Auto’s op zonne-energie

Thema:: Toepassingen zonnepanelen

Elektrisch rijden is de toekomst voor de nieuwe generatie vervoerstechnologie. Door zelf zonne-energie op te wekken, worden elektrische voertuigen zoals auto's, bussen en vrachtwagens niet alleen duurzamer, maar krijgen ze ook een grotere actieradius en meer autonomie. Auto's op zonne-energie worden op de markt gebracht met TNO in het hart van de technologische ontwikkeling en validatie.

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

Experts geraadpleegd over technische eisen

Dit rapport uit 2024 laat een overzicht zien van de technische eisen en uitdagingen voor een succesvolle toepassing van zonnepanelen op voertuigen.

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 vooral vrachtwagens en bussen met zonnedaken als toevoeging 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 voor echte integratie in de onderdelen van de voertuigen. En hoe we de zonnemodules op een zo efficiënt mogelijke manier kunnen produceren, niet alleen op het dak maar ook op de zijkanten.

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 en aan die van de EU emissiedoelen.

Onlangs werd aangekondigd dat zonne-energie zal worden opgenomen als een van de mogelijke opties voor emissiereductie in de EU VECTO-tool. Dit opent deuren voor een positieve business case.

Vrachtwagen met zonnepanelen op het dak.

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 onderzoekt 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, Lightyear Layer en IM Efficiency.

De pilot is een verkenning van het potentieel van voertuigen op zonne-energie en de impact daarvan op elektrische laadinfrastructuur en adviseert de politiek over geschikte regelgeving voor Europa.

Snellaadstation met zonnepanelen langs de A1 voor elektrische auto's van Fastned

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 onderdelen kunnen gebaseerd zijn op polymeer of glas, afhankelijk van de veiligheidsvoorschriften voor het specifieke onderdeel. De ontwikkelingen omvatten zowel TNO's back-contact technologie als andere silicium- en perovskietceltechnologieën en zijn ook geschikt voor het integreren van tandemcellen. We ontwerpen specifieke celverbindingsschema's om optimale prestaties te garanderen, ondanks de intrinsieke verschillen in bestraling die voortvloeien uit het gebogen oppervlak.

Veiligheid

TNO heeft samen met Fraunhofer ISE een voorstel gepubliceerd voor het zogenaamde Safety Qualifcation Program van VIPV-onderdelen. De meeste testen kunnen bij TNO worden uitgevoerd en we kunnen ook testen uitvoeren bij onze partners. Daarnaast ontwikkelen we nieuwe testen om de veiligheid van huidige en toekomstige VIPV-technologieën te waarborgen.