NEDO, Sharp i Toyota będą testować pojazdy elektryczne wyposażone w wysokowydajne baterie słoneczne

NEDO, Sharp Corporation (Sharp) i Toyota Motor Corporation (Toyota) ogłosiły współpracę, w ramach której przeprowadzą testy potencjału baterii słonecznych. Pod koniec lipca firmy rozpoczną testy na drogach publicznych i będą oceniać skuteczność zwiększenia zasięgu i oszczędność paliwa w autach wyposażonych w baterie słoneczne o wysokiej sprawności. Rozwiązanie ma pomóc w redukcji emisji CO2 w sektorze transportu.

W ramach współpracy firma Sharp zmodernizowała swoje światowej klasy ogniwa słoneczne o wysokiej wydajności*¹ (wydajność konwersji powyżej 34 proc.*²), opracowane wcześniej na potrzeby projektu prowadzonego przez NEDO*³, by stworzyć pokładowy panel baterii słonecznych. Toyota zainstalowała ten panel na dachu, masce, tylnej klapie i innych częściach Priusa Plug-in Hybrid i tak powstał samochód demonstracyjny, przeznaczony do prób na drogach publicznych. Dzięki zwiększeniu wydajności panelu baterii słonecznych oraz zwiększeniu jego obszaru osiągnięto generowaną moc znamionową około 860 W*⁴. Jest ona około 4,8 razy większa w porównaniu z mocą generowaną z paneli fotowoltaicznych seryjnego modelu Prius Plug-in Hybrid. Oprócz znacznego zwiększenia produkcji energii elektrycznej, samochód testowy wykorzystuje system, który ładuje akumulator zarówno podczas parkowania pojazdu, jak i podczas jazdy, co ma skutkować znaczną poprawą zasięgu z napędem elektrycznym i większą oszczędnością paliwa.

Toyota planuje przeprowadzenie prób w różnych warunkach jazdy w Toyota City, prefekturze Aichi, Tokio i innych obszarach. Zebrane dane, w tym moc generowana przez panel baterii słonecznych i poziom naładowania akumulatora trakcyjnego, zostaną zweryfikowane, a następnie wykorzystane do opracowania pokładowego, solarnego systemu ładowania. Toyota udostępni wyniki badań firmom NEDO i Sharp. Współfinansowany przez NEDO Komitet ds. Strategii Pojazdów zasilanych Energią Fotowoltaiczną*⁵, oceni korzyści ze stosowania panelu baterii słonecznych w oparciu o poziom redukcji emisji CO2 i inne czynniki, jak np. konieczna liczba doładowań pojazdu. Celem testów jest znalezienie rozwiązań dla problemów energetycznych i środowiskowych, a także stworzenie nowego rynku zbytu dla paneli baterii słonecznych, w tym w sektorze transportu.

* Maksymalne ładowanie, generowane przez system solarny podczas parkowania lub jazdy, przeliczone na zasięg podróżny, zgodnie z japońskim cyklem testowym JC08. Obliczono na podstawie wytycznych Japońskiego Stowarzyszenia Energetycznego (FY2016), uwzględniając straty poniesione w systemach pokładowych. Ilość promieniowania słonecznego obliczona na podstawie dziennych danych, pochodzących z lat 1990-2009 w okręgu Nagoya, uśrednionych do skali jednego roku (źródło: NEDO).

Jak to się zaczęło
W kwietniu 2016 r. NEDO, krajowa organizacja badawczo-rozwojowa, powołała Komitet ds. Strategii Pojazdów Napędzanych Ogniwami Fotowoltaicznymi, w skład którego wchodzą przedstawiciele przemysłu i środowiska akademickiego. W celu znalezienia rozwiązań problemów energetycznych i środowiskowych w sektorze transportu, badania skupiają się na systemach energii słonecznej. Sharp i Toyota są również aktywnymi uczestnikami tej organizacji. Komitet oszacował*⁶ możliwości osiągnięcia mocy 1 kW w samochodach, dzięki zastosowaniu modułu baterii słonecznych o ponad 30-procentowej wydajności konwersji energii, zerowe roczne ładowanie w zależności od sposobu użytkowania i spodziewane korzyści z redukcji emisji CO2.

