Logistikunternehmen Dachser und der Spedition Benzinger mehrere
Lkw-Trailer mit Einstrahlungssensoren ausgerüstet, in Betrieb genommen
und so das Einstrahlungspotenzial im realen Logistikbetrieb gemessen.
Über rund ein halbes Jahr wurden Einstrahlungsdaten erfasst und am
Fraunhofer ISE ausgewertet. Insgesamt sechs sogenannte 40t Kühlauflieger
waren mit entsprechenden Einstrahlungssensoren versehen auf ihren
handelsüblichen Routen in den USA und Europa – von Prag nach Mallorca,
von Paris nach München – unterwegs. Das Datenmaterial wurde vom
Fraunhofer ISE nach verschiedenen Kriterien ausgewertet. Die
Wissenschaftler haben die Einsparungen in Liter Diesel je Fahrzeug, in
Liter Diesel über alle Routen und Fahrzeuge gemittelt sowie in Liter
Diesel für drei geographische Regionen ermittelt. »Führt man die so
gewonnenen Einstrahlungsdaten und die potenziell mit PV-Modulen
bestückbaren Dachflächen zusammen, lassen sich belastbare Aussagen über
die Rentabilität solcher Systeme treffen«, so Ebert. »Wir gehen auf
Grund unserer Berechnungen davon aus, dass z. B. ein 40t Kühlauflieger
mit einer Dachfläche von 36 m² mit PV-Modulen ausgestattet (Nennleistung
von 6 kW) bis zu 1900 l Diesel einsparen kann«, so Ebert. Wichtige
Erkenntnis der Studie, die auf der European Photovoltaic Solar Energy
Conference and Exhibition EU-PVSEC 2017 und der 8. Fachkonferenz »Lkw
und Fuhrpark« vorgestellt wird, ist, dass die Dieselersparnis und somit
die Rentabilität stark vom Nutzungsgebiet und dem Nutzungsszenario der
Fahrzeuge abhängt. Mit den aus der Messkampagne gewonnenen Erkenntnissen
können Ebert und sein Team zukünftig Logistikunternehmen bei der
Fragestellung beraten, ob sich der Einsatz von PV für sie wirtschaftlich
rechnet und welche PV-Technologie am besten für sie geeignet ist.
Individuelles Design für fahrzeugintegriertes PV-Modul
Die zu entwickelnden fahrzeugintegrierten PV-Module müssen möglichst
leicht und zugleich effizient sein, um das zusätzliche Gewicht der
Kühlauflieger so gering wie möglich zu halten. Außerdem ist ein
spezielles Design erforderlich, um die PV-Module auf dem Fahrzeugdach
anzubringen und dabei die maximale Höhe nach Straßenverkehrsordnung
(STVO) einzuhalten. Sie müssen sehr kompakt im Aufbau sein und
dynamisch-mechanischen Belastungen, z. B. Vibrationen durch Fahrt,
widerstehen.
Das Fraunhofer ISE unterstützt die Entwicklung von
Leichtbaumodulen mit seiner langjährigen Kompetenz in Modultechnologie
und -prüfung. Die fachlichen Synergien des Forschungsinstituts im
Bereich der Leistungselektronik und Systemtechnik tragen dazu bei, alle
erforderlichen Komponenten und deren Zusammenspiel im Gesamtsystem zu
realisieren. PV-Module und -Systeme können unter realen Bedingungen im
Transportbetrieb getestet werden. Ebert und sein Team bieten
interessierten Unternehmen und Kooperationspartnern im Bereich Logistik
und Fahrzeugbau Feldtests mit dem Fraunhofer ISE an. Auf Basis der
Testergebnisse können individuelle Ertragsanalysen erstellt und
Einsparpotenziale aufgezeigt werden.
Das Projekt wurde mit Mitteln des Fraunhofer Zayed Progamm gefördert
und in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer CSE in Boston durchgeführt.