Im Forschungsprojekt Lade-PV hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit Industriepartnern ein Hochvolt-Photovoltaik-System entwickelt, das sie in das Dach eines elektrischen LKW integrierten. Das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI erstellte einen digitalen Zwilling für umfassende Energieprognosen des E-LKW mit integrierter Photovoltaik. Nach 12 Monaten im Einsatz für das Logistikunternehmen Alexander Bürkle GmbH zeigt sich laut den Forscher:innen nun: Der 18-Tonnen-LKW und seine 3,2-Kilowatt-Photovoltaik-Anlage haben den Praxistest bestanden.

Das Nutzfahrzeug mit integriertem Hochvolt-Photovoltaik-System und Einspeisung in die 800 Volt Traktionsbatterie ist von TÜV und DEKRA für den Straßenverkehr zugelassen. Für die Bürkle GmbH war der E-LKW ein Jahr im Freiburger Umland im Einsatz und wurde dabei regelmäßig überprüft, um die Stromerträge zu messen und die Komponenten unter Realbedingungen zu überwachen. „Wir freuen uns, dass sich der Aufbau des PV-Systems schlussendlich als so zuverlässig erwiesen hat“, sagt Marc Andre Schüler, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Die PV-Module in Leichtbauweise kombiniert mit einer hoch-kompakten Leistungselektronik sind besonders geeignet für den Lastenverkehr, bei dem jedes eingesparte Kilo hilft, den Stromverbrauch zu reduzieren und die Nutzlast zu erhalten.“

E-LKW mit integrierter Photovoltaik unter Realbedingungen geprüft

Berechnungen des Fraunhofer IVI mit dem Energieprognosemodell IVImon gingen davon aus, dass der am Fahrzeug produzierte Solarstrom bis zu 25 Prozent an Sommertagen und im Jahresdurchschnitt bis zu 13 Prozent des LKW-Energiebedarfs decken würden. Dies konnte durch eine Referenzmessung am E-LKW nachgewiesen werden, wenn das Ladeverhalten entsprechend optimiert war. „Um das Maximum herauszuholen, ist es wichtig die Batterie an der E-Ladestelle erst gegen Abend anzuschließen, während das Fahrzeug mittags zuerst einmal ‚Sonne‘ tanken durfte“, sagt dazu Stephan Möllinger, Leiter Dezentrale Logistik bei Bürkle.

Die vom Fraunhofer ISE entwickelten, besonders leichten und robusten PV-Modul-Prototypen baute die Sunset Energietechnik GmbH. Die TBV Kühlfahrzeuge GmbH integrierte die Solarmodule dann in den Kofferaufbau eines Framo-Elektro-LKW. Dieser diente als erstes Demonstrator-Fahrzeug für den E-LKW mit integrierter Photovoltaik. Genau wie die PV-Module wurde auch die Leistungselektronik an die Anforderungen des Nutzfahrzeugs angepasst. Der Projektpartner M&P motion control and power electronics GmbH entwickelten einen Gleichstromsteller. Dieser kommunziert via CAN-Bus mit der Fahrzeugsteuerung und ist im Sicherheitskonzept des Fahrzeugs eingebunden. Der Photovoltaik-Strom vom Dach wird so direkt in das Bordnetz des E-LKWs eingespeist.

Sicheres Strommanagement dank Trennungsvorrichtung

Damit die Stromerträge hoch aber Material- und Verkabelungsaufwand niedrig sind, sollten die Solarmodule im Dach in Serie verschaltet sein. Die dadurch entstehenden Spannungen von bis zu 400 Volt könnten bei einem Unfall ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um dieses Risiko zu unterbinden, hat das Fraunhofer ISE eine Trennungsvorrichtung entwickelt. Sie sitzt in der Anschlussdose jedes PV-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 Sicherheitskleinspannungen vor.

Auch der schwedische Photovoltaikhersteller Midsummer arbeitet an integrierter PV für LKW.

16.2.2023 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH