Mit der Kraft der Sonne - Vom Uniprojekt zum Tesla-Jäger?

Elektroautos sind nichts Ungewöhnliches mehr, zwei Start-ups machen eine längst verstaubte Idee wieder salonfähig: Fahrzeuge, die per Solarenergie angetrieben werden.

Die Zukunft fährt elektrisch. Wieso also nicht ein Auto bauen, das seine Außenfläche nutzt, um sich nebenbei ganz kostenlos zu betanken? Der fünfsitzige Lightyear One macht genau das und generiert zum Fahren autark Strom. Selbst an grauen Tagen fließt Energie. Dazu ist jede ebene Fläche mit dezenten Photovoltaikpaneele bedeckt: Autodach, Motorhaube und dem Kofferraum. Die Gesamtfläche beträgt fünf Quadratmeter und ist in Sicherheitsglas eingebunden, ähnlich wie die auf Hausdächern. Ehemalige Studenten aus Eindhoven haben ein Start-up gegründet und nach zwei Jahren Entwicklungsarbeit ihren ersten Prototypen vorgestellt. Die holländischen Ingenieure bringen jede Menge Praxiserfahrung mit. Das Kernteam hat dreimal die World Solar Challenge gewonnen, bei der Studenten aus der ganzen Welt in Experimentalfahrzeugen gegeneinander antreten, die allein durch Sonnenenergie betrieben werden. Die teilnehmenden Solarautos müssen eine rund 3.000 Kilometer lange Strecke in Australien bewältigen. Das schafft Vertrauen bei Investoren.

Windschnittigste Serienfahrzeug der Welt

Der Roadtrip kann also getrost ohne die nötige Ladeinfrastruktur absolviert werden. Doch wie ist das technologisch gesehen zu erreichen? Den Entwicklern zufolge besitzt das Solarauto eine bis zu dreimal höhere Energieeffizienz als aktuelle Elektroautos wie ein Tesla oder der Audi e-tron. Abhängig von der Batteriegröße schafft das Fahrzeug mit einer vollen Batterieladung laut dem Hersteller 725 Kilometer, die Solarzellen sollen an idealen Sonnentagen bis zwölf Kilometer Reichweite pro Stunde extra generieren können – zusammengenommen wären das 200 Kilometer mehr als das aktuelle Model S schafft. Über alle Jahreszeiten hinweg verspricht Lightyear eine Fahrstromproduktion im Gegenwert von 20.000 Kilometern. Der Normverbrauch soll bei gerade einmal 8,3 kWh pro 100 Kilometer liegen. Fahrwerk, Antriebsstrang und Aerodynamik hierfür speziell konstruiert. Bewährten Lösungen wie verkleideten Rädern und Seitenkameras statt Außenspiegel beeinflussen den Luftwiderstandsbeiwert (cw). Der wird mit unter 0,20 angegeben – das würde die Limousine derzeit zum windschnittigsten Serienfahrzeug der Welt machen. Zum Vergleich: Porsches Taycan startet wie der aktuelle Mercedes-Benz CLA bei 0,22.

Darüber hinaus verfügt der Wagen über Leichtbaukomponenten aus Karbon und einen Allradantrieb mit vier Radnabenmotoren – heißt: In jedem Rad befindet sich ein kleiner Elektromotor. Wenn die Sonne mal nicht scheint und die Batterie sich dem Ende neigt, kann der Lightyear One ganz einfach an der heimischen Steckdose oder per Ladesäule oder Schnelllader getankt werden. Und in Parkposition mutiert der Lightyear One zum Kraftwerk. Schließlich wird ein Privatauto durchschnittlich rund 22 bis 23 Stunden am Tag nicht genutzt. Vehicle-to-Grid – kurz V2G – nennt sich das Prinzip: Das Auto gibt dabei gespeicherte Energie an das lokale Netz zurück oder es versorgt direkt das Eigenheim. Ab 2021 sollen zunächst 1.000 Lightyear One im Jahr gebaut werden. Ein Manko ist der Kaufpreis, der weit über 100.000 Euro liegt. Doch die Macher von Lightyear wollen langfristig E-Solarautos für den Massenmarkt entwickeln.

Sion prototype in Trollhättan – Sono Motors GmbH © 2020

Der deutsche Gegenentwurf

Der etwas kompaktere Gegenentwurf zum Lightyear ist der Sion von Sono Motors. Das Münchener Start-up hat über Crowdfunding-Plattformen ihr erstes Geld für die Konstruktion des Kompaktvans gesammelt. Nach fünf Jahren Entwicklung steht ist der Prototyp fertig. Das Exterieur ist vollständig mit 248 Solarzellen verkleidet, die bis zu 1,2 Kilowatt generieren. Beim Produktionsverfahren werden die Solarmodule exakt an die Form des Fahrzeugs angepasst. Dadurch produziert das Auto autark elektrische Energie. Das erzeugt bei gutem Wetter Strom für zusätzliche 34 Kilometer Reichweite am Tag oder bis zu 5.800 Kilometer pro Jahr. Anders als herkömmliche Solarmodule sind die Solarzellen in Polymer eingebettet und nicht in Glas. Damit ist die Lösung leichter als vergleichbare Ansätze zur Solarintegration in Fahrzeuge.

