Die Mobilitätswende stellt uns nach wie vor vor Herausforderungen. Wie reduzieren wir den massiven CO2-Fußabdruck unserer Transport- und Reisewege, ohne auf Komfort zu verzichten? Elektroantriebe gelten häufig als Lösung – wenn da nicht die Probleme der Stromerzeugung und Speicherung unserer Energie wären.
Nutzen wir Elektroautos, elektrisch betriebene LKWs und Elektrofähren mit Strom, der immer noch anteilig aus fossilen Energien besteht, reduzieren wir zwar unsere CO2-Emissionen und sorgen für bessere Luft in unseren Innenstädten. Eine komplette grüne Transformation findet aber nicht statt, solange wir nicht 100 Prozent grünen Strom „tanken“.
Die Ergebnisse einer neuen Studie des Fraunhofer Instituts sind daher umso spannender. Denn die Forschenden konnten herausfinden: Platzieren wir moderne und effektive Solarzellen direkt auf unseren Fahrzeugen, könnten sie zwischen 55 und 70 Prozent ihres jährlichen Energiebedarfs selbst decken.
Die Potenziale von fahrzeugintegriertem Photovoltaik
Solarzellen bieten als Stromquelle einige Vorteile. Zum einen ist die Sonne als Energiequelle unendlich – zumindest für die nächsten fünf Milliarden Jahre. Sonnenenergie ist, abgesehen von der Herstellung der Paneele und der Energiespeicherung, zudem komplett CO2-neutral und ihre Gewinnung kann dezentral erfolgen. Bedeutet, anders als fossile Brennstoffe wie Kohlekraft oder Gaskraftwerke sind Solarzellen nicht auf eine zentrale Infrastruktur zur Versorgung mit Kraftstoffen angewiesen.
Sie können überall dort, wo ausreichend Sonne vorhanden ist, lokal und unkompliziert Strom liefern. Immer mehr private Haushalte erkennen diesen Vorteil und setzen Solarkraftwerke auf dem Balkon oder auf Hausdächern ein. Dort tragen sie leise und kontinuierlich für eine geringere Stromrechnung Ende des Jahres. Dabei stellt sich die Frage: Wenn Stromzellen so unabhängig funktionieren, warum setzen wir sie dann nicht in unseren Fahrzeugen ein?
Das Forschungsprojekt „SolarMoves“ vom Fraunhofer Institut in Freiburg hat die Potenziale von fahrzeugintegriertem Photovoltaik (kurz: VIPV für Vehicle Integratec Photovoltaic) nun ausführlich untersucht. Die Grundidee ist dabei überraschend einfach: Warum statten wir Fahrzeuge – egal, ob Elektroauto oder Verbrenner – nicht mit Solarzellen aus? Schließlich stehen private PKWs laut Angaben des Umweltbundesamt durchschnittlich ohnehin 23 Stunden täglich geparkt herum. Solange sie sich dabei nicht in Garagen, in Parkhäusern oder unter Carports befinden, könnten sie ihre eigenen Energiespeicher in dieser Zeit ja einfach wieder auffüllen.
Die Studie von SolarMoves untersucht, wie effizient das in Zentral- und Südeuropa gelingen könnte. Mit überraschend positiven Ergebnissen.
VIPV könnte 55 bis 80 Prozent des jährlichen Energiebedarfs von Fahrzeugen decken
Unterschiede zwischen Nord- und Südeuropa entstehen vor allem dadurch, dass es in Südeuropa mehr Sonnenstunden gibt. In Ländern wie Frankreich oder Italien könnten Elektrofahrzeuge durch Solarpaneele demnach bis zu 80 Prozent ihres jährlichen Energiebedarfs decken. Für Deutschland, Polen oder die Niederlande sind es immerhin bis zu 55 Prozent.
