Fotowoltaika zintegrowana z pojazdem VIPV (ang. Vehicle Integrated Photovoltaic) to elegancki sposób pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca, niezależnie od sieci elektroenergetycznej. W ramach projektu badawczego Lade-PV Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE współpracował z partnerami przemysłowymi w celu opracowania wysokonapięciowego systemu fotowoltaicznego (PV) i zintegrowania go z dachem elektrycznej ciężarówki.
Instytut Fraunhofera ds. Systemów Transportu i Infrastruktury IVI stworzył cyfrowego „bliźniaka” pojazdu do przeprowadzania kompleksowych prognoz energetycznych ciężarówki zintegrowanej z fotowoltaiką. Po 12 miesiącach eksploatacji, dla firmy logistycznej Alexander Bürkle GmbH jest teraz jasne, że 18-tonowa ciężarówka i jej system fotowoltaiczny o mocy 3,2 kWp zdały egzamin praktyczny. Elektryczny samochód ciężarowy o dużej ładowności ze zintegrowaną fotowoltaiką wysokiego napięcia i zasilany 800-woltowym, trakcyjnym akumulatorem, został dopuszczony do ruchu drogowego przez TÜV i DEKRA. W przypadku firmy Alexander Bürkle GmbH, elektryczna ciężarówka była używana przez rok w rejonie Freiburga. Była ona regularnie sprawdzana w celu pomiaru uzysku energii elektrycznej i monitorowania komponentów w rzeczywistych warunkach pracy. – Cieszymy się, że projekt systemu fotowoltaicznego okazał się tak niezawodny – mówi Marc Andre Schüler, kierownik projektu w Fraunhofer ISE. – Lekkie moduły fotowoltaiczne w połączeniu z bardzo kompaktową energoelektroniką nadają się szczególnie do ciężkiego transportu towarowego, gdzie każdy zaoszczędzony kilogram pomaga zmniejszyć zużycie energii i utrzymać ładowność – dodaje.
Testowanie w rzeczywistych warunkach
Obliczenia przeprowadzone przez Fraunhofer IVI przy użyciu modelu prognozowania zużycia energii „IVImon” szacunkowo pokazały, że energia słoneczna wytwarzana w pojeździe pokryje do 25 % zapotrzebowania ciężarówki na energię w letnie dni i do 13 % średnio w ciągu roku. Prognozę tę można było zweryfikować za pomocą pomiaru referencyjnego przeprowadzonego na e-ciężarówce, podczas którego odpowiednio zoptymalizowano zachowanie podczas ładowania. – Aby uzyskać maksymalne wykorzystanie systemu fotowoltaicznego, ważne było, aby akumulator był ładowany z sieci tylko w godzinach wieczornych. Najpierw pozwolono naładować pojazd energią słoneczną – mówi Stephan Möllinger, szef logistyki w Bürkle GmbH.
Szczególnie lekkie i wytrzymałe prototypy modułów fotowoltaicznych, opracowane przez Fraunhofer ISE, zostały skonstruowane przez Sunset Energietechnik GmbH. Moduły słoneczne zostały zintegrowane przez TBV Kühlfahrzeuge GmbH z nadwoziem kontenerowym ciężarówki Framo electric, która służyła jako pierwszy pojazd demonstracyjny. Podobnie jak w przypadku modułów PV, energoelektronika została dostosowana do wymagań pojazdu ciężarowego. Partner projektu, firma M&P Motion Control i Power Electronics GmbH, opracowała sterownik zasilania prądem stałym, który komunikuje się z systemem sterowania pojazdu za pośrednictwem magistrali CAN i jest zintegrowany z koncepcją bezpieczeństwa pojazdu. Energia fotowoltaiczna wytwarzana na dachu jest dostarczana bezpośrednio do pokładowego źródła zasilania ciężarówki.
Bezpieczne zarządzanie zasilaniem osiągnięte dzięki specjalnemu urządzeniu separującemu
Aby zapewnić wysoki uzysk energii elektrycznej przy zachowaniu niskich kosztów materiałów i okablowania, moduły fotowoltaiczne na dachu ciężarówki są połączone szeregowo. Wynikające z tego rozwiązania wysokie napięcie do 400 V może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa w razie wypadku. Aby zapobiec temu zagrożeniu, Fraunhofer ISE opracował urządzenie separujące, które znajduje się w skrzynce przyłączeniowej każdego modułu fotowoltaicznego. W razie wypadku urządzenie odłącza zasilanie w ciągu milisekund, dzięki czemu w systemie występuje tylko nieszkodliwe, niskie napięcia bezpieczne. Szczegółowe wyniki działania ciężarówki z okresu monitorowania zostały zaprezentowane na konferencji PVinMotion, międzynarodowym wydarzeniu poświęconym fotowoltaice zintegrowanej z pojazdami, które odbyło się online w dniach 15-17 lutego br. w 's-Hertogenbosch w Holandii.
PVinMotion to pierwsza na świecie konferencja naukowa poświęcona fotowoltaice zintegrowanej z pojazdami. Konferencja gromadzi uznanych ekspertów ze świata fotowoltaiki i motoryzacji, aby zaprezentować innowacyjne prace i przyspieszyć postęp w kierunku transportu zasilanego energią słoneczną. PVinMotion 2023 jest pierwszą tego rodzaju platformą dla naukowców i badaczy zajmujących się fotowoltaiką, producentów pojazdów, producentów modułów, dostawców elektroniki, komponentów, dla konsultantów, doradców i projektantów. Jest okazją do spotkań, nawiązywania kontaktów i wymiany pomysłów.
Oprac. M. Grabania
Źródła: Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE, PVinMotion
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
