Bei der Installation einer Photovoltaik-Anlage sollte die zur Verfügung stehende Dachfläche optimal ausgenutzt werden. Das gilt für Gebäude, aber auch für Fahrzeuge, wie das Forschungsprojekt „Lade-PV“ zeigt. Die Fraunhofer-Institute ISE und IVI sowie Industriepartner haben einen E-Lkw entwickelt, in dessen Kofferaufbau Solarmodule mit insgesamt 3,5 Kilowatt Leistung integriert sind. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom kann den Forschenden zufolge – dank Hochvolt-Photovoltaik-System und Einspeisung in eine 800-Volt-Traktionsbatterie – fünf bis zehn Prozent des Energiebedarfs des 18-Tonnen-Lkw decken.
Die vom Fraunhofer ISE entwickelten, besonders leichten und robusten PV-Modul-Prototypen für den E-Lkw hat die 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, aber Material- und Verkabelungsaufwand niedrig sind, haben die Forschenden die Solarmodule im Dach des E-Lkw 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.
Auch die Leistungselektronik wurde an die Anforderungen des Nutzfahrzeugs angepasst. Projektpartner M&P motion control and power electronics GmbH entwickelte einen Gleichstromsteller, der via CAN-Bus mit der Fahrzeugsteuerung kommuniziert und im Sicherheitskonzept des Fahrzeugs eingebunden ist. Der Solarstrom vom Dach wird direkt in das Bordnetz des Nutzfahrzeugs eingespeist.
Der PV-unterstützte E-Lkw ist nun für die Alexander Bürkle GmbH täglich im Freiburger Umland im Einsatz. Ein Jahr lang wird er regelmäßig geprüft, um die Stromertragsprognose zu validieren und die Komponenten unter Realbedingungen zu überwachen. Mit an Bord des Demo-Lkw ist das Energieprognosemodell „IVImon“ des Fraunhofer IVI. Dieses soll abhängig vom Verbrauch im Fahrzeug und der Sonneneinstrahlung für verschiedene Routen die Reichweite, Ladezeiten und Stromerzeugung prognostizieren.