Solceller i karossen: Gratis mil varje dag

Solceller i karossen låter som en futuristisk idé, men tekniken finns redan i flera moderna fordon. Genom att integrera solceller i bilens tak, huv eller andra karossdelar kan solljus omvandlas till elektricitet som bidrar till bilens räckvidd. För den som kör regelbundet kan det innebära några extra kilometer varje dag utan att bilen behöver anslutas till laddstolpen. Hur mycket energi som faktiskt kan produceras beror däremot på bland annat solinstrålning, bilens yta och systemets effektivitet. Här tittar vi närmare på hur solceller i karossen fungerar, vilka möjligheter tekniken ger och hur stor skillnad den kan göra i vardagen för elbilsägare.

Så fungerar solceller i bilens kaross

Solceller i bilens kaross fungerar enligt samma grundprincip som solpaneler på ett hustak. Solcellerna fångar upp solljus och omvandlar energin till elektricitet. I en elbil kan denna elektricitet användas för att ladda batteriet, vilket i sin tur kan ge en viss ökning av räckvidden. Tekniken skiljer sig dock från traditionell laddning genom att energin produceras direkt på bilen. Det innebär att bilen kan samla in energi när den står parkerad eller körs i solljus. Hur mycket elektricitet som faktiskt skapas påverkas bland annat av solens styrka, bilens placering och hur stor solcellsyta som har kunnat integreras.

Solceller integreras i karossen

För att tekniken ska fungera behöver solcellerna placeras på delar av bilen som exponeras för solljus. Taket är därför en naturlig plats, eftersom det har en relativt stor och jämn yta. På vissa konstruktioner kan även motorhuv, baklucka eller andra karossdelar användas. Utmaningen är att bilens former skiljer sig från ett traditionellt solcellstak. Karossen ska samtidigt vara aerodynamisk, hållbar och estetiskt tilltalande. Solcellstekniken måste därför anpassas efter fordonets design. När elektriciteten har producerats skickas den genom bilens elektriska system, där den kan användas direkt eller lagras i batteriet.

En viktig skillnad jämfört med en vanlig solcellsanläggning är den begränsade ytan. Ett hustak kan rymma många kvadratmeter solpaneler, medan en bil bara har en bråkdel av denna yta tillgänglig. Samtidigt kan solcellerna producera energi under situationer då bilen ändå står stilla. En parkerad bil som står utomhus under flera timmar kan alltså fortsätta samla in solenergi utan att ägaren behöver göra något. Den producerade energin är normalt inte tillräcklig för att ersätta vanlig laddning, men den kan fungera som ett kompletterande tillskott till bilens energiförsörjning.

Energin går till bilens batteri

När solcellerna producerar elektricitet behöver energin hanteras av bilens elektronik innan den kan lagras i högvoltsbatteriet. Systemet anpassar därför den producerade energin efter batteriets behov och bilens övriga energiförbrukning. En del av energin kan också användas av bilens elektriska system, exempelvis för olika funktioner när fordonet är aktivt. På så sätt kan solenergin bidra till att minska mängden energi som behöver hämtas från elnätet. Hur stor denna effekt blir varierar kraftigt mellan olika bilmodeller och beror på både solcellernas kapacitet och bilens energiförbrukning.

Tekniken är särskilt intressant eftersom den kan ge energi utan att bilen behöver stanna vid en laddstation. Solcellerna kan arbeta medan bilen står parkerad på arbetsplatsen, hemma eller på en annan plats där solen når karossen. Under körning kan de samtidigt bidra med energi, även om produktionen då påverkas av bilens riktning, skuggor och väderförhållanden. Solceller i karossen innebär därför inte att bilen blir självförsörjande, utan snarare att ytterligare en energikälla integreras i fordonet. Det är just detta kontinuerliga energitillskott som gör tekniken intressant för framtidens elbilar.

Hur många extra mil kan solen ge?

Hur många extra mil solceller i karossen kan ge beror på betydligt fler faktorer än bara antalet soltimmar. Solens intensitet varierar under dagen och året, samtidigt som bilens solcellsyta är begränsad. Även solcellernas verkningsgrad spelar stor roll. En bil som står i direkt solljus under gynnsamma förhållanden kan därför samla betydligt mer energi än en bil som parkeras i skugga. Dessutom påverkas resultatet av bilens energiförbrukning. En effektiv elbil behöver mindre energi för varje kilometer, vilket gör att samma mängd producerad solel kan räcka till en längre körsträcka.

Sommaren ger bäst förutsättningar

I Sverige är skillnaden mellan årstiderna tydlig. Under sommaren är dagarna långa och solen står högre på himlen, vilket ger bättre förutsättningar för solcellsproduktion. En bil som står utomhus under stora delar av dagen kan då samla in energi under många timmar. På vintern blir situationen annorlunda. Dagarna är kortare, solen står lågt och molniga perioder är vanligare. Snö, smuts och is kan dessutom skymma solcellerna. Därför kan samma bil ge helt olika resultat beroende på när och var den används.

Några faktorer som påverkar hur mycket energi bilen kan få från solen är:

• Bilens tillgängliga solcellsyta påverkar den maximala produktionen.

• Solinstrålningen varierar beroende på årstid, väder och geografiskt läge.

• Skuggor från byggnader, träd och andra fordon kan minska produktionen kraftigt.

• Solcellernas verkningsgrad avgör hur stor del av solljuset som omvandlas till elektricitet.

• Bilens energiförbrukning avgör hur långt den producerade energin faktiskt räcker.

