Der Güterverkehr mittels Lastwagen trägt in besonders hohem Maße zum Treibhausgas-Ausstoß des Verkehrssektors bei. Schon länger arbeiten Wissenschaftler daher an Konzepten, um vor allem die LKW klimafreundlicher zu machen. Zu den bereits getesteten Ansätzen gehören alternative Antriebe wie Flüssiggas oder Wasserstoff, aber auch Elektrofahrzeuge. Diese haben allerdings das Problem, dass die begrenzte Reichweite bisheriger Akkus den Einsatz von Elektro-LKW auf Langstrecken unpraktisch macht.
Strom aus bordeigenen Solarzellen
Abhilfe schaffen könnte das Laden der Akkus während der Fahrt. Ein Ansatz dabei sind Oberleitungs-LKW, die auf einigen Teststrecken in Deutschland schon getestet werden, aber hohe Kosten für die Infrastruktur benötigen würden. Eine einfacherer und günstigere Alternative wäre es daher, wenn die Lastwagen den nötigen Strom an Bord produzieren könnten – beispielsweise über Photovoltaik. An solchen Solar-LKW arbeiten Wissenschaftler um Christoph Kutter vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit Industriepartnern und dem Fraunhofer- Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI im Projekt “Lade-PV”.
Ziel war es, besonders leichte und robuste Solarmodule für die nachträgliche Montage auf dem Dach von LKW zu entwickeln, außerdem eine Elektronik, die die Photovoltaikmodule in die Bordsysteme integriert und den Strom zum Akku der Elektrofahrzeuge bringt. Die Solarpaneele müssen dabei möglichst so ins LKW-Dach integriert werden, dass sie keine schweren Rahmen und Stützen benötigen und flach bleiben. Die Forscher entwickelten dafür ein Hochvolt-Photovoltaik-System, bei dem die Module in Serie verschaltet sind, um den Stromertrag möglichst hoch und den Materialaufwand niedrig zu halten. Über einen Gleichstromsteller, der über die Fahrzeugelektronik kontrollierbar ist, wird der Solarstrom ins Bordnetz eingespeist.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Sicherheit: Bei den Hochvolt-Solarmodulen können Spannungen von bis zu 400 Volt entstehen. Bei einem Unfall könnte dies ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Um dies zu verhindern, haben die Fraunhofer-Forscher eine Trennungsvorrichtung entwickelt, die in der Anschlussdose jedes PV-Moduls sitzt. Im Falle eines Unfalls trennt sie die Stromverbindung innerhalb von Millisekunden dezentral und ohne zusätzliche Kommunikationskanäle. Im gesamten System liegen dann nur noch ungefährliche Kleinschutzspannungen vor, wie die Wissenschaftler erklären.
Straßenzulassung erhalten
Nach all diesen Vorbereitungen ist es jetzt soweit: Der erste LKW mit diesem Solarsystem hat die technische Abnahme erfolgreich absolviert und ist jetzt für Fahrten auf Deutschlands Straßen zugelassen. Der 18-Tonner ist mit einer 3,5 Kilowatt Peak Photovoltaikanlage ausgestattet, das Solarstrom in seine 800-Volt-Traktionsbatterie einspeist. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom kann fünf 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”, sagt Kutter. “Die in den LKW integrierten Komponenten funktionieren wie erwartet.”
