Fotowoltaika na dachu. Ale dachu samochodu

06 maja 2024

Wystarczy godzina postoju, by zasięg w samochodzie elektrycznym spadł nawet o 5 kilometrów. Jak to możliwe? Wszystko dzięki albo przez klimatyzację. To obok napędu jeden z większych pożeraczy prądu. Ale jest na to sposób. Fotowoltaika na dachu.

Nikt jednak nie twierdzi, by na limuzynie zamontować prostokątny, brzydki panel solarny. Na kamperach owszem, samochodach dostawczych także, ale nie w samochodzie osobowym. Tym bardziej że miejsca jest tam niewiele. Ogniwa fotowoltaiczne można jednak ukryć w panoramicznym dachu.

Przyjemny chłód i to za darmo

Na konferencji połączonej z wystawą „PVinMotion” w Szwajcarii na początku marca, Loic Tous, lider projektu dachu fotowoltaicznego w belgijskiej firmie AGC Automotive Europe, zaprezentował panoramiczny dach fotowoltaiczny zintegrowany z pojazdem (VIPV). Jak się okazuje dach solarny dla pojazdów osobowych, sedanów, pojazdów sportowo-użytkowych lub minivanów może mieć moc wyjściową od 170 do nawet 380 W i w zależności od powierzchni użytkowej jest w stanie zaspokoić potrzeby energetyczne, np. układy klimatyzacji. A to oznacza, że nawet w upalne dni nie stracimy ani kilometra zasięgu na chłodzenie wnętrza pojazdu.

Jednostka VIPV ma konstrukcję szklano-szklaną i nie wymaga systemu rolet, co dodatkowo pozwala zaoszczędzić do 5 kg i zwiększyć przestrzeń nad głową nawet o 30 mm. Opcjonalnie dostępna jest powłoka szklana o niskiej emisyjności, dzięki czemu latem do wnętrza pojazdu nie przenika ciepło, a zimą nie ogranicza ona światła.

Wysokowydajna konstrukcja ogniw o sprawności przekraczającej 25% integruje monokrystaliczne ogniwa krzemowe z pasywacją tlenkową (TOPCon) lub ogniwa heterozłączowe (HJT). Inną opcją są ogniwa słoneczne typu xBC. Oferują one bardziej estetyczny, całkowicie czarny wygląd oraz lepszą trwałość. Belgijska firma twierdzi, że system może integrować ogniwa słoneczne TOPCon, HJT lub xBC. Jednostka VIPV ma konstrukcję szklano-szklaną i nie wymaga systemu rolet.

– Ostatecznie opcja zalecana przez AGC dla konkretnego programu pojazdu zależy od wymagań producenta samochodu w zakresie kosztów, estetyki i trwałości – mówi Loic Tous z AGC.

Co z tą klimatyzacją

Dzisiaj nie wyobrażamy sobie już samochodu bez klimatyzacji. Upalne lata, duże przeszklenia i panoramiczne dachy sprawiają, że wnętrza samochodów nagrzewają się na słońcu nawet do 50 stopni Celsjusza. I to bez znaczenia, czy mamy do czynienia z samochodem spalinowym, czy elektrycznym. W elektryku jednak zwracamy większą uwagę na pobór prądu i przekładamy to od razu na zasięg.

Tak samo jest w przypadku samochodu spalinowego, jednak tutaj większego zużycia paliwa nie liczymy. A praca klimatyzacji oznacza zwiększone zużycie paliwa od 0,5 do nawet 1,5 litra na każde 100 kilometrów. Zużycie paliwa podnosi także ogrzewanie zimą. Tego już jednak także nikt praktycznie nie liczy.

W przypadku samochodów elektrycznych sprawa jest nieco bardziej skomplikowana, bo silnik elektryczny nie generuje ciepła, przez co nie może ono trafić do wnętrza pojazdu. Właśnie dlatego w pojazdach EV muszą być stosowane specjalnie zaprojektowane układy ogrzewania i chłodzenia zasilane energią elektryczną, które szczególnie przy rozruchu pobierają naprawdę sporo energii.

System klimatyzacji w takim aucie elektrycznym to najczęściej połączenie ogrzewania i klimatyzacji. W zależności od potrzeby system chłodzi albo grzeje i to nie tylko kabinę, ale także akumulatory trakcyjne. Właśnie dlatego układy są czasami zdublowane i mają dwa zbiorniki płyny chłodniczego lub dwa obiegi klimatyzacji. Wszystko zależy od konstrukcji i zaawansowania samego urządzenia.

Im większy, tym lepszy

Włączone ogrzewanie lub klimatyzacja w samochodzie zwiększa zapotrzebowanie na energię potrzebną do zasilania m.in. sprężarki i pompy, lub dwóch takich urządzeń. Skąd pobierają one prąd? Z akumulatorów. Właśnie stąd spadek zasięgu.

Rozwiązaniem jest panel fotowoltaiczny na dachu samochodu, ale zintegrowany z panoramicznym dachem. Dzięki temu można wykorzystać powierzchnię nawet 3 m2 do montażu paneli solarnych, która przekłada się na produkcję energii nawet 380 W. Co ciekawe, sposób jej wykorzystania jest indywidualnie określany przez klientów AGC i zależy od architektury elektrycznej wybranej przez producenta samochodu. Jak mówią pomysłodawcy, istnieją różne strategie maksymalizacji ogólnej wydajności systemu elektrycznego pojazdu. Niektórzy producenci wykorzystują ją właśnie do zasilania klimatyzacji inni na potrzeby urządzeń pokładowych, wentylacji, wyświetlaczy czy systemów audio.

Zbędny gadżet?

Podobne rozwiązania seryjnie montowało już kiedyś Audi. Wtedy panele solarne montowane w małym szklanym szyberdachu zasilały urządzenia pokładowe samochodu. Podobne rozwiązanie, ale na większą skalę, stosuje Hyundai, który szklany fotowoltaiczny dach wykorzystuje nie tylko do zasilania klimatyzacji, ale też do ładowania akumulatorów trakcyjnych. Jak zapewniają konstruktorzy, dachowe panele słoneczne ładujące baterie przez sześć godzin dziennie, mogą zwiększyć zasięg jazdy o 1300 km rocznie.
Fotowoltaiką zainteresowała się także Toyota. Japończycy testowali system, który w określonych warunkach mógł zwiększyć zasięg hybrydowego Priusa nawet o 44,5 km dziennie. Największym problemem jest jednak nie wydajność samych paneli, a bardziej ograniczona powierzchnia dachu samochodu. Chodzi o to, by montaż ogniw był opłacalny, a nie tylko stanowił kosztowny gadżet. Czyli, by montowanie paneli w dachu dawało realną korzyść energetyczną.

Nie tylko ogniwa

Fotowoltaiczny panoramiczny dach to nie jedyny innowacyjny pomysł AGCAutomotive Europe. Jako dostawca szkła i komponentów dla przemysłu motoryzacyjnego firma na targach CES 2024 zaprezentowała innowacyjny inteligentny szklany dach zawierający wkomponowane wysokowydajne anteny dla sieci 5G, UWB, WLAN.
Takie rozwiązanie nie tylko zwiększa możliwości łączności pojazdu, ale także zwiększa moc sygnału i podnosi jego estetykę. A to oznacza, że być może już niebawem nie będziemy mieli na dachu żadnej anteny ani wystającej płetwy.

Juliusz Szalek