Achtergrond Autonieuws

De beperkte energieopbrengst van zonnepanelen

Zonnepanelen op daken van gebouwen leveren aanzienlijke hoeveelheden energie, maar bij auto’s ligt dat anders. De oppervlakte van een autodak is relatief klein en de zon schijnt niet altijd onder de ideale hoek. Zelfs onder optimale omstandigheden kan een zonnepaneel op een autodak slechts enkele honderden watt aan vermogen opwekken. Ter vergelijking: een gemiddelde elektrische auto heeft een batterijcapaciteit van 50 tot 100 kWh en verbruikt ongeveer 15 tot 20 kWh per 100 kilometer. Dit betekent dat een zonnepaneel op een autodak per dag slechts een paar extra kilometers rijbereik oplevert, wat vaak niet voldoende is om een significante impact te hebben.

De efficiëntie van zonnepanelen op auto’s

Zonnepanelen worden steeds efficiënter, maar de huidige technologie haalt doorgaans een rendement van 15% tot 22%. Dit betekent dat slechts een klein deel van de zonne-energie daadwerkelijk wordt omgezet in elektriciteit. Daarbij komt dat zonnepanelen optimaal functioneren bij een specifieke hoek ten opzichte van de zon. Auto’s staan niet altijd geparkeerd in de juiste richting en rijden vaak in de schaduw van gebouwen of bomen, waardoor de opbrengst nog verder afneemt.

Kosten en gewicht van zonnepanelen

Een ander belangrijk aspect is de kostprijs. Hoogwaardige zonnepanelen zijn duur en voegen extra kosten toe aan een auto. Bovendien moet het elektrische systeem van de auto aangepast worden om zonne-energie op een efficiënte manier te benutten, wat de complexiteit en kosten verder verhoogt. Daarnaast brengen zonnepanelen extra gewicht met zich mee, wat ten koste kan gaan van de efficiëntie van de auto. Aangezien elektrische auto’s al relatief zwaar zijn door de batterij, wordt elk extra gewicht zorgvuldig overwogen.

Duurzaamheid en slijtage

Zonnepanelen op auto’s zouden constant worden blootgesteld aan trillingen, schokken en temperatuurverschillen. Dit kan de levensduur van de panelen verkorten, wat betekent dat ze mogelijk vaker vervangen moeten worden dan de panelen die op daken van huizen worden geïnstalleerd. Daarnaast kunnen vuil, stof en vogelpoep de prestaties van zonnepanelen verminderen, waardoor ze regelmatig gereinigd moeten worden om effectief te blijven.

Autofabrikanten experimenteren met zonne-energie

Ondanks deze uitdagingen zijn er autofabrikanten die experimenteren met zonnepanelen op elektrische auto’s. De Lightyear One, ontwikkeld door het Nederlandse bedrijf Lightyear, heeft een groot dakoppervlak met geïntegreerde zonnepanelen. Dit concept is ontworpen om extra actieradius te bieden door zonne-energie te benutten. Tot daadwerkelijke massaproductie is het nooit gekomen. Ook de Toyota Prius Plug-in Hybrid heeft een optioneel zonnepaneel op het dak, dat bij stilstand de batterij gedeeltelijk kan opladen. Hyundai biedt bij de Sonata Hybrid – niet verkrijgbaar in Europa – een vergelijkbare optie. Deze voorbeelden laten zien dat de technologie zich wel ontwikkelt, maar nog niet op grote schaal wordt toegepast.

Zijn zonnepanelen op auto’s de toekomst?

De technologische ontwikkelingen staan niet stil. Er wordt gewerkt aan efficiëntere en flexibeler inzetbare zonnecellen die beter presteren in minder ideale omstandigheden. Ook zijn er innovaties zoals dunne-film zonnepanelen en geïntegreerde zonnecellen in carrosseriedelen. Hoewel deze ontwikkelingen veelbelovend zijn, blijft de vraag of ze kostenefficiënt genoeg worden om breed toegepast te worden in massaproductieauto’s.

Voor nu blijven zonnepanelen op daken en laadstations veel effectiever voor het opwekken van duurzame energie voor elektrische auto’s. De meeste autobezitters zullen sneller profiteren van het installeren van zonnepanelen op hun huis of garage, waarmee ze hun auto kunnen opladen met zonne-energie zonder de beperkingen van een klein autodak.

Zonnepanelen op een EV: een goed idee?

Hoewel zonnepanelen op elektrische auto’s een aantrekkelijk idee lijken, is de technologie op dit moment nog niet efficiënt genoeg om een grote impact te maken op het rijbereik. Beperkte oppervlakte, hoge kosten, extra gewicht en technische uitdagingen maken het moeilijk om zonne-energie effectief te benutten op voertuigen. Toch blijven fabrikanten en onderzoekers werken aan innovaties die in de toekomst mogelijk wel een doorbraak kunnen betekenen. Tot die tijd blijft opladen via het stroomnet of via zonnepanelen op daken de meest praktische oplossing voor elektrisch rijden met zonne-energie.