Das Gründer-Trio: Jona Christians, Navina Pernsteiner, Laurin Hahn – Sono Motors GmbH © 2020

Das Elektrofahrzeug verfügt über eine 35-kWh-Batterie für 255 Kilometer Reichweite und wird von einem 120 kW E-Motor an der Vorderachse angetrieben. Der Verbrauch liegt bei 14 kWh auf 100 Kilometern. Bei der Serienfertigung soll ein integrierter E-Achsenantrieb von Vitesco Technologies zum Einsatz kommen. Vollintegriert bedeutet, dass der neue Antrieb Elektromaschine, Leistungselektronik und Untersetzungsgetriebe in einem Gehäuse vereint. Durch die intelligente Kombination der Komponenten können beispielsweise zahlreiche Kabelverbindungen und Stecker entfallen. Die Entwicklung lief im kontinuierlichen Dialog mit einer Community, die Ideen und Wünsche äußern konnte. Auf diesem Weg kam unter anderem die Idee zu dem bidirektionalen Ladekonzept, mit dem der Sion als Energiespeicher für andere Elektroautos und Elektrogeräte mit bis zu 11 kW fungieren kann. Die erste Generation des Sion wird voraussichtlich im schwedischen Trollhättan produziert. Dieses Werk beherbergte einst die Produktionslinien des schwedischen Automobilherstellers Saab.

NEVS Anlage in Trollhättan – Sono Motors GmbH © 2020

Weit entfernt von der Serie

Die Idee für ein Solarauto ist nicht neu. Es gab immer wieder Ansätze von verschiedenen Unternehmen und Tüftlern. Das erste Auto mit Solarantrieb entwickelte der US-amerikanische Ingenieur Charles Alexander Escoffery im Jahr 1958. Auf dem Dach eines Oldtimers der Marke Baker Electric hatte der Tüftler über 10.000 Solarzellen mit einer Leistung von 200 Watt auf dem Dach installiert. Auf diese Weise konnte das Fahrzeug nach einer Ladezeit von zehn Stunden rund 60 Minuten lang mit bis zu 32 km/h schnell fahren. 1991 stellt Mercedes-Benz im futuristischen Konzeptauto F 100 ein Dach mit Solarzellen vor. Elf Jahre danach Maybach 62 ein Panoramadach mit Solarzellen, dass Strom für die Klimatisierung im Parkmodus gewann. Das wieder eingestellte VW-Flaggschiff Phaeton verfügte ebenso über ein Solarschiebedach. 2014 präsentierte Mercedes-Benz die Zukunftsstudie G-Code, dessen Lackierung wie eine riesige Solarzelle funktioniert. Und falls die Sonne mal nicht zu sehen ist, lädt sich die Beschichtung durch den Fahrt- oder Umgebungswind auch elektrostatisch auf und liefert so die Energie für die Erzeugung des Wasserstoffs an Bord. Auch hier blieb nur der Prototyp übrig.

Das Konzeptauto F 100 von Mercedes-Benz aus dem Jahr 1991 mit Solarzellen

In bester Gesellschaft

Ein Stück weiter ist Direktkonkurrent Toyota. Die Japaner haben mit dem Prius Plug-in Solar seit drei Jahren ein Serienfahrzeug mit Solarmodulen auf der Straße. Allerdings reicht die gewonnene Energie lediglich für sechs Kilometer zusätzliche Reichweite aus – und das als Sonderausstattung zu einem üppigen Aufpreis. Und bislang können die Photovoltaik-Zellen den Stromvorrat der Batterie nur stehend auffüllen. Während der Fahrt wird durch die 12-Volt-Batterie des Solardachs das Bordnetz entlastet. Im vergangenen Jahr haben Toyota-Ingenieure ein Versuchsfahrzeug auf Basis des Prius vorgestellt, das wie der Lightyear One von der Haube bis zum Heck mit Solarzellen bedeckt ist und die Akkus auch während der Fahrt auflädt. Der Wirkungsgrad der Triple-Junction-Solarzelle soll 34 Prozent erreichen. Zum Vergleich: Module für das heimische Dach schaffen einen Wirkungsgrad von 20 bis 25 Prozent, die von Sono Motors 24 Prozent. Damit kann der Prototyp so täglich bis zu 56 Kilometer durch eigenproduzierte Sonnenenergie fahren. Da können selbst die beiden Newcomer nicht mithalten.

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