Varje extra kilometer kan ha betydelse

Det kan vara lätt att fokusera på hur många mil en bil kan få från solen, men den praktiska nyttan kan även handla om mindre energitillskott. Om bilen exempelvis står parkerad utomhus varje arbetsdag kan solcellerna bidra återkommande utan någon aktiv insats från föraren. För en person som huvudsakligen kör kortare sträckor kan den producerade energin därför få större betydelse än för någon som regelbundet kör långa motorvägssträckor. Det handlar alltså inte enbart om maximal räckvidd, utan också om hur bilens användningsmönster passar ihop med möjligheten att producera egen energi.

Samtidigt bör man vara försiktig med påståenden om att solceller kan ge en viss mängd gratis mil varje dag under alla förhållanden. Produktionen är väderberoende och varierar även med bilens placering. På en mulen dag blir energitillskottet lägre, medan skuggning kan minska det ytterligare. Solcellerna fortsätter alltså inte att leverera samma mängd energi oavsett omständigheterna. Den mest realistiska bilden är att tekniken kan ge ett löpande bidrag till räckvidden, med större effekt under perioder med mycket solljus och mindre effekt under mörka eller molniga delar av året.

Effektivitet blir viktigare än ytan

Eftersom utrymmet på en bil är begränsat blir varje kvadratmeter värdefull. Högre verkningsgrad innebär att mer elektricitet kan produceras från samma karossyta. Samtidigt måste solcellerna klara vibrationer, temperaturförändringar, fukt och andra påfrestningar som uppstår under bilens livslängd. Därför handlar utvecklingen inte enbart om att göra solcellerna mer effektiva. De måste också kunna integreras i fordonets konstruktion utan att kompromissa med andra egenskaper. Kombinationen av effektivare celler, bättre elektronik och smartare karossdesign kan därmed påverka hur mycket extra räckvidd tekniken faktiskt kan ge.

Fördelar och begränsningar med solenergi i bilen

Solceller i karossen kan ge elbilen en energikälla som fungerar utan att föraren behöver ansluta en laddkabel. Det är en tydlig skillnad jämfört med traditionell laddning, där elektriciteten hämtas från elnätet. Solenergin kan dessutom produceras när bilen ändå står parkerad, vilket gör tekniken intressant för personer som har begränsad tillgång till laddplatser. Samtidigt finns det begränsningar som gör att solcellerna främst bör ses som ett komplement. Den tillgängliga ytan på bilen är liten och energiproduktionen påverkas direkt av väder, årstid och hur fordonet placeras.

Mindre behov av extern laddning

Den största praktiska fördelen är att bilen kan tillföra energi till batteriet utan att stanna vid en laddstation. För den som kör korta vardagssträckor kan återkommande solproduktion innebära att en del av den energi som används under körningen ersätts av egenproducerad el. Det kan också vara praktiskt för bilar som ofta står parkerade utomhus under dagen. Solcellerna kan då arbeta medan bilen inte används. Hur stor skillnaden blir beror dock på bilens konstruktion och klimatet. I områden med mycket solljus finns betydligt bättre produktionsförutsättningar än under svenska vinterförhållanden.

Det finns även en energimässig fördel med att produktionen sker direkt på fordonet. Elektriciteten behöver inte först transporteras genom elnätet från en separat solcellsanläggning till bilen. Energin produceras där den senare kan användas eller lagras. Det betyder dock inte att all solenergi automatiskt hamnar i batteriet. Energi förloras i omvandling och överföring, och bilens system måste samtidigt hantera batteriets laddningsnivå. Solcellerna är därför en del av ett större energisystem där både produktion, lagring och förbrukning påverkar den faktiska nyttan.

Karossen ställer höga tekniska krav

Att montera solceller på en bil är mer komplicerat än att placera paneler på ett plant hustak. Fordonets ytor är ofta böjda, utsätts för vibrationer och måste tåla stora temperaturvariationer. Dessutom kan solcellernas placering påverkas av takluckor, antenner, takräcken och andra komponenter. En del av karossen kan också hamna i skugga under körning eller parkering. Konstruktionen behöver därför ta hänsyn till både elektrisk produktion och bilens praktiska funktioner. Materialet måste dessutom kunna integreras på ett sätt som inte försämrar säkerhet, hållbarhet eller aerodynamik.

En annan begränsning är kostnaden. Solcellsteknik som är tillräckligt robust för fordonsbruk kan innebära högre produktionskostnader än traditionella karossdelar. Tillverkaren måste därför väga den extra energiproduktionen mot teknikens pris, vikt och komplexitet. Även underhåll och reparationer kan påverkas om solcellerna är en integrerad del av karossen. Vid en skada kan det exempelvis bli mer komplicerat att ersätta en komponent som både fungerar som karossdel och energiproducent. Teknikens framtida genomslag beror därför inte enbart på hur mycket el den kan producera.

Tekniken kan utvecklas vidare

Utvecklingen av solceller för fordon handlar bland annat om att få högre verkningsgrad från mindre ytor. Samtidigt kan bättre energihantering göra det möjligt att använda den producerade elektriciteten mer effektivt. Om solcellsyta kan integreras i fler delar av bilen utan att design eller funktion påverkas kan den totala produktionen öka. Även förbättringar inom batteriteknik spelar en roll, eftersom ett effektivare batterisystem kan göra det enklare att ta till vara små mängder energi som produceras under längre perioder.

För bilägaren är det framför allt användningsmönstret som avgör hur intressant tekniken blir. En bil som står utomhus många timmar i solen har andra förutsättningar än en bil som regelbundet står i garage. På samma sätt påverkar körsträckan hur stor betydelse de extra kilometerna får. Solceller i karossen förändrar därför inte behovet av laddning i grunden, men kan minska mängden energi som behöver köpas från elnätet. När tekniken kombineras med en effektiv elbil blir varje producerad kilowattimme mer användbar, eftersom den kan omvandlas till fler körda kilometer.