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Sonne tanken: Solarlösungen für elektrische Mobilität

Der vermutlich 2022 verfügbare Sion von Sono Motors erlaubt dank seiner PV-Zellen in der Außenhaut auch eine Nutzung ohne Ladeinfrastruktur.
© Foto: Sono Motors

Das schöne an der E-Mobilität: Wer es darauf anlegt, kann mit sauberem Solarstrom fahren und damit die Umwelt schonen. Mittlerweile gibt es viele Ansätze, die klimafreundliche Energiequelle mit der Mobilitätsstruktur in Einklang zu bringen.


Datum:
10.06.2021
Autor:
Mario Hommen/SP-X
Lesezeit: 
6 min
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Soll die aufkeimende E-Mobilität einen substanziellen Beitrag zum Klimaschutz leisten, muss möglichst viel Fahrstrom aus regenerativen Quellen kommen. Unter anderem die boomende Photovoltaik könnte der aktuell stark steigenden Zahl der E-Autos und E-Roller diese saubere Energie bereitstellen. Mittlerweile mehren sich die Ansätze, Photovoltaik mit Autos und der Verkehrsstruktur zu verschmelzen. Es gibt einige vielversprechende Hebel, die unsere Mobilität von morgen klimafreundlicher machen könnten.

Die naheliegendste und zudem vielfach bewährte Option ist die Integration von Solarzellen in die Außenhülle von E-Fahrzeugen. Bereits seit den 80er-Jahren kommen in der mittlerweile alle zwei Jahre stattfindenden Solar World Challenge experimentelle Elektro-Leichtbauvehikel zum Einsatz, bei denen großflächig verbaute Solarpanels als ausschließliche Energiequelle für den Antrieb dienen. Bei Pkw für den Massenmarkt sind vergleichbare Anwendungen hingegen weiterhin die Ausnahme und zudem relativ betrachtet wenig leistungsfähig.

Eine aktuell verfügbare Serienlösung gibt es für den Toyota Prius, der optional mit PV-Technik im Dach bestellbar ist. Über das Solarmodul lässt sich Strom für bis zu 5 Fahrkilometer pro Tag und bis zu 1.000 Kilometer pro Jahr erzeugen. Die Option kostet allerdings exakt 3.000 Euro Aufpreis. Bei Energiekosten von rund 6 Euro pro 100 Kilometer, würde das Investment nach frühestens 50 Jahren Gewinn abwerfen.

Mehr Nutzen mit Elektro-Van Sio 

Deutlich mehr Nutzen im Verhältnis zu den Kosten verspricht der zunächst 2019 und mittlerweile für 2022 angekündigte Elektro-Van Sion von Sono Motors, der mit einem vergleichsweise großen Solarzellenkleid für bis zu 34 Kilometer pro Tag Fahrstrom generieren soll. Das auf 25.500 Euro eingepreiste Modell wäre damit bei geringer Fahrleistung sogar unabhängig von der Ladeinfrastruktur nutzbar. Die bereits für dieses Jahr angekündigte E-Limousine Lightyear One aus Holland soll über das ganz Jahr hinweg sogar Fahrstrom im Gegenwert von 20.000 Kilometern generieren können.

Allerdings kostet der One inklusive Mehrwertsteuer rund 177.000 Euro. Eine deutlich günstigere Alternative zu Solarautos könnte eine Ladeflächenabdeckung der kanadischen Firma Worksport werden. Die speziell für bald schon in großer Zahl verfügbare Elektro-Pick-ups entwickelte "Ladestation to go" soll mit ihren Solarzellen immerhin 30 Prozent des Energiebedarfs eines Pendlers für den täglichen Weg zur Arbeit produzieren. Preise und einen konkreten Termin der Verfügbarkeit nennt Worksport noch nicht.

Eine weitere interessante Lösung: Statt Autos mit PV-Technik einzukleiden, könnten die von ihnen genutzten Straßen als Basis für horizontal installierte Solarzellen dienen. Diese direkt in die Fahrbahnoberfläche zu integrieren, scheint allerdings nicht ganz so einfach und effizient zu funktionieren wie in der Theorie angedacht. In Frankreich gilt das Projekt Wattway, bei dem in einem Pilotversuch eine Straße in der Normandie mit Solarzellen gepflastert wurde, als gescheitert.

