Auto’s op zonne-energie

Voordelen van auto's op zonne-energie

De verwachting is dat er in 2025 meer dan 50 miljoen elektrische voertuigen op duurzame elektriciteit rijden. Wij hebben softwaremodellen ontwikkeld die laten zien dat er vele nieuwe ontwikkelingen mogelijk zijn door zonnecellen en zonnemodules op voertuigen te installeren:

• met een auto tot wel 20.000 km per jaar rijden op zonne-energie op zonnige locaties
• 150 tot 200 euro aan directe besparingen op de elektriciteitskosten per jaar
• de mogelijkheid om de auto in de zomer niet te hoeven opladen
• vermindering van de CO2-uitstoot met 250 kilo per jaar
• 23 tot 40% minder plug-ins bij laadstations en dus meer parkeerruimte voor algemeen gebruik
• auto's als slim en geïntegreerd onderdeel van het elektriciteitsnet en het distributienetwerk

Technologie voor zonnemobiliteit

Met meerdere bedrijven wordt eraan gewerkt om de 3D- en gekromde zonnepanelen nog energie-efficiënter en lichter in gewicht te maken. Dankzij de TNO-technologie kunnen Lightyear, Sono Motors, TUX Mobility en andere bedrijven de zonnecellen eenvoudiger en effectiever in het productieproces integreren. Bij het ontwerp van het zonnedak houden de experts rekening met:

• de technische mogelijkheden van de zonnecellen
• de technische eisen van de autofabrikanten
• de wettelijke veiligheidseisen
• de wensen van de consument

Ontwerp voor de toekomst

Bij deze ontwikkelingen maken wij niet alleen gebruik van de nog altijd meest toegepaste siliciumtechnologie, maar kijken we ook naar nieuwe materialen en technologieën, zoals perovskiet en tandems. Hierdoor kan zonne-technologie sneller worden geïntegreerd en optimaal worden toegepast voor zonnemobiliteit.

Zonnepanelen op vrachtwagens en bussen

Je ziet nu al vrachtwagens en bussen met zonnedaken rijden. Door het grote dakoppervlak zijn bussen en vrachtwagens zeer geschikt: op het dak van een grote vrachtwagen passen evenveel zonnepanelen als op een gemiddeld huis. Wij onderzoeken nu welke materialen, constructie en bevestigingsmethoden het meest geschikt zijn, en hoe we de zonnedaken op een zo efficiënt mogelijke manier kunnen produceren. De transportsector en de fabrikanten hebben hoge verwachtingen van deze technologie, die moet zorgen voor kostenbesparingen en een lagere uitstoot van CO2 en gevaarlijke stoffen zoals dieseldeeltjes. Dit zou ook betekenen dat vrachtwagens dan voldoen aan de eisen voor milieuzones in stadscentra.

Elektrische auto's in het energiesysteem

Elektrische auto's gaan in de toekomst waarschijnlijk een belangrijke rol spelen in de totale energieopslag binnen het energiesysteem. Dit komt omdat je het hebt over een aanzienlijke hoeveelheid energie als je de batterijen van alle elektrische auto's optelt. Deze energie kan worden gebruikt om vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen. Wij onderzoeken hoe de laadstructuur hiervoor kan worden geoptimaliseerd. Daarbij letten we op 3 functies:

• Het opladen van de auto. Dit blijft nodig, want zonne-energie alleen zal nooit voldoende zijn.
• De verkoop van goedkoop ingekochte stroom van particuliere autobezitters aan andere partijen bij schaarste.
• Logistiek en planning voor elektrische wagenparken die rekening houden met de dagopbrengst van de elektriciteitsmarkt.

We werken aan de architectuur van de energienetwerken van de toekomst. Zo is het belangrijk dat er een optimaal evenwicht wordt gevonden tussen voldoende capaciteit, flexibiliteit en kosten. In Eindhoven hebben we samen met onder andere netbeheerder Enexis en ElaadNL laten zien hoe een energiesysteem met elektrische auto's in de praktijk kan werken. En ook laadstations kunnen met zonnepanelen worden uitgerust (zie foto), waarbij de zonne-energie rechtstreeks door het laadstation kan worden gebruikt.

Europees project

Een internationaal publiek-privaat consortium gaat onderzoeken in hoeverre voertuigen op zonne-energie bijdragen aan de transitie naar volledig elektrische mobiliteit in de EU. Het samenwerkingsverband heet SolarMoves en bestaat naast TNO uit onder andere het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Sono Motors en IM Efficiency.

De pilot is een verkenning van het potentieel van voertuigen op zonne-energie en de impact daarvan op toekomstig beleid en regelgeving voor elektrische laadinfrastructuur in Europa.

Auto op zonne-energie

Een van de eerste commerciële zonne-auto's is de Lightyear 2. Deze zelfopladende auto, die in 2025 op de markt komt, is gemaakt met onze technologieën. Ook de Lightyear 0, vooheen Lightyear One, was gebaseerd op deze TNO-innovatie.

De Lightyear 0

De Lightyear 0 heeft dubbel gekromde zonnepanelen met een oppervlakte van 5 vierkante meter. De panelen 'tanken' zonlicht wanneer de auto stilstaat en wanneer hij rijdt. Dit geeft een extra actieradius tot 30 kilometer per dag.

De technologie van de Lightyear is gebaseerd op siliciumtechnologie, die kosteneffectief is en steeds goedkoper wordt. Dit soort zonnecellen wordt gebruikt voor grootschalig geproduceerde, conventionele zonnepanelen die zijn geoptimaliseerd voor rendement, levensduur en veiligheid.

Een van de uitdagingen was de zonnepanelen zo te buigen dat ze konden worden geïntegreerd in de carrosserie. Om de aerodynamische vormen te volgen, worden de panelen over 2 verschillende assen gebogen, wat uniek is voor de markt.

Bovendien zorgt de folietechnologie met achterzijdecontact voor een optimaal rendement van de zonnepanelen onder dynamische belichtingsomstandigheden.

Gebogen zonnepanelen voor auto's

We werken aan zonnecellen die kunnen worden verwerkt in gebogen auto-onderdelen, zoals het dak, de motorkap en de achterklep. De vorm van de Lightyear is een belangrijke factor in het aerodynamische ontwerp. De auto heeft een actieradius van meer dan 725 km. Lightyear heeft onze technologie ook toegepast in een zonnedakdemonstratie voor de Tesla Model 3, en er is een prototype gemaakt voor de VW Crafter LCV-bestelwagen.