Besitzer von Elektrofahrzeugen „tanken“ zwar deutlich günstiger als die, die noch mit Verbrennern unterwegs sind. Aber die Preise für Strom aus dem Netz sind in Deutschland in den letzten Jahren deutlich angestiegen. Im öffentlichen Ladenetz wurden nach Erhebungen von Cirrantic für den „Charging Radar“ von EDISON Ende April im Schnitt 66 Cent pro Kilowattstunde (AC) bzw. 68 Cent/kWh (DC) aufgerufen. Aber wer nicht aufpasst, kann auch schon einmal bis zu 96 Cent/kWh zahlen – mancher Ladepunktbetreiber versucht da eine geringe Auslastung durch hohe Strompreise zu kompensieren. Wenn er sich da mal nicht verkalkuliert.
Denn das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg schlägt jetzt eine Lösung vor, die den Energiebedarf von Elektroautos deutlich senken könnte. Sie sieht vor, die Karosserie der Fahrzeuge großflächig mit Solarzellen zu bekleben, um zumindest einen Teil des Fahrstroms selbst zu generieren.
Wenn alle Außenflächen von Elektroautos mit Solarzellen beklebt würden, könnten diese in Mitteleuropa trotz des mäßigen Sonnenscheins bis zu 55 Prozent des benötigten Stroms erzeugen, in Südeuropa sogar 80 Prozent. Das ergab das europäische Pilotprojekts „SolarMoves“, das nach drei Jahren jetzt abgeschlossen wurde. An dem Projekt waren außer dem ISE die niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) sowie Experten der Start-ups IM Efficiency aus Eindhoven sowie von Sono Solar aus München sowie von Lightyear aus dem niederländischen Venray beteiligt.
Trotz eines Verkaufspreises von zuletzt 250.000 Euro holte das 5,03 Meter lange Solarauto nicht das Geld herein, das für eine Produktion von 946 Exemplaren notwendig gewesen wäre. Solarmoudule bedeckten hier eine Fläche von fünf Quadratmetern. An sonnigen Tagen sollten mit dem produzierten Strom wenigstens 70 Kilometer zurückgelegt werden können. Aber das blieb ein Traum.
Die beiden letztgenannten Unternehmen sind in der Autoindustrie bestens bekannt: Sono wollte 2019 mit dem kleinen Solarauto Sion in Produktion gehen, Lightyear mit dem solarbetriebenen Hypercar Lightyear 0 die Effizienz von Elektroautos auf ein neues Level heben. Beide Projekte scheiterten, beide Unternehmen fokussieren sich seitdem auf die Entwicklung und den Vertrieb von fahrzeugintegrierten Solarmodulen.
VIPVs könnten Stromnetze entlasten
„Die Studie analysierte Daten von 23 unterschiedlichen Fahrzeugtypen – von kompakten Stadtautos bis hin zu schweren Lastkraftwagen – und kombinierte detaillierte Fahrzeug- und Fahrprofile mit Meteosat-Satellitendaten, sowie meteorologischen Daten aus Amsterdam und Madrid“, erklärte Christian Braun, Projektmitarbeiter und Wissenschaftler am Fraunhofer ISE. „Dafür wurden die Fahrzeuge mit Sensoren ausgestattet und Messdaten von 1,3 Millionen gefahrenen Kilometern ausgewertet.“
Mit den Solarzellen auf der Außenhaut sollte das 16.000 Euro teure Elektroauto völlig kostenfrei täglich bis zu 30 Kilometer Reichweite generieren. Auch sollte das Auto den im Akku gespeicherten Strom ins Hausnetz einspeisen können. Beide Ideen waren gut, aber eine Serienfertigung kam nie zustande: 2024 wurde das Projekt eingestellt. Übrig blieb nur die Solarsparte. Foto: Sono Motors
„Vehicle Integrated Photovoltaics“ (VIPV), wie Elektroautos mit integrierter Photovoltaik zur Eigenstromversorgung genannt werden, entlasten nicht nur die Geldbeutel der Fahrzeugbesitzer, sondern auch die Stromnetze. Wenn alle Neufahrzeuge zwischen 2024 und 2030 mit VIPV ausgestattet würden, könnte der Strombedarf aus dem europäischen Netz im Jahr 2030 um 15,6 Terawattstunden sinken. Das entspricht der Jahresproduktion von rund 2200 Onshore-Windkraftanlagen mit einer Leistung von jeweils drei Megawatt. „Elektrifizierung allein reicht nicht aus“, sagt Lenneke Slooff-Hoek, Projektmanagerin für SolarMoves bei TNO. „Wir brauchen Innovationen, die den Energiebedarf strukturell senken. VIPV leistet genau hier einen Beitrag.“
VIPV würde auch die Netzbelastung durch Ladestationen senken. Diese erfordern meist die Verlegung von zusätzlichen Kabeln, in manchen Fällen sogar die Installation von Stromspeichern, um Spitzenbelastungen abzufangen. Das ist oft in „besseren Wohngegenden“ nötig, in denen besonders viele Elektrofahrzeuge heimisch sind.
Große Potenziale im Lkw-Verkehr
Als besonders groß schätzt das Forschungsteam die Vorteile im Logistiksektor ein. Lieferwagen, Lkw und Fahrzeug-Anhänger verfügen über große Dachflächen und verbrauchen viel Energie für Kühlung, Heizung und Hilfsaggregate. Bei Elektro-Lkw verlängert VIPV die tägliche Reichweite um bis zu 15 Prozent. Bei Lkw-Anhängern kann der Stromertrag im Sommer bis zu 55 Kilowattstunden pro Tag erreichen und 90 bis 110 Kilowattstunden, wenn auch die Seitenwände mit Solarmodulen ausgestattet sind – genug, um Kühl- oder Hydrauliksysteme vollständig und emissionsfrei zu betreiben.
Auch dieselbetriebene Nutzfahrzeuge könnten von VIPV profitieren. Klimaanlage, Heizung und andere Systeme würden dann kostenlos mit Strom versorgt statt mit Dieselgeneratoren, deren Betrieb wegen der hohen Treibstoffkosten immer teurer wird. Die Investitionskosten für VIPV könnten sich in weniger als zwei Jahren amortisieren, hat das Team errechnet.
Bei Lastwagen und Kleintransporter stehen große Flächen für die Anbringung von Solarmodulen zur Verfügung. IM Efficiency hat bereits über 100 Fahrzeuge umgerüstet – unter anderem Lastzüge von Kühne & Nagel – um den Dieselverbrauch zu senken. Foto: IM Efficiency
Während bei Nutzfahrzeugen eher die Kostenersparnis eine Rolle spielt, also kaum Widerstand zu erwarten ist, dürften sich Pkw-Nutzer schwerer tun, Solarzellen statt glänzenden Lacks und Chroms zu akzeptieren. Technisch ist es dagegen kein Problem. Es sind bereits zahlreiche flexible Module auf dem Markt. Meist ist der Wirkungsgrad allerdings bescheiden. Das kann sich in den nächsten Jahren allerdings entscheidend ändern. Zellen mit Perowskit-Struktur erreichen schon heute eine mit Siliziumzellen vergleichbare Effektivität. Entscheidendes Hindernis bei der Nutzung ist allerdings noch die geringe Haltbarkeit. Doch die Chancen, sie ausreichend zu verlängern, sind da. Weltweit arbeiten Forscher daran.
(Mit Ergänzungen von Franz Rother)