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Photovoltaik-Module versorgen E-LKW während der Fahrt mit Solarstrom

© Fraunhofer ISE© Fraunhofer ISE

Freiburg - Während bei Pkw batteriebetriebene Elektrofahrzeuge den Trend setzen, hat bei Nutzfahrzeugen die Brennstoffzelle eher die Nase vorn. Am Fraunhofer ISE wurde jetzt ein wichtiger Meilenstein für eine solargestützte batterieelektrische Lösung entwickelt, die einen LKW mit Energie versorgen wird.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE) hat gemeinsam mit Industriepartnern und dem Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI im Projekt „Lade-PV“ Solarmodule und Leistungselektronik für die Integration in Nutzfahrzeuge entwickelt. Jetzt ist die technische Abnahme des ersten damit ausgestatten LKWs erfolgt, der Praxiseinsatz kann starten.

Sicheres Strommanagement dank Trennungsvorrichtung
Ab sofort fährt auf Deutschlands Straßen ein 18-Tonnen-LKW, ausgestattet mit einer 3,5 Kilowatt Peak Photovoltaikanlage. Das Nutzfahrzeug mit integriertem Hochvolt-Photovoltaik-System und Einspeisung in die 800 Volt Traktionsbatterie ist nun für den Straßenverkehr zugelassen. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom kann 5 bis 10 Prozent des LKW-Energiebedarfs decken.

„Durch die erfolgreiche Inbetriebnahme unseres Hochvolt-Photovoltaik-Systems haben wir unser Ziel erreicht, die Machbarkeit von Fahrzeugintegrierter Photovoltaik für schwere E-Nutzfahrzeuge zu demonstrieren. Die in den LKW integrierten Komponenten funktionieren wie erwartet“, erklärt Christoph Kutter, Projektverantwortlicher am Fraunhofer ISE. Die vom Fraunhofer ISE entwickelten, besonders leichten und robusten PV-Modul-Prototypen wurden von der Sunset Energietechnik GmbH gebaut. Die TBV Kühlfahrzeuge GmbH integrierte die Module dann in den Kofferaufbau eines Framo-Elektro-LKW, der als erstes Demonstrator-Fahrzeug dient.

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 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 Kleinschutzspannungen vor.

Leistungselektronik für Fahrzeugeinsatz entwickelt - Prüfung unter Realbedingungen
Genau wie die PV-Module wurde auch die Leistungselektronik an die Anforderungen des Nutzfahrzeugs angepasst. Projektpartner M&P Motion Control and Power Electronics GmbH entwickelten einen Gleichstromsteller, der via CAN-Bus mit der Fahrzeugsteuerung kommuniziert und im Sicherheitskonzept des Fahrzeugs eingebunden ist. Der Photovoltaikstrom vom Dach wird direkt in das Bordnetz des Nutzfahrzeugs eingespeist.

Der LKW mit Photovoltaiksystem ist für die Alexander Bürkle GmbH täglich im Freiburger Umland im Einsatz und wird nun für ein Jahr regelmäßig geprüft, um die Stromertragsprognose zu validieren und die Komponenten unter Realbedingungen zu überwachen. Des Weiteren begleitet die Fahrten des Demo-LKWs das Energieprognosemodell „IVImon“ des Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI. Dieses prognostiziert abhängig vom Verbrauch im Fahrzeug und der Sonneneinstrahlung für verschiedene Routen die Reichweite, Ladezeiten und Stromerzeugung.


© IWR, 2021


25.10.2021

 



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