Fraunhofer ISE testet elektrischen 18-Tonner mit HV-Solardach

Ein erster Demonstrator-Lkw mit einer Hochvolt-PV-Anlage und direkter Einspeisung in den Fahrzeugakku rollt in Realeinsatz bei Bürkle. Der Framo-E-Truck soll damit deutlich mehr Reichweite erzielen: Fünf bis zehn Prozent der benötigten Energie kommt aus der Sonne.

Kraft der Sonne: Erstmals geht ein schwerer Lkw mit einer integrierten HV-PV-Anlage in den Realeinsatz bei Alexander Bürkle in Freiburgt. | Foto: Fraunhofer ISE
Kraft der Sonne: Erstmals geht ein schwerer Lkw mit einer integrierten HV-PV-Anlage in den Realeinsatz bei Alexander Bürkle in Freiburgt. | Foto: Fraunhofer ISE
Johannes Reichel

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat einen vollelektrisch angetriebenen 18-Tonnen-LKW in Betrieb genommen, der mit einer 3,5 Kilowatt-Photovoltaikanlage ausgestattet ist. Der Verteiler-Lkw des Umrüstspezialisten Framo mit integriertem Hochvolt-PV-System und Einspeisung in die 800 Volt Traktionsbatterie ist nun für den Straßenverkehr zugelassen. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom könne fünf bis zehn Prozent des LKW-Energiebedarfs decken. Das 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. Die technische Abnahme des ersten damit ausgestatten LKWs ist ein Meilenstein hin zu klimafreundlicherem Straßengüterverkehr.

"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", kommentiert Christoph Kutter, Projektverantwortlicher am Fraunhofer ISE.

Die vom Fraunhofer ISE entwickelten, dem Vernehmen nach besonders leichten und dennoch robusten PV-Modul-Prototypen fertigte die Sunset Energietechnik GmbH. Die TBV Kühlfahrzeuge GmbH integrierte die Module dann in den Kofferaufbau des E-Lkw, der als erstes Demonstrator-Fahrzeug dient. Damit die Stromerträge hoch, aber Material- und Verkabelungsaufwand niedrig sind, habe man die Solarmodule im Dach in Serie verschaltet. Die dadurch entstehenden Spannungen von bis zu 400 Volt könnten bei einem Unfall ein Sicherheitsrisiko darstellen, wogegen eine Trennungsvorrichtung entwickelt wurde. Diese ist positioniert in der Anschlussdose jedes PV-Moduls und 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.

Auch Leistungselektronik für Fahrzeugeinsatz entwickelt

Genau wie die PV-Module habe man 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 rollt nun für die Alexander Bürkle GmbH täglich im Freiburger Umland im Einsatz und soll für ein Jahr regelmäßig geprüft werden, 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 prognostiziere abhängig vom Verbrauch im Fahrzeug und der Sonneneinstrahlung für verschiedene Routen die Reichweite, Ladezeiten und Stromerzeugung, skizzieren die Entwickler. Generell erlebe die fahrzeugintegrierte Photovoltaik in Wissenschaft und Industrie in den letzten Jahren verstärktes Interesse, auch in Bezug auf Schwerlast- und Nutzfahrzeuge, konstatiert das Fraunhofer Institut. Man verweist auch auf eine erste internationale Konferenz zum Thema, die vom 6. bis 8. Dezember 2021 online stattfindet.

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