Napelemes Toyotákkal és Lexusokkal kísérleteznek

A jelenlegi Toyota Prius Plug-in Hybrid – amely a világ egyik legnépszerűbb plug-in hibrid elektromos (PHEV) autója – már most rendelhető úgynevezett ’solar csomaggal’, azaz napcellás üvegtetővel. Ez álló helyzetben a nagyfeszültségű, menet közben pedig a 12V-os akkumulátort tölti, mintegy 5 km-el, 55 km-re megnövelve az autó tisztán elektromos hatótávját. Amire azonban most készül a Lexus környezetbarát luxusautómárkát is jegyző Toyota, komoly áttörést jelenthet ezen a területen. A világ leginnovatívabb autógyártója ugyanis a japán Újenergia és Ipari Technológiai Fejlesztési Szervezet (NEDO) és a Sharp közreműködésével még ebben a hónapban megkezdi a nagy hatásfokú napelemekkel felszerelt, elektromos üzemű gépjárműveinek közúti tesztjeit – amelynek révén a szállítmányozási és közlekedési iparágak CO₂-kibocsátásának drasztikus csökkentését reméli.

A részben vagy teljesen elektromos meghajtások vezető fejlesztőjeként ismert Toyota, a NEDO és a Sharp bejelentette, hogy 2019 július végén megkezdik közös projektjük közúti tesztjeit. A tesztek során felmérik, milyen hatékonyan képesek a nagy hatásfokú napelemek javítani az elektromos üzemű járművek hatótávolságát és energia-felhasználását. A tesztsorozat megvalósításához a Sharp modularizálta azokat a világszínvonalú, kiváló hatásfokú szolárcellákat (34% fölötti konverziós hatásfok), amelyeket korábban egy, a NEDO által vezetett projekthez fejlesztett ki, ezáltal létrehozva egy fedélzeti napelemes panelt. A Toyota ezt a panelt egy Prius Plug-in Hybrid modell tetőlemezén, motorházfedelén, csomagtérajtaján és egyéb felületein elhelyezve megépítette a közúti teszten résztvevő demóautót. A napelem-panelek hatásfokának növelése, valamint a fedélzeti felület bővítése révén a Toyotának sikerült mintegy 860W névleges energiatermelési teljesítményt elérnie, ami hozzávetőlegesen 4,8-szorosa a jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható, napelemes töltőrendszerrel felszerelt Prius Plug-in Hybrid modell solar rendszere teljesítményének.

A korábbinál közel kétszer nagyobb tisztán elektromos hatótávot is elérhet az új rendszerrel a Prius Plug-in Hybrid

Az energiatermelő teljesítmény jelentős növelése mellett a demonstrációs autó egy olyan különleges rendszert is alkalmaz, amely nem csak parkolás során, de menet közben is tölti a hibrid akkumulátort, ami a várakozások szerint jelentősen javíthatja a jármű elektromos hatótávolságát, illetve energia-fogyasztását.  Gyakorlatilag az autó mostani, solar csomaggal mintegy 55 km-es tisztán elektromos hatótávja helyett akár 106,3 km-es hatótávra is képes lehet az új panelrendszerrel.

A Toyota tervei szerint a tesztre különböző menetkörülmények között, Toyota City-ben, Aicsi prefektúrában, Tokióban és egyéb területeken kerül sor. A tesztek során számos adatot gyűjtenek és ellenőriznek – a szolárpanelek energiatermelő teljesítményétől kezdve a hibrid akkumulátor töltési időtartamáig -, majd ezeket a fedélzeti napelemes töltőrendszer fejlesztésében hasznosítják. A Toyota a tesztek során begyűjtött adatok és eredmények egy részét megosztja a NEDO-val és a Sharppal. A NEDO támogatását élvező Fotovoltaikus Hajtású Járművek Stratégiai Bizottsága (fotovoltaikus = napelemes) és más szervezetek a CO₂-kibocsátás csökkentése és a praktikus használhatóság (pl. hányszor szükséges feltölteni a járművet) szempontjait figyelembe véve kiértékeli a megoldás előnyeit. A projekt célja, hogy hozzájáruljanak egy új szolárpanel-piac létrehozásához – amely magában foglalná a közlekedési és szállítmányozási szektorokat is -, és megoldásokat keressenek a társadalom energetikai és környezetvédelmi problémáira.

A kereskedelmi forgalomban kapható és a demonstrációs Prius PHV modellek teljesítményének összehasonlító táblázata

Jármű   Teljesítmény elem	Kereskedelmi forgalomban kapható Prius PHEV (solar csomag)	Demóautó
Napelemes rendszer energiaátalakítási hatásfoka	22,5%	34% +
Névleges energiatermelő teljesítmény	180 W	Kb. 860 W
Hibrid akkumulátor maximális töltése parkoló járműnél (naponta)	BEV (tisztán elektromos) üzemű hatótávolság 6,1 km	BEV (tisztán elektromos) üzemű hatótávolság 44,5 km
Hibrid- és indítóakkumulátor maximális töltése és energiaellátása menet közben (naponta)*	Kizárólag az indítóakkumulátort tölti, amely a navigációs rendszert stb. látja el árammal	BEV (tisztán elektromos) üzemű hatótávolság 56,3 km

A NEDO

A NEDO országos kutatási és fejlesztési szervezet 2016 áprilisában hozta létre az iparági és tudományos szervezetek képviselőiből álló Fotovoltaikus Hajtású Járművek Stratégiai Bizottságát. A közlekedési és szállítmányozási szektorban felmerülő energetikai és környezetvédelmi problémákra megoldást kereső bizottság kutatási tevékenységein középpontjában a napelemes rendszerek állnak. A Sharp és a Toyota a bizottság elhivatott tagjai. A Bizottság becslése szerint gépjárművekben a telepítésre rendelkezésre álló kevés hely ellenére elérhető az 1 kW töltési teljesítmény, amennyiben 30% fölötti energiaátalakítási hatásfokú szolármodult alkalmaznak, a használat jellegétől függően nulla éves rátöltéssel, valamint a CO₂-kibocsátás csökkentéséből adódó becsült előnyökkel.

A demóautó

A demóautó számos szolárcellából álló szolárpanelje 34 százalékot meghaladó konverziós hatásfokkal dolgozik. A modul alakja, környezeti tartóssága, felületi anyagai és egyéb tényezői a Toyota által elvégzett dinamikus tesztek során meghatározott műszaki adatokon alapulnak. A szolárcella vékony, kb. 0,03 mm vastagságú fóliából áll. Ez a fólia hatékonyan felhelyezhető a jármű ívelt felületeire, beleértve a tetőlemezt, a motorházfedelet, valamint a csomagtérajtót. A demóautó névleges energiatermelési teljesítménye hozzávetőlegesen 860W. A Prius PHV korábban csak álló helyzetben töltötte a hibrid akkumulátort. A nagyobb energiatermelő teljesítménynek köszönhetően azonban a demóautó rendszere menet közben is képes tölteni a hibrid akkumulátort. Ezzel jelentős mértékben növelhető a jármű tisztán elektromos hatótávolsága, illetve mérsékelhető az üzemanyag-fogyasztás.

A szolárcella panel áttekintése

Szerkezet	Hármas összetételű napelem modul7
Konverziós hatásfok	34%+ (szolárcella egység)
Szolárpanelek elhelyezése	Tető, motorházfedél, csomagtérajtó, csomagtérajtó burkolata