Solarüberdachung von Fahrbahnen

Auch zum 2019 vom Berliner Start-up Solmove in Erftstadt errichteten Solarradweg wurde bislang viel über Probleme aber noch nicht über einen durchschlagenden Erfolg berichtet. Eine alternative Lösung könnte die Solarüberdachung von Fahrbahnen sein. In einem Forschungsprojekt plant das Fraunhofer ISE zusammen mit den österreichischen Partnern Forster FF und dem Austrian Institute of Technology den Aufbau einer Versuchsanlage an der Autobahn A81. An der Raststätte Hegau-Ost soll Ende 2021 eine sich über den Fahrbahnbelag spannende PV-Anlage entstehen, unter der die Autos hindurchfahren. Ob eine solche Lösung allerdings wirtschaftlich wirklich sinnvoll ist, muss sich erst noch zeigen.

Eine Solar-Infrastruktur können sich Nutzer von E-Autos alternativ auch einfach selber aufbauen und dann gezielt für das eigene Fahrzeug nutzen. Dafür eignen sich PV-Anlagen auf dem Haus- oder Carport-Dach. Wird diese Technik noch mit einer intelligenten Wallbox kombiniert, kann der selbstproduzierte Ökostrom direkt im Lithium-Tank des Ökomobils landen.

Da Solarstrom eine finanziell mittlerweile sogar günstige Alternative zum Netzstrom ist, lässt sich mit einer solchen Installation bereits mittelfristig Geld sparen. Die eigene Produktion von Solarstrom kann kostentechnisch noch mehr Vorteile bringen, sofern das E-Auto über bidirektionale Ladentechnik verfügt. Dann könnte das Fahrzeug das Hausstromnetz auch nachts mit dem tagsüber gespeicherten Sonnenstrom versorgen.

Das Selbstversorger-Prinzip wird bereits für öffentliche Stromtankstellen genutzt. So verfügt ein Ende 2020 von Energieunternehmen EnBW in Betrieb genommener Flagship-Ladepark an der Autobahn A8 über sein eigenes Solardach, welches als Wetter- und Sonnenschutz dient und außerdem in der Spitze rund 38 kW Ökostrom generiert, der dann auch in den Tanks der E-Autos landet. Allerdings ist das Dach nur eine Art Ergänzung, denn der auf der Anlage von E-Autos getankte Strom wird weiterhin auch aus dem Netz kommen.

Lösung für Wasserstofftankstellen

Eine andere Selbstversorger-Solarlösung könnte in einer etwas ferneren Zukunft für Wasserstofftankstellen interessant werden. Der Strom aus der Photovoltaik könnte außerdem für die Produktion von Wasserstoff direkt vor Ort eingesetzt werden, der dann von elektrisch angetriebenen Brennstoffzellenautos getankt wird. Wie das gehen könnte, hat eine 2018 von der schweizerischen EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) vorgestellte Studie gezeigt. Das Konzept sieht vor, dass Tankstellen künftig mit überschüssiger Energie autark verschiedene Treibstoffarten wie eben auch Wasserstoff selbst produzieren. Doch laut Studie dürfte das wohl erst 2035 der Fall sein.

Per Elektrolyse produzierter Wasserstoff wäre letztlich nur ein Speichermedium, der Solarstrom verfügbar macht, wenn keine Sonne scheint. Ein ähnliches Ziel verfolgen auch Speicherparks, die ausgediente Traktionsbatterien von E-Autos nutzen. Hier sollen in Zukunft ausgemusterte Akkus ein zweites Leben erhalten. Statt diese zu entsorgen oder zu recyceln, werden sie nach dem Autoleben in die Zweitverwertung überführt. Ende 2020 hat Elektroauto-Pionier Renault im nordrhein-westfälischem Elverlingsen einen solchen Batteriespeicher in Betrieb genommen.

Die mit den Partnern "The Mobility House" und "Fenecon" in einem ehemaligen Kohlekraftwerk installierte Anlage bündelt 72 Traktionsbatterien aus dem Elektroauto Renault Zoe zu einem XXL-Akku mit 3 Megawattstunden Speicherkapazität. Eine ähnliche Anlage gibt es bereits in Douai in Frankreich. Weitere sollen folgen. Die stationären Speicher übernehmen gleich mehrere Aufgaben auf dem Weg zur Energiewende.

Sie erlauben es, Energie aus erneuerbaren Quellen zwischenzuspeichern, um so die Lücke zwischen Stromverbrauch und Stromerzeugung zu schließen. Die stationären Riesen-Akkus könnten neben E-Autos auch Haushalte in den Nachtstunden mit klimafreundlichen Solarstrom versorgen.

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