Unsichtbares Kraftwerk

Mehr als erwartet: Autolack erzeugt künftig Strom!

(Bild: Mercedes-Benz)

Ein neuartiger Lack soll Autos in rollende Photovoltaik-Anlagen verwandeln. Bei Mercedes wird intensiv an dieser Technik geforscht – und an einer neuen Generation von Leistungselektronik für den Hochvolt-Akku. Das gemeinsame Ziel: mehr Effizienz, mehr Reichweite.

PV-Module auf dem Wagendach oder auf der gesamten Karosserie: Mit diesem Konzept haben schon einige Autohersteller versucht, beim Fahren und beim Parken Strom zu erzeugen. Letztlich erfolglos – oder mit in Relation zu Aufwand und Kosten sehr überschaubaren Erträgen. Die Entwicklungsabteilung von Mercedes unternimmt jetzt einen neuen Anlauf. Nicht mehr mit herkömmlichen Solarzellen, die spröde, bruchgefährdet und schwierig zu verarbeiten sind. Sondern mit einem Lack, der auf der kompletten Karosserie aufgetragen wird und bei Lichteinfall elektrische Energie erzeugt. Der Wirkungsgrad liegt laut Mercedes bei über 20 Prozent und damit in etwa auf dem Niveau von Silizium-Panels.

Die stromproduzierende Paste wird gerade mal fünf Mikrometer dick auf die Blech- oder Kunststoffteile des E-Autos aufgetragen – das ist erheblich dünner als ein menschliches Haar. Ein Quadratmeter wiegt nur 50 Gramm. Auf diese Fläche kommt noch eine neuartige Farblackierung auf Nanopartikelbasis, die 94 Prozent des Sonnenlichts zur Solarschicht durchlässt.

Strom für 12.000 Kilometer pro Jahr
Die Techniker hoffen auf eine Serienreife in den nächsten Jahren und versprechen sich vom Solarlack erhebliche Vorteile bei Ladekosten, Ladezeit und Reichweite. Erste Erfahrungen liefert bereits das Experimental-Fahrzeug EQXX mit seinem knapp 1,9 Quadratmeter großen Solardach. Das produziert im Idealfall über den sonnigen Tag verteilt Strom für 25 Kilometer Wegstrecke.

Unspektakulär, aber effektiv: Die Solarpaste wird einfach auf das Karosserieblech aufgetragen – 5 Mikrometer dünn.

(Bild: Mercedes-Benz)

Auf einem aktuellen Midsize-SUV würden bis zu elf Quadratmeter der energieerzeugenden Beschichtung Platz finden. Und diese Fläche könnte etwa in Stuttgart „unter Idealbedingungen Energie für bis zu 12.000 Kilometer im Jahr produzieren“, heißt es optimistisch aus den Entwicklungs-Labors. Wobei klar ist: Der jeweilige Ertrag hängt entscheidend von geografischer Lage, Sonnenintensität und Beschattung ab. Beim Parken in der Tiefgarage dürfte jedenfalls nicht viel Strom fließen.

Die vom Auto in Bewegung oder im Stillstand erzeugte Energie kann direkt zum Fahren verwendet oder in die Hochvolt-Batterie eingespeist werden. Beim Parken an der heimischen Wallbox könnte per Vehicle-to-Home-Technik (V2H) vom Auto erzeugte Energie etwa für Staubsauger und Kühlschrank verwendet oder in den heimischen Stromspeicher eingespeist werden. Was noch für die Sonnen-Paste spricht: Sie kommt ohne Seltene Erden und Silizium aus, enthält nur ungiftige und problemlos verfügbare Rohstoffe. Dazu ist sie recyclingfähig und lässt sich deutlich preiswerter herstellen als übliche Solarmodule.

Entwicklung der Akkurevolution
Parallel zum Solarlack forscht Mercedes an der nächsten Generation elektrischer Wechselrichter. Denn bei der bisherigen Reihenschaltung der Batteriezellen mit Hardware-basierten Konvertern gibt es den Ingenieuren zufolge eine ganze Reihe von Minuspunkten. So ist die Ausgangsspannung abhängig vom aktuellen Ladezustand, jede Zelle wird identisch ge- und entladen und die schwächste Batteriezelle bestimmt beim Fahren, Laden und Rekuperieren die Gesamtperformance des Akkus.

Noch Zukunftsmusik: Programmierbare Mikrowandler regeln den Stromfluss jeder einzelnen Batteriezelle.

(Bild: Mercedes-Benz)

Wenn es nach den Mercedes-Ingenieuren geht, ist das bald Schnee von gestern. Sie setzen auf programmierbare Mikrowandler zur Regelung jeder einzelnen Batteriezelle. Nach bisherigem Stand ist es mit den softwarebasierten Helfern möglich, dass jede Zelle, unabhängig von ihrem Lade- oder Alterungszustand, konstant 800 Volt zur Verfügung stellen kann. Das sorgt für eine bessere Effizienz, flotteres Laden, weniger Wärmeentwicklung und höhere Reichweiten. Zudem spart die neue Technik erheblich Bauraum – und ermöglicht damit den Designern mehr Freiheiten bei Konzeption und Gestaltung künftiger Elektroautos.