20. Sep 2019

Photovoltaik unsichtbar in ein Autodach integriert: Die Morpho-Color-Glasbeschichtung ermöglicht eine Anpassung der Farbe an das Fahrzeug. ©Bild: FI/ISE

Fraunhofer ISE: Präsentiert farbiges Solar-Autodach mit Schindelverschaltung

(ee-news.ch) Um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu verbessern, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ein PKW-Solardach mit Solarzellen entwickelt. Das Dach lässt sich in beliebigen Farben individuell beschichten, wobei die Solarzellen unsichtbar in das vorgeformte Solardach integriert sind. Mit einer Nennleistung von etwa 210 W/m² kann das Dach an einem sonnigen Tag Strom für etwa zehn km Fahrtstrecke bei einem E-Auto der Mittelklasse liefern


Über ein Jahr gerechnet kann die Fahrzeugreichweite um etwa 10 Prozent verlängert werden. Für die Integration der Photovoltaik in das Solardach setzen die Freiburger Forscher auf die Schindelverschaltung: Die monokristallinen Siliciumsolarzellen werden dabei überlappend angeordnet und in einem Klebeverfahren mit einem leitfähigen Kleber verschaltet. So entstehen keine inaktiven Flächen durch Zell-Zwischenräume, die Modulfläche lässt sich maximal für die Stromerzeugung nutzen und bietet ein homogenes, ästhetisches Gesamtbild. Weiterhin sorgen geringere Widerstandsverluste und der Wegfall der Verschattung durch aufliegende Zellverbinder sowie eine besonders hohe Verschattungstoleranz für eine um bis zu zwei Prozent höhere Moduleffizienz im Vergleich zu konventionellen Solarmodulen. Die Solarzellenmatrix wird in einem Folienlaminator zwischen die Gläser eines handelsüblichen, sphärisch gewölbten Panorama-Autodachs laminiert. Mit Hilfe einer speziell gefertigten Form kann das Laminieren auch in einem herkömmlichen Laminator erfolgen.

Vom Morpho-Schmetterling inspirierter Effekt
Zudem sind die Solarzellen durch eine individuelle Farbbeschichtung verborgen und somit unsichtbar. Der Effizienzverlust durch die Morpho-Color -Glasbeschichtung beträgt ieben Prozent relativ. Der vom Morpho-Schmetterling inspirierte Effekt wird durch spezielle Oberflächenstrukturen erreicht, die eine hohe Farbsättigung bei guter Blickwinkelstabilität ermöglichen. »Die Farbmöglichkeiten sind dabei nahezu unendlich«, sagt Martin Heinrich, Leiter PV for Mobility am Fraunhofer ISE. Die Funktionalität des Solardachs entspricht der eines Standard-Metallautodachs: Die Solarzellen wandeln einfallende Sonnenstrahlung in Strom um, was hilft, Überhitzung im Auto zu reduzieren. Durch die Schindelverschaltung liegt die Modulspannung höher als bei einem konventionellen Modul, wodurch sich die Spannung leichter auf die Batteriespannung transformieren lässt. Auch die grossen thermischen und mechanischen Belastungen auf Verkehrswegen können die geklebten Schindelzellen gut kompensieren.

Die integrierten Solarzellen des PV-Autodaches haben eine Leistung von ca. 210 W/m² und können Strom für täglich ca. 10 km Autostrecke an einem sonnigen Sommertag liefern. Dies entspricht einer jährlichen Verlängerung der Fahrtstrecke um ca. 10 % oder einer gleichwertigen Verbrauchsreduzierung. Die Berechnung basiert auf der unverschatteten Sonneneinstrahlung in Freiburg im Breisgau, einem Verbrauch des Elektroautos von 17 kWh auf 100 km und einer jährlichen Fahrleistung von 15‘000 km. Auch für Verbraucher, die sonst die Reichweite eines Elektrofahrzeuges einschränken könnten (z.B. Klimaanlage, Heizung) kann der Solarstrom genutzt werden. Forschungspotenzial sieht das Fraunhofer ISE bei der Integration von Photovoltaik in zusätzliche Fahrzeugflächen für eine weitere Reichweitenverlängerung.

Potenzial von Solar-Autodächern in Messkampagne erforscht
Welches Potenzial auf Fahrzeugdächern schlummert, hat das Fraunhofer ISE in Zusammenarbeit mit mehreren Speditionen bereits in einer Messkampagne 2016-2017 erforscht: 6 LKW wurden mit Einstrahlungs- und Temperatursensoren sowie GPS ausgestattet und ihre Routen im Osten der USA sowie in Mittel- und Südeuropa aufgezeichnet. Für Europa wurden 5000-7000 Kilowattstunden jährliches Stromerzeugungspotenzial auf einem typischen LKW-Dach ermittelt, das entspricht einer Fahrleistung von 5000-7000 Kilometern. Im geplanten Citizen Science-Projekt PV2Go wollen die Forscher des Fraunhofer ISE mit Unterstützung interessierter PKW-Besitzer das Einstrahlungspotenzial für PKW ermitteln.

Text: ee-news.ch, Quelle: Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ISE

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