Clemson University entwickelt Elektroauto mit positiver Energiebilanz durch Solarzellen

Die Clemson University hat mit dem Deep Orange 17 einen elektrischen Fahrzeugprototyp vorgestellt, der im täglichen Stadtverkehr mehr Energie erzeugen soll, als er verbraucht. Das gemeinsam mit dem Forschungs- und Entwicklungsteam von BMW entwickelte Konzept kombiniert mehr als 1.700 Solarzellen mit konsequentem Leichtbau und einer auf Effizienz optimierten Fahrzeugsteuerung.

Solarzellen werden Teil des Antriebskonzepts

Ausgangspunkt des Projekts war die Frage: Kann ein Fahrzeug während der alltäglichen Nutzung mehr Energie erzeugen, als es für seine Fahrten benötigt? Statt sich ausschließlich an standardisierten Fahrzyklen zu orientieren, untersuchte das studentische Entwicklungsteam dafür typische Nutzungsmuster.

Ein wesentlicher Ansatzpunkt sind die langen Standzeiten von Pkw. Während ein Fahrzeug parkt, können die in die Karosserie integrierten Photovoltaikzellen kontinuierlich Energie erzeugen. Auch während der Fahrt produziert das System bei ausreichender Sonneneinstrahlung Strom. Die Integration von Photovoltaik in Fahrzeuge wird auch im IAA-MOBILITY-Beitrag über neue Solarzellen für das Autodach beleuchtet.

Insgesamt sind mehr als 1.700 Photovoltaikzellen in die Außenflächen des Fahrzeugs integriert. Die gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickelte Solartechnik soll auch dann weiter Strom erzeugen können, wenn einzelne Bereiche der Module verschattet sind. Eine widerstandsfähige Außenfolie schützt die Solarflächen.

50 Kilometer zusätzliche Reichweite durch Solarenergie

Für die Bewertung des Konzepts simulierten die Entwickler unterschiedliche Sonnen- und Umweltbedingungen in Greenville im US-Bundesstaat South Carolina sowie in Frankfurt, Madrid und Mumbai.

Bei einer angenommenen täglichen Fahrstrecke von 20 Kilometern soll Deep Orange 17 über alle vier Standorte hinweg im Durchschnitt genügend überschüssige Solarenergie erzeugen, um weitere 50 Kilometer Fahrstrecke zu ermöglichen. Damit wäre die Energiebilanz unter den zugrunde gelegten Bedingungen positiv.

Leichtbau reduziert den Energiebedarf

Damit die vergleichsweise begrenzte Solarleistung einen möglichst großen Anteil des Energiebedarfs decken kann, wurde das Fahrzeug konsequent auf Effizienz ausgelegt. Der Prototyp wiegt lediglich rund 550 Kilogramm. Welche Rolle geringes Gewicht bei Elektrofahrzeugen für Energieverbrauch und Reichweite spielt, zeigt auch der IAA-MOBILITY-Beitrag zum Leichtbau bei Elektrofahrzeugen.

Das Multi-Material-Chassis verbindet Stahlstrukturen für den Insassenschutz mit Aluminium, Carbon-Strukturelementen und 3D-gedruckten Metallverbindungen. Damit soll eine hohe strukturelle Festigkeit bei möglichst niedrigem Fahrzeuggewicht erreicht werden.

Auch die Aerodynamik wurde auf einen niedrigen Energieverbrauch ausgelegt. Als Vorbild diente den Entwicklern die Körperform des Kofferfischs, die einen geringen Luftwiderstand mit vergleichsweise großem Innenraum verbindet. Rekuperatives Bremsen, eine intelligente Drehmomentverteilung und optimierte Antriebssteuerungen sollen die Effizienz zusätzlich erhöhen.

BMW-inspiriertes Coupé trägt den Namen Luminetta

Trotz des starken Fokus auf Effizienz legte BMW Wert darauf, dass das Fahrzeug auch mit einem emotional ansprechenden Design überzeugt. Das Ergebnis ist ein zweitüriges Coupé namens „Luminetta“, das Elemente der BMW-Designtradition mit einem modernen Ansatz verbindet.

Im Innenraum verfügt der Prototyp über eine speziell entwickelte Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Fahrzeug- und Energiedaten in Echtzeit anzeigt. Apple CarPlay und Android Auto sind ebenfalls integriert.