Fahrzeugsolarstrom ist als Ergänzung zur konventionellen Ladung gedacht: Module auf Dach, Haube oder Karosserie wandeln Sonneneinstrahlung direkt in nutzbare elektrische Energie um. Dadurch kann ein Elektroauto bei Außenstandzeiten selbst Strom gewinnen und seine verfügbare Reichweite auf kurzen Wegen erhöhen. Fraunhofer ISE und SolarMoves sehen hierfür beachtliche Potenziale, knüpfen diese aber an Standort, Wetter, Fahrzeugfläche und Fahrleistung. Entwicklungsprojekte der Hersteller sollen robuste, leichte und wirtschaftlich integrierbare Systeme für Serienfahrzeuge langfristig bereitstellen.
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Direkte Sonne liefert Solarstrom für zusätzliche Elektrokilometer unterwegs täglich
Fahrzeugintegrierte Solarmodule können laut Fraunhofer ISE an sonnigen Tagen einen begrenzten, aber nutzbaren Beitrag zur Reichweite leisten. Für Süddeutschland und Österreich beziffert das Forschungsinstitut den möglichen Zusatz im Sommer auf höchstens 15 Kilometer. Unter den klimatischen Bedingungen Norddeutschlands sind bis zu zehn Kilometer erreichbar. Die Stromerzeugung erfolgt unabhängig davon, ob das Auto fährt oder im Freien steht. Hohe Erträge setzen direkte Sonne, Zellflächen, geeignete Einbauorte und das Fehlen von Schatten voraus.
SolarMoves-Werte gelten nur bei günstiger Lage und Nutzung jeweils
Nach den Analysen von SolarMoves kann die auf dem Fahrzeug erzeugte Sonnenenergie einen beträchtlichen Teil des jährlichen Ladebedarfs abdecken. Der maximale rechnerische Wert liegt in Mitteleuropa bei 55 Prozent, während Modelle für Südeuropa bis zu 80 Prozent ausweisen. Diese Spitzenwerte verlangen jedoch eine Kombination günstiger Faktoren. Erforderlich sind unter anderem geringe Kilometerleistungen, große aktive Zellflächen, ein sonnenreicher Standort und möglichst wenig Abschattung beim täglichen Abstellen des Fahrzeugs im Freien tagsüber.
Studienfahrzeuge zeigen deutlich Potenzial leichter Elektroautos mit integrierter Sonnenenergie
Die Konzepte der Hersteller zeigen, dass Solarzellen nicht nur auf dem Fahrzeugdach installiert werden können. Volkswagen integrierte sie bei Mission Efficiency zusätzlich in die Heckscheibe und verfolgte damit einen ganzheitlichen Ansatz. BMW kombinierte beim Luminetta solar nutzbare Flächen mit einer leichten, verbrauchsarmen Fahrzeugarchitektur. Mercedes-Benz untersucht hingegen eine funktionale Lackschicht, die als Solarlack auf der Karosserie liegen könnte. Ziel aller Entwicklungen ist die Gewinnung zusätzlicher elektrischer Energie aus Sonneneinstrahlung im Betrieb.
Solartechnik macht ungenutzte Parkplätze zu Energiequellen für Fahrzeuge tagsüber
Tagsüber im Freien abgestellte Elektrofahrzeuge können Sonnenlicht auch ohne aktive Fahrt in nutzbaren Strom umwandeln. Dadurch erhält der Parkplatz eine zusätzliche energiewirtschaftliche Funktion. Die erzeugte Elektrizität kann unter geeigneten Bedingungen das Thermomanagement unterstützen und die Klimaanlage für eine Vorkühlung des Innenraums speisen. Das verbessert den Komfort beim Einsteigen und kann den Energiebedarf nach dem Start senken. Bei Nutzfahrzeugen können große Dächer mehr Module aufnehmen und so den Ertrag deutlich steigern.
Schatten und Winter begrenzen Leistung integrierter Fahrzeugsolarmodule deutlich spürbar
Die Leistung integrierter Solarzellen lässt sich nicht verlässlich planen, weil sie unmittelbar von der verfügbaren Sonneneinstrahlung abhängt. In der Dunkelheit endet die Produktion, und kalte Monate bringen wegen kürzerer Tage häufig deutlich niedrigere Werte. Selbst bei gutem Wetter können Schatten von Bäumen, Häusern oder Parkgaragen den Ertrag begrenzen. Entwickler müssen daher Module konstruieren, die bei geringem Gewicht stabil, wirkungsvoll und optisch passend sind. Lightyear 0 bewies Machbarkeit, scheiterte letztlich wirtschaftlich.
Eigenproduktion im Elektroauto reduziert Netzbezug und potenzielle Betriebskosten dauerhaft
Solarzellen auf Elektroautos können die Menge an Strom verringern, die aus dem Netz oder an öffentlichen Ladepunkten bezogen werden muss. Wenn zahlreiche Fahrzeuge diese Möglichkeit nutzen, sinken Lastspitzen potenziell dort, wo Ladeinfrastruktur knapp und der Netzanschluss stark ausgelastet ist. Für den Autofahrer bedeutet jede selbst erzeugte Kilowattstunde eine mögliche Einsparung. Ob der Vorteil die zusätzlichen Kosten deckt, bestimmen unter anderem Einstrahlung, Außenparkdauer, Energieverbrauch, Anschaffungskosten, Reparaturfähigkeit und Alterung der Solarmodule maßgeblich.
Bei Elektrofahrzeugen mit großen Außenflächen kann die integrierte Solarstromerzeugung einen messbaren Anteil des Energiebedarfs decken. Besonders Lieferwagen, Busse und Wohnmobile profitieren, weil ihre Dächer viel Platz für Module bieten und elektrische Zusatzverbraucher häufig direkt versorgt werden können. Auch die Vorkühlung des Innenraums während langer Parkzeiten ist denkbar. Die tatsächlich verfügbare Energiemenge schwankt jedoch stark mit Wetter, Standort und Jahreszeit. Eine verlässliche Mobilität erfordert daher weiterhin Batterie, Ladepunkt und eine Netzanbindung.
