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Fraunhofer-Forscher: Solarfolie auf E-Auto-Dächern sorgt für größere Reichweite

15.09.2023 in Technik von Thomas Langenbucher | 24 Kommentare

Fraunhofer-Solar-Motorhaube

Bild: Fraunhofer ISE

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben im Rahmen zweier öffentlich geförderter Forschungsprojekte Solarzellen in die Standard-Blechmotorhaube eines Pkw integriert. In Kombination mit der „MorphoColor“-Technologie des Forschungsinstituts kann die solaraktive Fläche der Farbe des Autos angepasst werden.

„Auf das Motorhauben-Blech eines in Deutschland oft verkauften Pkw-Modells haben wir die Solarzellen aufgebracht, verschaltet und mit Folie laminiert“, erklärte Martin Heinrich, Koordinator für Photovoltaik-Mobilität am Fraunhofer ISE. „Dafür wurde der Laminierungsprozess sorgfältig optimiert, um Luftspalte zu minimieren, Faltenbildung des Folienmoduls aufgrund der gebogenen Oberfläche zu vermeiden und die Gesamtintegrität der Motorhaubenstruktur zu erhalten.“

Das Team des Fraunhofer ISE nutzte für seine Prototypen wahlweise IBC-, PERC-Schindel und TOPCon-Schindel-Solarzellen, um die vorhandene Fläche auf der Motorhaube gut zu nutzen. Grundsätzlich sei der Einsatz jeder Solarzellen-Technologie möglich, so die Wissenschaftler. Die Laminierung der Oberfläche mit Folie führt zu einer texturierten Oberflächenstruktur, die farblich durch MorphoColor-Technologie an die Fahrzeugfarbe angepasst werden kann. „Das sieht schon jetzt sehr gut aus, aktuell arbeiten wir daran, die Oberflächenerscheinung noch weiter zu verbessern. Dafür suchen wir Projektpartner, die an einer gemeinsamen Entwicklung Interesse haben“, sagt Heinrich.

Neben der gebogenen Form ist auch der Untergrund aus Metall – in diesem Fall Blech – anstelle einer klassischen Rückseite aus Folie oder Glas für das Motorhauben-Photovoltaik-Modul besonders. Die Forscher untersuchten deshalb die Haftungseigenschaften verschiedener Materialkombinationen. Nach der Identifizierung geeigneter Materialien baute das Team Prototypen mit verschiedenen Stückzahlen an Solarzellen sowie unterschiedlicher Zell- und Verschaltungstechnologien. Eine auf der Messe IAA Mobility ausgestellte Motorhaube mit einer Nennleistung von 115 Watt verfügt über 120 PERC-Schindel-Solarzellen und ist in der MorphoColor-Farbe Grau gehalten.

„Die Technologie wäre auch für Metalldächer von Fahrzeugen anwendbar. Das hätte den Vorteil, sehr viel leichter zu sein als Photovoltaik-Autodächer aus Glas“, sagt Harry Wirth, Bereichsleiter Power Solutions am Fraunhofer ISE. „Eine Erweiterung der technischen Möglichkeiten für die Integration von Photovoltaik in Fahrzeughüllen wird immer mehr Kunden überzeugen, hier gibt es noch viel Potenzial zu heben.“

Eine Studie des Fraunhofer Instituts hat ergeben, dass die Stromgewinnung auf Fronthaube und Dach eines Elektroautos im südbadischen Freiburg – also einer vergleichsweise sonnenreichen Stadt – für eine Reichweite von 4000 Kilometern im Jahr sorgen könnte. „Ich habe im Kopf die Vision von einem E-Fahrzeug, das durch Solarflächen unterstützt wird, wo Nebenaggregate vor allen Dingen im Niedervoltbereich kompensiert werden können. Darüber hinaus, was dann noch an Energie übrig bleibt, kann sogar dann auch für die Fahrt genutzt werden oder für die Kühlleistung vom Fahrzeug. Das ist so der Bonus, den wir mitbringen“, so Andre Schüle, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme in Freiburg.

Aktuell sucht das Fraunhofer Institut noch zusätzliche Entwicklungspartner, um die Oberfläche weiter verbessern zu können. Ziel ist es, mit einem Fahrzeughersteller in Großserie gehen zu können. Wann das so weit sein könnte, müsse der Markt zeigen, so Andre Schüle.

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Via: Fraunhofer ISE & Automobilwoche
Tags: Forschung, SolarAntrieb: Elektroauto

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Über den Autor

Thomas Langenbucher ist Experte für Elektromobilität mit beruflichen Stationen in der Automobilindustrie und Finanzbranche. Seit 2011 berichtet er auf ecomento.de über Elektroautos, nachhaltige Technologien und Mobilitätslösungen. Mehr erfahren.

Leser-Interaktionen

Kommentare

  1. alupo meint

    16.09.2023 um 00:27

    Alles eine Frage des Preises von PV.