In ihrer Studie haben die Forschenden 23 verschiedene Fahrzeugtypen untersucht. Die Auswahl deckte von Kompaktfahrzeugen mit geringem Stromverbrauch und kleiner Oberfläche für Solarzellen bis LKWs mit großer Oberfläche und hohem Energiebedarf unterschiedliche Fahrzeugtypen ab. Die Fahrzeugdaten kombinierten die Forschenden mit Fahrzeug- und Fahrtprofilen, die sie aus Satellitendaten gewinnen konnten. Hinzu kamen Wetterdaten in Amsterdam und Madrid. Wie Christian Braun vom Projekt SolarMoves in einer Pressemitteilung erklärt, habe man die Fahrzeuge zudem mit Sensoren ausgestattet. Kombiniert basierten die Analysen damit auf insgesamt 1,3 Millionen gefahrenen Kilometern.
Das Ergebnis: VIPV kann deutliche Vorteile für individuelle Nutzer:innen bieten, was sich wiederum auf den gesamten Energieverbrauch Europas niederschlagen kann. Statte man etwa alle neuen Fahrzeuge im Zeitraum zwischen 2024 und 2030 mit VIPV aus, ließe sich das europäische Energienetz bis 2030 um 15,6 Terawattstunden entlasten. Das wäre gleichbedeutend mit 2.200 Windkrafträdern, die jeweils eine Leistung von 3 Megawatt bieten.
Potenziale auch in der Logistik
Solarzellen haben auf Fahrzeugen sogar dann Vorteile, wenn sie keinen Elektroantrieb nutzen. So konnte die Studie zeigen, dass dieselbetriebene LKWs einen geringeren Kraftstoffverbrauch aufweisen, wenn Systeme wie die Klimaanlage, die Heizung oder andere Elektronik durch Solarzellen betrieben werden. Das Investment für die Solarzellen würde sich dabei innerhalb von zwei Jahren amortisieren. Rein elektrisch betriebene LKWs erhielten dank VIPV zudem eine bis zu 15 Prozent größere Reichweite.
Die Emissionen unserer Mobilität zu reduzieren, kann dennoch nur multimodal erfolgen. Das wird auch deutlich in unserem Greenbook zur Mobilitätswende. Wir sollten uns also trotz Elektromobilität und fahrzeugintegriertem Photovoltaik vom individuellen Personenverkehr wegbewegen und die genutzten Fahrzeuge möglichst klimaneutral und gemeinwohlorientiert gestalten.
Mobilitätswende – Smart in Richtung Klimaneutralität
Autonome Fahrzeuge, E-Mobility, intelligente Verkehrsplanung, multimodal durch die Stadt – wie sieht die Mobilität von morgen aus? Wir stellen nachhaltig-digitale Lösungen für eine klimaneutrale Fortbewegung und Logistik vor und diskutieren neue Herausforderungen der „digitalen“ Mobilität: Mobilitätswende – Smart in Richtung Klimaneutralität
Vorhandene Fahrzeuge mit Solarzellen auszustatten, könnte dabei mehrere Potenziale bieten. Geparkt am Straßenrand würden sie eine grüne Transformation des Straßenverkehrs beschleunigen. Und sie ließen sich zusätzlich als dezentrale Stromspeicher verwenden. Ein Elektrofahrzeug, das den ganzen Tag lang Sonnenenergie gesammelt hat, könnte etwa abends den Strombedarf eines Einfamilienhauses unterstützen oder auch tagsüber als zusätzliches Solarpanel dienen.
Bisherige Versuche, Elektroautos mit Solarpaneelen auf den Markt zu bringen, waren allerdings wenig erfolgreich. Zwar gab es Konzeptstudien wie den Vision EQXX von Mercedes-Benz oder marktreife Modelle wie den Lightyear 0, durchsetzen konnte sich die Technologie nicht. Modernere Solarzellen mit höheren Wirkungsgraden und geringerem Gewicht könnten das allerdings in Zukunft ändern. Im besten Fall schafft die neue Studie von SolarMoves nötige Anreize.
