Fonte: isfh.de
I moduli fotovoltaici convertono la luce solare in energia elettrica. I moderni veicoli elettrici a batteria hanno sempre a bordo due accumulatori di energia: una piccola batteria da 12 V in grado di alimentare utenze elettriche, luci e servosterzo e una grande batteria di trazione che funziona a una tensione maggiore di 400 V e fornisce energia al propulsore. Affinché l'energia generata da VIPV possa essere immessa nella grande batteria di trazione e contribuire così all'estensione dell'autonomia, è necessario accoppiare i moduli fotovoltaici all'impianto elettrico del veicolo ad alta tensione. Questo è tecnicamente molto impegnativo, in quanto richiede una conversione da 12 V a 400 V ed è legato a molti aspetti della sicurezza. È proprio questa sfida che il consorzio Street ha ora affrontato con successo. La base per questo è stata la combinazione di diverse competenze: la conversione dell'energia solare in energia elettrica avviene nei moduli fotovoltaici di a2-solar sviluppati per l'uso automobilistico. Questi sono basati su celle solari ad eterogiunzione di silicio altamente efficienti di Meyer Burger, che sono state interconnesse presso ISFH utilizzando la tecnologia di interconnessione Smartwire. Questa tecnologia, sviluppata in Europa, consente non solo la massima efficienza di celle e moduli, ma anche la massima resa dei moduli grazie al coefficiente di temperatura più basso. La regolazione al punto con la massima potenza è fornita dall'elettronica di Vitesco Technologies, che ha anche sviluppato il convertitore DC/DC da 12 V a 400 V come innovazione chiave. Continental Engineering Services ha gestito l'integrazione di tutti i componenti e la loro integrazione nel sistema elettrico del veicolo.
Il veicolo commerciale leggero "WORK L" della società StreetScooter utilizzato come dimostratore offre le condizioni ideali per VIPV: per i 10 moduli fotovoltaici è disponibile una superficie totale di 15 m2. A differenza dell'integrazione sulle autovetture, i moduli non dovevano essere curvi o colorati. La loro potenza nominale totale è di 2180 Wp. Allo stesso tempo, il fabbisogno energetico per la guida è simile a quello delle autovetture a circa 19 kWh/100 km.
“Prevediamo un'estensione dell'autonomia annuale di circa 5200 km per la guida in Bassa Sassonia e significativamente di più nelle regioni più meridionali. Ciò consentirebbe di risparmiare più di una fermata di ricarica basata sulla rete su quattro", afferma il prof. Robby Peibst, coordinatore del progetto Street. “I nostri risultati dimostreranno l'attrattiva del fotovoltaico integrato nel veicolo prima di tutto per questi veicoli commerciali leggeri. Ma oltre a ciò, forniranno anche importanti spunti per il trasferimento di VIPV ad altre classi di veicoli”.
Il veicolo dimostrativo ha l'omologazione stradale secondo lo StVZO tedesco e ha completato i test iniziali. È dotato di numerosi sensori che consentono di tracciare con precisione i flussi di energia. Fino alla fine del progetto, tutti i componenti saranno messi alla prova in test drive in diversi momenti della giornata e dell'anno e in diverse condizioni meteorologiche. Il veicolo sarà quindi visto frequentemente nel prossimo futuro sulle strade della regione del Weserbergland, della regione di Hannover e nella stessa capitale dello stato. La targa “HM-PV-30E” si riferisce al potenziale dell'energia solare in Bassa Sassonia: studi dell'ISFH mostrano che in un sistema energetico sostenibile a costi ottimizzati in Bassa Sassonia, fino al 30% della domanda finale di energia può essere fornito da PV.
Il progetto di ricerca "Street" è finanziato dal Ministero federale tedesco per gli affari economici e l'energia (numero di concessione 01183157). I risultati del progetto confluiscono anche nel gruppo di lavoro internazionale “Task 17 – PV for Transport” nel programma Photovoltaic Power Systems dell'International Energy Agency (IEA). Lì, esperti di tutto il mondo si scambiano idee su come utilizzare il fotovoltaico per ridurre le emissioni di CO2 nel settore dei trasporti.
Il fotovoltaico integrato nel veicolo (VIPV) è stato sviluppato già negli anni '60. Per molti anni, tuttavia, l'applicazione principale è stata nella nicchia delle competizioni di veicoli solari leggeri e aerodinamici speciali. Da alcuni anni diversi produttori propongono anche modelli di autovetture con tettucci solari o moduli fotovoltaici integrati su bauletti refrigerati di camion. In questi casi, l'energia convertita dal fotovoltaico viene utilizzata per “funzioni ausiliarie” come la climatizzazione o la refrigerazione. Queste applicazioni funzionano a livelli di bassa tensione di solito 12 V; i sistemi disponibili sul mercato non sono adatti per caricare la batteria di trazione ad alto voltaggio di un veicolo elettrico.
L'ISFH ha attualmente 155 dipendenti in due dipartimenti che sviluppano tecnologie innovative per l'energia solare. Il dipartimento fotovoltaico sviluppa nuove tecnologie di celle solari orientate all'industria, moduli fotovoltaici altamente efficienti che possono essere industrializzati e, come in questo caso, conduce ricerche sull'integrazione del fotovoltaico in sistemi innovativi. L'ISFH è membro dell'Associazione tedesca per la ricerca sulle energie rinnovabili (FVEE) e della Zuse-Gemeinschaft e un istituto di ricerca associato della Leibniz Universität Hannover.
