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Photovoltaik-Kraftwerke – Solarzellen für das E-Auto

| Autor/ Redakteur: Holger Holzer / Benjamin Kirchbeck

Es wäre eine perfekte Kombination: das E-Auto und die Solarzelle. Die kleinen Photovoltaik-Kraftwerke könnten Reichweiten-Angst und Infrastruktur-Defizite vergessen machen, die Fahrzeug-Akkus das Problem mit der Speicherung von Sonnenenergie mildern. Die ersten Fahrzeuge sollen zeitnah auf die Straße kommen.

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Lightyear will 2021 ein langtreckentaugliches Solarauto auf die Straße bringen.
Lightyear will 2021 ein langtreckentaugliches Solarauto auf die Straße bringen.
(Bild: Lightyear)

Nie mehr tanken, nie mehr an die Steckdose: Das Solarauto braucht im Idealfall weder Flüssigkraftstoff noch Netzstrom. Erste Modelle könnten im kommenden Jahrzehnt starten. ionier unter den automobilen Sonnenanbetern ist der Toyota Prius. Bereits seit 2017 kann die Plug-in-Hybrid-Ausführung des Kompaktautos auf Wunsch mit einem Solardach bestellt werden, dessen Photovoltaik-Zellen tagsüber eine Zusatzbatterie aufladen, die während der anschließenden Fahrt den Elektromotor mit Strom versorgt. Allerdings gibt es einen Haken: Das Laden klappt nur im Stand. Fährt der Prius, geht die Sonnenenergie ungenutzt verloren. Gerade einmal 5 Kilometer zusätzliche elektrische Reichweite lassen sich so mit den Modulen generieren, der Fahrzeugpreis beträgt knapp 40.000 Euro. Wer den Prius Plug-in ohne Solardach bestellt, zahlt 37.550 Euro und bekommt noch ein paar Ausstattungs-Extras obendrauf, die dem Sonnenmodell fehlen.

Ganz ausspielen kann die Solarzelle ihr Potenzial also noch nicht. Ihr prinzipieller Reiz liegt darin, das E-Auto ein Stück weit unabhängig von Ladeinfrastruktur zu machen. Wer etwa zum Entspannen aufs Land fährt, muss sich dort nicht sofort um eine Steckdose kümmern, sondern kann zumindest einen Teil der Energiebeschaffung seinem Solarauto überlassen. Perspektivisch dürfte dieser Teil so groß werden, dass der selbst erzeugte Strom zumindest für die Kurzstreckenfahrten ausreicht.

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Bislang verhindert ein zu geringer Wirkungsgrad noch den effektiven Einsatz von Solarzellen. Bei den gängigsten Varianten liegt er bei rund 20 Prozent, die Zellen wandeln also nur ein Fünftel der Sonnenenergie in elektrische Energie um. Weil die Solarmodule langlebig sind und die Sonnenstrahlung umsonst kommt, ist das kein grundsätzliches Problem, führt allerdings zu Platznot. Würden die Zellen effizienter – mit einem Wirkungsgrad Richtung 30 Prozent – bräuchte man weniger von ihnen. Rund zwei Quadratmeter Fläche würden dann ausreichen, zumindest für Kurzstrecken genug Fahrstrom zu erzeugen. Platz könnten die Zellen dann auf Dach, Motorhaube oder Kofferraum finden.

Aktuell testet Toyota einen Prototypen mit verbesserter Solartechnik. Die Karosserie des nun eingesetzten Prototypen ist mit leistungsstarken Solarzellen gepflastert, die über einen Wirkungsgrad von 34 Prozent und eine Nennleistung von 860 Watt verfügen – und erstmals auch während der Fahrt Strom produzieren können. Wie viel und zu welchem Anschaffungspreis, sagt der japanische Hersteller noch nicht. Auch, wann die Technik für den Kunden verfügbar ist, wird nicht verraten.

Möglicherweise dauert es gar nicht mehr lange, bis das erste richtige Solarauto auf der Straße ist. Das Münchner E-Auto-Start-up Sono Motors will Ende 2020 den Kleinwagen Sion auf den Markt bringen, dessen Karosserie serienmäßig mit Photovoltaik-Zellen gepflastert ist. Diese leisten 1,2 kW und sollen an sonnigen Sommertagen Strom für bis zu 34 Kilometer Fahrt generieren, an einem bedeckten Dezembertag immerhin genug für drei Kilometer. Anders als die Prototypen kann das 25.500 Euro teure Serienauto laut Hersteller auch während der Fahrt laden. Wer mehr Strom braucht, tankt für bis zu 250 Kilometer Fahrt an der Steckdose, muss dann aber zahlen – die Sonnenenergie hingegen ist umsonst.

Neben den direkten finanziellen und alltagspraktischen Vorteilen für den Kunden hat das Solarauto noch einen Bonus: Es entschärft zumindest ein klein wenig das Speicherproblem bei erneuerbaren Energien. Würde man Sonnenstrom etwa nachts nutzen wollen, müsste man ihn irgendwo speichern, in Form von Wasserstoff, in Pumpspeicherkraftwerken oder in großen Batterien. Mit dem Elektroauto entfällt dieser Zwischenschritt, die vor Ort generierte Energie würde auch direkt vor Ort aufbewahrt. Mit den mobilen Solarzellen ist man dabei auch nicht auf die stationäre heimische Photovoltaikanlage angewiesen, mit der auch heute schon E-Mobile geladen werden können – aber eben nur in der eigenen Garage.

Dass das Solarauto eines Tages auch auf lange Tour gehen könnte, glaubt das holländische Unternehmen Lightyear. Das von Studenten der Universität Eindhoven gegründete Start-up hat eine stromlinienförmige Reiselimousine mit Solar-Außenhaut entwickelt. Rund 5 Quadratmeter Solarzellen sollen unter sonnigen Bedingungen pro Stunde Strom für 12 Kilometer Fahrt produzieren. Über alle Jahreszeiten hinweg verspricht Lightyear eine Fahrstromproduktion im Gegenwert von 20.000 Kilometern. Möglich sind diese Werte nicht nur durch die Effizienz der verwendeten Solarzellen, sondern vor allem durch den extrem niedrigen Stromverbrauch des aeronymamisch optimierten Fünfsitzers, der lediglich 83 Wh pro Kilometer betragen soll. Die Konkurrenz rechnet den Verbrauch ihrer E-Autos in zweistelligen Kilowattwerten.

Reichen Sonneneinstrahlung oder verfügbare Zeit trotzdem einmal nicht, die Batterie ausreichend zu füllen, hilft ein normaler Ladestecker für das Stromnetz. Insgesamt wird so Energie für bis zu 800 Kilometer Fahrt in die Akkus gepumpt. Die Elektrizität kann aber nicht nur für das Fahren genutzt werden, sondern auch für die Energieversorgung externer Verbraucher oder des eigenen Haushalts . Aus dem energieautarken Auto wird dann im Idealfall ein flexibles Heimkraftwerk mit zusätzlicher Fahrfunktion. Einen Haken hat das Ganze aber: Mit rund 150.000 Euro ist das für Anfang 2021 angekündigte Lightyear One genannte Zukunftsauto nicht ganz billig. Immerhin dürften die voraussichtlich niedrigen Energiekosten jährliche Einsparungen auf vierstelligem Niveau erlauben.

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