    Ich rechne damit, dass bis 2030 Dünnschicht PV-Zellen so billig sind, sie Streulicht besser verwerten können und vor allem auch so biegsam sind, dass sie fast überall installiert werden können, auch am Auto. Am Auto reicht es ja schon wenn sie nur wenig teurer sind als die ansonsten bisher benötigten Lackschichten (den Cybertruck von Tesla ausgenommen, der braucht materialbedingt keinen Lack).

    • Jeff Healey meint

      16.09.2023 um 09:37

      So wird es sein.
      Zitat aus dem Netz:
      „Perowskit kann in flüssiger Form auf Oberflächen gestrichen, gedruckt oder sogar aufgesprüht werden. Dazu sind bei bestimmten Verfahren nicht einmal Vakuumverfahren nötig, was die Produktionskosten weiter senkt.“
      (Zitat Ende)

      Ein Hersteller in Brandenburg an der Havel hat im Mai diesen Jahres den Rekord für kommerzielle PV-Zellen auf 28,6% Wirkungsgrad geschraubt. Das ist eine Steigerung von 20% zu herkömmlichen PV-Zellen. Der neue Rekordhalter ist eine Perowskit-Silizium Tandemzelle.
      Es ist nur eine Frage der Zeit, bis 30% Wirkungsgrad bei kommerziellen Zellen erreicht oder sogar übertroffen werden.
      Meine persönliche Meinung:
      Es wäre geradezu töricht, dieses Potenzial zukünftig nicht zu nutzen, zumindest für die Fahrzeug-Dächer, nach Prüfung der persönlichen Verweilorte und Berechnung der Sonnenstunden des Fahrzeuges.
      Dafür wird es meines Erachtens zukünftig Berechnungs-Tools geben, die zum Beispiel dem „23h-Garagen-Parker“ die rote Ampel zeigt („lohnt sich nicht für Dich“).
      Ausschlaggebend ist dabei alleine das Kosten/Nutzen-Verhältnis und die Amortisationsdauer.

  2. Gasbremse meint

    15.09.2023 um 17:51

    Danke, dass Ihr das Thema mit Zahlenverhältnissen und Grössenordnungen belegt habt, die klar machen, wie jenseitig die Phantastereien der Sono-Brothers waren.

  3. Christian meint

    15.09.2023 um 16:22

    Puh, fängt Fraunhofer jetzt an, wo dieses startup seit Jahren versucht ein Auto damit auszurüsten. Wie hiessen die nochmal?

    • nie wieder Opel meint

      15.09.2023 um 16:47

      Das Startap hieß Tatschdaun.

  4. Futureman meint

    15.09.2023 um 11:55

    Mehr Sinn macht es die Fläche über dem Auto mit PV zu belegen (Dächer, Parkplätze usw). Es ist günstiger, kann auch genutzt werden wenn das Auto nicht da ist (Netzeinspeisung). Spendet Schatten und entlastet die Klimaanlage. Und vor allem sind PV Module mit 30-40 Jahren Lebensdauer langlebiger als das Auto.
    Aber es ist wieder Mal ein typisches Stammtischthema (wenn so was auf den E-Autos ist, dann kaufe ich mir eins, vorher lohnt das noch nicht)

    • OnlyAFoolUsesGoogleAndroid meint

      15.09.2023 um 15:15

      „Und vor allem sind PV Module mit 30-40 Jahren Lebensdauer langlebiger als das Auto.“

      Sind da PV Module drauf geklebt?

    • kritGeist meint

      21.09.2023 um 16:54

      Sehr guter Vorschlag, va dünne PVs als Fensterscheiben in Gebäuden wäre ein enorme Input.
      Das Problem ist, dass die Energielobby, mit Hilfe der Politik sich gegen dezentrale Stromerzeugung wehrt. Man/Frau stelle sich vor, jeder & jedes System könnte selbst Strom für eigene Nutzung erzeugen.
      PV auf Autos werden sicherlich auch kommen, weil es dann die Masse ist. Hyundai hat es schon versucht, Problem war der Liefermangel.
      Wir sollten erstmal das lokale Potenzial nutzen & va die bürokratische Hürden senken.

  5. Tommi meint

    15.09.2023 um 11:04

    Ein PV-Modul mit 1,5 qm Fläche leistet etwa 400 Wp. Man rechnet für eine PV-Anlage, dass pro kWp ca 800-1000 kWh im Jahr erzeugt werden. Voraussetzung ist, dass das Modul überwiegend in der Sonne ist.

    Ich denke, es ist realistisch anzunehmen, dass ein Autodach so 1,5 qm hat und somit etwa 400 kWp Leistung untergebracht werden kann. Somit hätten wir einen Jahresertrag von 300 kWh. Das entspricht Stromkosten von ca. 100€. Voraussetzung ist, dass das Auto die aller meiste Zeit in der Sonne steht. Garagen oder Carports oder schattige Parkplätze sind zu vermeiden. Realistisch sind wohl eher so 20-30€ Ersparnis pro Jahr oder 200-300€ über eine angenommene Lebensdauer von 10 Jahren.

    Das rechnet sich nie und nimmer. Ein solches PV-Modul ohne Wechselrichter oder so etwas kostet ca. 150€.