Voorbeelden uit de praktijk

Er zijn enkele auto’s op de markt die wél zonnepanelen op het dak hebben of hiermee geëxperimenteerd hebben. Hier zijn enkele opvallende modellen:

Toyota Prius Plug-in Hybrid (Solar Roof)

Toyota biedt bij de Prius Plug-in Hybrid een optioneel zonnepaneel op het dak. Dit paneel kan bij stilstand de batterij opladen en levert tijdens het rijden energie voor accessoires zoals de ventilatie. Onder ideale omstandigheden kan het paneel dagelijks enkele extra kilometers actieradius opleveren.

Hyundai Sonata Hybrid (Solar Roof)

De Hyundai Sonata Hybrid, een sedan die in sommige markten verkrijgbaar is, heeft een optioneel zonnepaneel op het dak. Hyundai claimt dat dit systeem jaarlijks ongeveer 1.300 km aan extra rijbereik kan opleveren in zonnige omstandigheden.

Lightyear 0 (en eerder Lightyear One)

De Lightyear 0 was een revolutionaire zonneauto van Nederlandse makelij met geïntegreerde zonnepanelen over bijna het hele dak en de motorkap. Dit kon onder optimale omstandigheden dagelijks tot 70 km extra rijbereik opleveren. Helaas ging Lightyear failliet, waardoor de productie gestaakt werd.

Sono Sion (geannuleerd project)

De Sono Sion was een elektrische auto met zonnecellen in het dak, de motorkap en zelfs de zijkanten. Dit model had als doel om met zonne-energie tot 34 km extra actieradius per dag te bieden. Het project werd echter in 2023 stopgezet door financiële problemen.

Aptera (nog niet in productie)

De Aptera is een driewielige zonneauto die nog in ontwikkeling is. Dit voertuig is extreem aerodynamisch en licht, waardoor zonnepanelen een significant deel van de energiebehoefte kunnen dekken. De fabrikant claimt dat de Aptera in zonnige gebieden maandenlang kan rijden zonder te hoeven opladen.

Interessant project uit 2019

Toyota Motor Corporation, NEDO en Sharp Corporation (Sharp) hebben in juli 2019 een interessante test gedaan. Het experiment werd georganiseerd om te bekijken of het zonnelaadsysteem op een auto de actieradius kon vergroten en het brandstofverbruik van geëlektrificeerde voertuigen kon verlagen. Voor de test werd gebruik gemaakt van een prototype op basis van de Prius Plug-in Hybrid uit 2016. Sharp ontwikkelde efficiënte zonnecellen speciaal voor voertuigen met een rendement van 34 procent. Toyota monteerde dit zonnepaneel op het dak, de motorkap, bagageklep en andere carrosseriedelen van de Prius Plug-in Hybrid. Het prototype is volledig geschikt voor de openbare weg.

Circa 4,8 keer meer vermogen

De resultaten waren best veelbelovend. Dankzij het nieuwe zonnepaneel produceert het zonnelaadsysteem van de Toyota Prius Plug-in Hybrid ongeveer 860 Watt vermogen (gemeten door Sharp). Dat is circa 4,8 keer meer vermogen dan een standaard Toyota Prius Plug-in Hybrid met Solar Roof. Behalve een krachtigere aandrijflijn kreeg het prototype ook een systeem dat het accupakket oplaadt als de Toyota Prius Plug-in Hybrid rijdt of geparkeerd is. Deze technologie vergroot de actieradius van geëlektrificeerde voertuigen en tegelijkertijd daalt het brandstofverbruik.

Testprogramma

Toyota heeft de Prius Plug-in Hybrid getest onder verschillende omstandigheden in Tokio en op andere locaties. De verkregen testresultaten over het vermogen en de laadsystemen zijn gebruikt voor de ontwikkeling van een zonnelaadsysteem voor productieauto’s. Toyota deelde een selectie van de testresultaten met NEDO en Sharp.

Het prototype

De testauto werd voorzien van een zonnelaadsysteem dat uit diverse zonnecellen bestaat. Die hebben gezamenlijk een rendement van meer dan 34%. De vorm van het zonnelaadsysteem, kwaliteit, gebruikte materialen en andere factoren zijn volgens de prototypevereisten van Toyota opgesteld. Het zonnepaneel bestaat uit 0,03 mm dik folie. Dit maakt het mogelijk om het folie op rondingen en krappe ruimtes te plaatsen. Het folie is op het dak, de motorkap en bagageklep aangebracht. Het zonnelaadsysteem genereert in het prototype ongeveer 860 Watt vermogen.

Toekomstige ontwikkelingen

• Tesla heeft geëxperimenteerd met zonnepanelen op de Model 3 en Cybertruck, maar het bleek niet rendabel genoeg om het standaard toe te passen.
• Volkswagen heeft bij de ID. Buzz een prototype met zonnepanelen getoond, maar nog niet in productie gebracht.

Hoewel zonnepanelen op auto’s nog geen standaard zijn, blijft de technologie zich ontwikkelen. Voorlopig blijft zonne-energie vooral nuttig voor marginale extra actieradius, maar mogelijk wordt het in de toekomst efficiënter en breder toepasbaar. De zon schijnt elke dag helemaal gratis. EV’s kunnen daar best meer van profiteren.