Der solare Energieertrag kann vielfältig genutzt werden, beispielsweise zur Entlastung des Energiebordnetzes für Kundenfunktionen und zur Reichweitenverlängerung. Der durch Photovoltaik (PV) erzielbare Energieertrag wird bereits heute in entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen für eine Standlüftungsfunktion genutzt. Hierbei versorgt das in einem Schiebedach integrierte PV-Modul einen Ventilator mit elektrischer Energie. Bei solarer Einstrahlung auf das Fahrzeug, was zur Erwärmung des Innenraums führt, wird dem Fahrzeuginnenraum Frischluft zugeführt, wenn eine gewisse Temperaturschwelle überschritten wird. Dadurch kann das Temperaturniveau des Fahrzeuginnenraums deutlich reduziert werden. Während der Kunde diese geringere Fahrzeuginnenraumtemperatur als angenehm empfindet, kann diese Temperaturabsenkung im Innenraum den anfänglichen Energieverbrauch der Klimaanlage reduzieren. Dadurch wird indirekt, also ohne den Energieertrag für den Antriebsstrang zu verwenden, die Reichweite des Fahrzeugs erhöht. Neben dieser bereits etablierten Funktion sind eine Reihe weiterer Ansätze denkbar die ähnlich der Standlüftungsfunktion einerseits den Kundenkomfort steigern und andererseits Potentiale zur "indirekten" Reichweitenverbesserung liefern. Beispielsweise ist zum Betrieb eines Hochvoltsystems in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug weiterhin ein 12 V Energiebordnetz (z.B. für Aktivierung, Regelung/Steuerung und Diagnose) notwendig. Der Ruhestromverbrauch des Fahrzeugs ist ein wesentliches Auslegungskriterium für die Batterie des 12 V Energiebordnetzes, um auch nach längeren Abstellphasen des Fahrzeugs (im Bereich von Wochen) eine Fahrzeugwiederinbetriebnahme zu ermöglichen. Die Kompensation des Ruhestromverbrauchs durch einen mit Photovoltaik erzielten Energieertrag bietet deshalb das Potential die 12 V Batterie zu verkleinern. Durch das geringere Gewicht der Batterie kann dies einen Beitrag zur Reichweitenverlängerung liefern. Die Integration eines PV-Moduls in das 12 V Energiebordnetz bietet also Möglichkeiten zur Reichweitenverlängerung sowie Wettbewerbsdifferenzierung. Es werden Lösungsansätze für eine 12 V Bordnetzanbindung von PV-Modulen diskutiert, um die Energieausbeute zu optimieren. Da die Anbindung von den Eigenschaften des PV-Moduls abhängt, wird zunächst das elektrische Verhalten einer PV-Zelle sowie eines PV-Moduls in den Grundlagen erläutert. Anschließend werden Messungen von Einstrahlstärke und Teilabschattung analysiert. Diese experimentellen Untersuchungen liefern wichtige Erkenntnisse zur Auslegung und Optimierung der Bordnetzanbindung.
Lösungsansatz einer Bordnetzanbindung von Photovoltaik-Modulen unter Berücksichtigung automobil-spezifischer Randbedingungen
2010
10 Seiten, 8 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
Automotive engineering | 2010
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