Fraunhofer ISE nimmt LKW mit Photovoltaik-Dach in Betrieb

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Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat gemeinsam mit Industriepartnern und dem Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI Photovoltaik-Module und Leistungselektronik entwickelt, die sich in Nutzfahrzeuge integrieren lassen. Nun hat das Fraunhofer ISE den ersten Solar-LKW auf die Straße geschickt – einen 18-Tonner mit einer 3,5-Kilowatt-Anlage auf dem Dach, die fünf bis zehn Prozent des Energiebedarfs des Fahrzeugs decken soll. Das Hochvolt-Photovoltaik-System speist direkt in die 800-Volt-Traktionsbatterie ein.

Damit die Stromerträge hoch, Material- und Verkabelungsaufwand aber niedrig sind, wurden die Solarmodule im Dach in Serie verschaltet. Die dadurch entstehenden Spannungen von bis zu 400 Volt könnten bei einem Unfall ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um dieses Risiko zu auszuschließen, hat das Fraunhofer ISE eine Trennungsvorrichtung entwickelt. Sie sitzt in der Anschlussdose jedes Photovoltaik-Moduls und ist in der Lage, die Stromverbindung im Falle eines Unfalls innerhalb von Millisekunden dezentral und ohne zusätzliche Kommunikationskanäle zu trennen. Im gesamten System liegen dann nur noch ungefährliche Kleinschutzspannungen vor.

Der Solar-LKW ist fortan für den Elektro-Großhändler Alexander Bürkle GmbH täglich im Freiburger Umland im Einsatz. Die Forscher werden über ein Jahr hinweg die Stromertragsprognose validieren sowie die Komponenten unter Realbedingungen überwachen. Zudem kommt hier nun das Energieprognosemodell „IVImon“ des Fraunhofer IVI zum Einsatz. Es prognostiziert abhängig vom Verbrauch im Fahrzeug und der Sonneneinstrahlung für verschiedene Routen die Reichweite, Ladezeiten und Stromerzeugung.

Die vom Fraunhofer ISE entwickelten, besonders leichten und robusten Modul-Prototypen für den LKW hat die Sunset Energietechnik GmbH gebaut. Die TBV Kühlfahrzeuge GmbH hat die Module dann in den Kofferaufbau eines Framo-Elektro-LKW integriert.

Genau wie die Photovoltaik-Module wurde auch die Leistungselektronik an die Anforderungen des Nutzfahrzeugs angepasst. Projektpartner M&P motion control and power electronics GmbH haben einen Gleichstromsteller entwickelt, der via CAN-Bus mit der Fahrzeugsteuerung kommuniziert und ins Sicherheitskonzept des Fahrzeugs eingebunden ist.

„Durch die erfolgreiche Inbetriebnahme unseres Hochvolt-Photovoltaik-Systems haben wir unser Ziel erreicht, die Machbarkeit von Fahrzeugintegrierter Photovoltaik für schwere E-Nutzfahrzeuge zu demonstrieren“, erklärt Christoph Kutter, Projektverantwortlicher am Fraunhofer ISE. Die in den LKW integrierten Komponenten funktionierten wie erwartet.

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