Samochodu demonstracyjny
Samochód demonstracyjny wyposażono w panel baterii słonecznych, wykorzystujący kilka ogniw o ponad 34-procentowej wydajności konwersji. Kształt modułu, odporność na warunki zewnętrze, materiały zastosowane na jego powierzchni i inne czynniki, oparto na specyfikacjach jazd próbnych, stosowanych przez Toyotę. Ogniwo słoneczne ma grubość około 0,03 mm. Pozwala to na wydajne rozmieszczenie paneli, dopasowanie ich do zakrzywionych powierzchni oraz stosowanie na ograniczonej przestrzeni - w tym dachu, masce i pokrywie bagażnika. Znamionowa moc zestawu zainstalowanego w samochodzie demonstracyjnym wynosi około 860 W.

Seryjny model Prius Plug-in Hybrid ładował swój akumulator trakcyjny jedynie podczas postoju pojazdu. Samochód demonstracyjny, dzięki udoskonaleniom w produkcji energii elektrycznej, wykorzystuje system, który doładowuje podczas jazdy. Ma to znacząco zwiększyć zasięg w trybie elektrycznym (BEV) oraz wpłynąć na oszczędność paliwa.

Panel baterii słonecznych, składający się z kilku ogniw (pokrywający część pokrywy bagażnika)

*¹ Ogniwo słoneczne o wysokiej wydajności
Opracowanie go nastąpiło w ramach projektu, prowadzonego przez NEDO. Przewidywano zastosowanie go dla branży energetycznej, aby osiągnąć koszt na poziomie 7 Jenów / kWh. Celem jest osiągnięcie wysokiego wskaźnika wydajności konwersji i weryfikacja potencjału wykorzystania go w pojazdach. https://www.nedo.go.jp/english/news/AA5en_100070.html
*² Efektywność konwersji powyżej 34 procent
Obliczana na podstawie wydajności ogniwa (mierzonej przez firmę Sharp) w standardowych warunkach testowych dla baterii słonecznych AM1.5 G, zgodnie z międzynarodowymi standardami.
*³ Projekt NEDO
Opracowanie wysokowydajnych i niezawodnych modułów fotowoltaicznych w celu zmniejszenia kosztów energii; badania i rozwój innowacyjnych ogniw słonecznych o nowej strukturze; badania i rozwój ultraenergooszczędnych i tanich modułów półprzewodnikowych ogniw słonecznych III-V
Okres: Rok Finansowy od 2016 do 2020
*⁴ Ok. 860 W
Całkowita moc na podstawie mocy wyjściowej ogniwa (mierzonej przez firmę Sharp).
*⁵ Komitet ds. Strategii Pojazdów zasilanych Ogniwami Fotowoltaicznymi
Założony przez NEDO w kwietniu 2016 roku w celu badania samochodowych systemów fotowoltaicznych i znajdowania rozwiązań problemów energetycznych, środowiskowych oraz tworzenia nowych rynków.
*⁶ Dane szacunkowe
Zbadano (1) korzyści z redukcji emisji CO2, (2) wygodę użytkownika (liczba wymaganych ładowań pojazdu) oraz (3) społeczne korzyści z redukcji emisji CO2, w sytuacji gdy korzystanie z pojazdów zasilanych ogniwami słonecznymi jest szeroko rozpowszechnione. Wyniki opublikowano w styczniu 2018 roku w raporcie tymczasowym (https://www.nedo.go.jp/english/news/AA5en_100358.html)
*⁷ Potrójny, łączony moduł złożonych ogniw słonecznych
Łączenie ze sobą związków, w tym fosforku indu galu (InGaP), arsenku galu (GaAs) i arsenku indu galdlium (InGaAs).