Fahrzeugintegrierte Photovoltaik: Studie ermittelt Solarstrompotenzial von Elektrofahrzeugen in Europa

Freiburg - In absehbarer Zeit werden vor allem Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb über Europas Straßen rollen. Ein internationales Konsortium unter Beteiligung des Fraunhofer ISE untersucht in einem aktuellen Projekt das Stromerzeugungs-Potenzial der fahrzeugintegrierten Photovoltaik in Europa und damit einhergehende mögliche Auswirkungen auf die künftige Ladeinfrastruktur.

Unter fahrzeugintegrierter Photovoltaik (VIVP) versteht man die elektrische und designtechnische Einbindung von Photovoltaik-Modulen in Fahrzeuge. Die PV-Module werden dabei übergangslos in die Fahrzeughülle eingepasst und mit elektrischen Verbrauchern oder der Antriebsbatterie bei Elektro-Fahrzeugen verbunden. Gleichzeitig ersetzen die PV-Module andere Bauteile des Fahrzeugs, wie z.B. das Dach oder die Motorhaube. VIPV erhöht die Reichweite von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und verbessert die CO₂-Bilanz.

SolarMoves startet Monitoring Kampagne
Inwiefern sich die Verbreitung von fahrzeugintegrierter Photovoltaik auf den Strombedarf einer elektrifizierten Fahrzeugflotte auswirkt, untersucht seit Anfang 2023 im Projekt SolarMoves ein Konsortium aus der niederländischen Organisation für angewandte Forschung TNO, dem deutschen Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie den Solartechnik-Ausrüstern für Fahrzeuge Sono Motors, Lightyear Layer und IM Efficiency.

Auftraggeber des Projektes ist die Generaldirektion Mobilität und Verkehr der Europäischen Kommission (GD MOVE). Im Fokus des Projektes steht es, den Einfluss von on-board erzeugtem Solarstrom auf den Bedarf an E-Ladeinfrastruktur in der Europäischen Union besser einschätzen zu können.

Das dreijährige Forschungsprojekt kombiniert die Modellierung von PV-Stromerzeugung und -verbrauch der Fahrzeuge mit der Erprobung auf der Straße. Verschiedene Fahrzeuge, insbesondere Vans und LKW mit integrierter Photovoltaik, werden dazu für einen Zeitraum von 12 Monaten mit Sensoren ausgestattet, um die Sonneneinstrahlung unter realen Bedingungen in ganz Europa zu messen und zu bestimmen. Die Lastwagen sind im Besitz mehrerer Logistikunternehmen, die bereit sind, dieses Projekt im Rahmen ihres normalen Betriebs zu unterstützen.

„Die Ergebnisse dieser Datensammlung für ein Jahr werden detaillierten Aufschluss über die Effizienzsteigerung von Elektrofahrzeugen durch integrierte Photovoltaik geben. Ziel ist es, das Gesamtpotenzial fahrzeugintegrierter Photovoltaik zu ermitteln und - in einem Szenario, bei dem in den nächsten Jahren ein erheblicher Teil der Elektrofahrzeuge mit Solarmodulen ausgestattet wird - Vorhersagen über die erforderliche elektrische Ladeinfrastruktur zu treffen“, so TNO und SolarMoves Projektleiter Wim Soppe. Aus den Ergebnissen sollen schließlich politische Empfehlungen für die Europäische Kommission abgeleitet werden.

Photovoltaik-Potenzial für Deutschland bereits untersucht
Von 2019 bis 2023 untersuchte das Fraunhofer ISE im Projekt „PV2GO“ bereits das Solar-Potenzial für Fahrzeuge in Deutschland. Mit den nun für das Solar Moves-Vorhaben weiterentwickelten Einstrahlungssensoren konnten in diesem Projekt erste Erfahrungen gesammelt werden. Die Sensoren wurden im Rahmen einer Citizen Science Kampagne an 57 privaten PKWs sowie an 5 LKWs eines Logistikunternehmens angebracht.

Bei den Messungen über ein Jahr sammelten die Wissenschaftler auf über 460 000 Kilometern mehr als 46 Millionen Datenpunkte und werteten diese aus. Nach den Berechnungen von Fraunhofer ISE kommen PKW mit integrierter Photovoltaik im Dach und in der Motorhaube unter Berücksichtigung von Verschattungsverlusten, die bei einem durchschnittlichen Fahrverhalten bei 35 Prozent liegen, auf eine Stromproduktion von jährlich etwa 460 kWh. „Bei einem Verbrauch von 15 Kilowattstunden auf 100 Kilometer, würde ein E-Auto so circa 3.000 Kilometer an Reichweite pro Jahr hinzugewinnen“, so Projektleiter Christian Schill von PV2GO am Fraunhofer ISE.

Im Projekt SolarMoves wird das Konsortium analysieren, inwieweit sich die Ergebnisse aus Deutschland auf den EU-Raum übertragen lassen. Das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt läuft noch bis Ende 2026.