Vehículo eléctrico comercial con paneles solares logra aumentar su autonomía en 530 km con una eficiencia del 66% tras cuatro meses de pruebas en Europa.

Vehículo eléctrico comercial con paneles solares integrados.

Pruebas durante 4 meses en Europa.

Autonomía extendida en 530 km gracias a la energía solar.

Eficiencia del sistema: hasta 66%.

No todos los paneles contribuyeron por igual.

Mayor generación en el techo, menor en los laterales y trasera.

Posible solución para movilidad sostenible con mejoras tecnológicas.

La energía fotovoltaica integrada en vehículos (VIPV) ya fue concebida en la década de 1960. Sin embargo, durante muchos años la principal aplicación fue en el nicho de las competiciones de vehículos solares ligeros y aerodinámicos especiales.

Desde hace varios años, varios fabricantes ofrecen también modelos de automóviles con techos solares o módulos fotovoltaicos integrados en cajas refrigeradas para camiones. La energía fotovoltaica convertida se utiliza para “funciones adicionales” como el aire acondicionado o la refrigeración.

Estas aplicaciones funcionan a niveles de voltaje bajo, típicamente 12 V; los sistemas disponibles en el mercado no son adecuados para cargar la batería de tracción de alto voltaje de un vehículo eléctrico.

Vehículos eléctricos con energía solar pueden aumentar su autonomía

Un equipo de investigación europeo ha instalado paneles solares fotovoltaicos en una furgoneta eléctrica comercial ligera y ha evaluado su desempeño durante cuatro meses.

Durante este periodo, el vehículo logró extender su autonomía en 530 km, aunque no todos los paneles contribuyeron de igual manera. La eficiencia del sistema alcanzó un máximo del 66%.

Lo especial es que la energía obtenida a partir de la luz solar se puede introducir en el sistema eléctrico de alto voltaje y, de este modo, utilizarse directamente para ampliar la autonomía.

Análisis del rendimiento de un sistema fotovoltaico en un vehículo comercial ligero en Hannover, Alemania
Este estudio analiza el rendimiento de un sistema fotovoltaico instalado en un vehículo eléctrico comercial ligero en condiciones de estacionamiento y conducción en la región de Hannover, Alemania.

El sistema fotovoltaico tiene una potencia nominal de 2180 Wp y está compuesto por módulos de silicio planos instalados en el techo, la parte trasera y los laterales del vehículo, además de los componentes electrónicos necesarios para cargar la batería de alta tensión del vehículo.

Los módulos fotovoltaicos convierten la luz solar en energía eléctrica. Los vehículos eléctricos de batería modernos siempre tienen dos unidades de almacenamiento de energía a bordo: una pequeña batería de 12 V que puede suministrar consumidores eléctricos, luces y dirección asistida, y una gran batería de tracción que funciona a un voltaje más alto de 400 V y suministra el accionamiento eléctrico. energía. Para que la energía generada por el VIPV pueda alimentar la gran batería de tracción y contribuir así a ampliar la autonomía, los módulos fotovoltaicos deben estar conectados a la red de alta tensión de a bordo. Esto es técnicamente muy exigente, ya que requiere una conversión de 12 V a 400 V y está vinculado a muchos aspectos de seguridad.

El análisis indicó que, tras 488,92 horas de operación, los módulos montados en el techo produjeron 133,32 kWh de electricidad mientras el vehículo estaba estacionado en la mejor orientación posible. En comparación, los paneles ubicados en la parte trasera, el lado izquierdo y el lado derecho generaron 15,4 kWh, 30,67 kWh y 22,99 kWh, respectivamente.

Durante la conducción, tras 31,99 horas de operación, los módulos en el techo, la parte trasera, el lado izquierdo y el lado derecho generaron 6,12 kWh, 0,68 kWh, 1,08 kWh y 1,86 kWh, respectivamente. La eficiencia general del sistema se situó entre 60% y 65%. La electricidad usable generada por el sistema en dos ubicaciones de estacionamiento alcanzó 129,39 kWh, lo que permitió una extensión de autonomía de aproximadamente 530 km, equivalente al 30% de la distancia total recorrida durante el período de medición (abril-julio 2021).

El impacto de la energía solar en la electrificación del transporte por carretera

La electrificación del transporte por carretera es una de las estrategias clave para la reducción de emisiones de carbono. No obstante, la magnitud del impacto ambiental depende de la fuente de electricidad utilizada. Para optimizar la sostenibilidad de los vehículos eléctricos, se ha promovido el uso de sistemas fotovoltaicos estacionarios con almacenamiento en baterías, así como la integración de módulos fotovoltaicos en los propios vehículos (VIPV) para cargar directamente sus baterías.

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Si bien la tecnología VIPV presenta desafíos como limitaciones de superficie disponible, peso adicional, resistencia estructural y electrónica especializada, también ofrece grandes beneficios. El principal obstáculo es la pérdida de eficiencia debido a la curvatura de los módulos y la sombra parcial, que puede oscilar entre 8% y 25%. No obstante, diversas estrategias como la adaptación de la interconexión de las celdas pueden mitigar estas pérdidas.

Para evaluar el potencial de los vehículos con energía solar, se requiere un análisis exhaustivo de sus restricciones a través de simulaciones, experimentación y prototipos. En vehículos comerciales como camiones, autobuses y furgonetas de reparto, la superficie disponible para paneles solares es mayor, lo que facilita su implementación.

Resultados clave del estudio

Los resultados obtenidos en el estudio indican que:

Los paneles en el techo fueron los más eficientes, generando hasta 133,32 kWh en condiciones de estacionamiento.
La energía generada por el sistema fue suficiente para extender la autonomía del vehículo en 530 km, representando 30% de la distancia total recorrida.

La eficiencia general del sistema osciló entre 60% y 65%, con pérdidas significativas en la conversión y almacenamiento de energía.

La orientación y la sombra influyeron significativamente en el rendimiento, con los paneles traseros y laterales generando menos energía.

La incorporación de módulos VIPV en vehículos comerciales puede ser viable, siempre que se optimicen la tecnología de módulos, los controladores de carga y la gestión de energía.

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Fuente: Eco Inventos