    • nie wieder Opel meint

      15.09.2023 um 11:55

      Stimmt. Darum hat auch kein mir bekanntes Großserien-Auto Solar zum Akkus laden.

      • Dagobert meint

        15.09.2023 um 12:21

        – Fisker Ocean
        – Genesis Electrified G80
        – Hyundai IONIQ 5 (aktuell nicht bestllbar)
        – Toyota Prius

        Jetzt kennen Sie schon 4.

        • nie wieder Opel meint

          15.09.2023 um 13:08

          Danke. Prius ist tatsächlich ein Großserien-Fahrzeug von dem ich nicht wusste, dass er per Solar seine Fahrakkus auflädt. Kennen sie auch irgendwelche technischen Zahlen dazu?

        • nie wieder Opel meint

          15.09.2023 um 13:29

          Ach, kann ja selbst googeln.
          Das optionale Solardach für den aktuellen Toyota Prius Plugin-Hybrid kostet 2.924 Euro.
          Innerhalb von acht Tagen lässt sich der Fahrzeugakku auf 80 Prozent seiner Kapazität laden, was für 40 Kilometer rein elektrische Fahrt reichen soll.
          Hammer…..

        • Dagobert meint

          15.09.2023 um 14:12

          Nicht für ungut, ich bin da Grundsätzlich bei Ihnen. Bisschen blöd sich zwischen „An die Wallbox“ anschließen und „An der Straße parken“ entscheiden zu müssen. Bei den meisten dürfe das ausschließlich etwas für den Firmenparkplatz sein.

          Alles was ich damit sagen wollte: Es gibt Serienfahrzeuge mit der Technologie. Kein Kommentar zu Sinn oder Unsinn der Sache.

        • nie wieder Opel meint

          15.09.2023 um 14:29

          Ist schon okay. Bis auf wenige Probanden unsere Beobachtung bin ich grundsätzlich an sachlicher Diskussion interessiert.
          Für mich ist z.b nicht nachvollziehbar, warum „normale“ PKW nicht serienmäßig ein Solardach für Lüftung, Klima, Batterievorheizung (Starterbatterie) und so weiter haben.
          Bei den meisten nicht mal für Geld und gute Worte verfügbar.
          Die 3000 € empfinde ich massiv überzogen. Jeder der sich mit Solartechnik etwas auskennt kann sowas für 300 € bringen.

    • South meint

      15.09.2023 um 11:56

      Absolut, sehe ich genauso. Ein E Auto steht die meiste Zeit ja eben nicht, und sollte auch gar nicht, in der prallen Sonne stehen. Der Ertrag steh in keinem Verhältnis zu den Kosten und im geringerem Umfang … es erhöht auch die Komplexität und das Gewicht. Und ich würde auch aus Komfortgründen mein Auto nicht gerne in der Sonne stehen haben…

  6. CJuser meint

    15.09.2023 um 10:52

    Entscheidend ist der Preis, wobei es in Großserie vermutlich nicht zu teuer werden sollte, Flächen wie die Motorhaube, den Kofferraumdeckel und natürlich das Dach damit zu „bekleben“. Und selbst für Glasdächer wird man sicherlich noch Lösungen finden.

  7. Swissli meint

    15.09.2023 um 10:40

    Diese Lösung wäre viel leichter (und vermutlich auch günstiger) als Glasautodächer mit PV integriert.
    Somit kann Sono Motors endlich eingestampft werden.

  8. eHannes meint

    15.09.2023 um 10:40

    Naja, wenn ich fünf Stunden lang in voller Sonne damit fahre gewinne ich im besten Fall 0,4 bis 0,5 kWh über die Solarmodule. In dieser Zeit verbrauche ich typisch 40 bis 50 kWh, wenn ich hocheffizient auf normalen Strassen fahre. Die „Reichweitenverlängerung“ beträgt also maximal 1%. Dafür ist der Aufwand wohl zu hoch. In Innenstädten und baumbestandenen Alleen kommt noch viel weniger an.

    • Michael meint

      15.09.2023 um 21:55

      Und danach stellst du das Auto 6h in der Sonne ab und bekommst weiter Energie ohne beim Fahren welche zu verbrauchen.

      Die Solarflächen funktionieren nicht nur während der Fahrzeit.

  9. Hansi3000 meint

    15.09.2023 um 09:59

    Lol, 4000km/Jahr, ja ne is klar.

  10. Daniel S meint

    15.09.2023 um 09:51

    Autooberflächen werden in Zukunft alle PV haben und im Verbund mit V2L, V2H etc. noch mehr Sinn machen.

    • nie wieder Opel meint

      15.09.2023 um 16:49

      Darum der cybertruck mit planen Flächen, das ist besser für Solarfolie draufkleben. Elon der alte Visionär, hat mal wieder einen Schritt weiter gedacht

      • eHannes meint

        15.09.2023 um 21:24

        Im Sinne von Sigmar Polke; „Höhere Wesen befahlen: rechte obere Ecke schwarz malen!“ – in diesem Fall: “ …alle Flächen plan ausführen!“

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