Fotowoltaika na ciężarówkach zmniejszyła zużycie paliwa o 7 proc.

Fotowoltaika zintegrowana z pojazdami (VIPV) jest zwykle kojarzona z samochodami elektrycznymi i zwiększaniem ich zasięgu. Najnowsze badanie przeprowadzone w Japonii pokazuje jednak, że technologia może przynosić wymierne korzyści już dziś także w pojazdach z silnikami Diesla, ograniczając zużycie paliwa i emisję CO2.

Zespół naukowców z University of Miyazaki przeprowadził szeroko zakrojony program monitoringu obejmujący około 200 komercyjnych ciężarówek wyposażonych w moduły fotowoltaiczne CIGS o mocy od 300 do 500 W. Dane zbierano od marca 2024 r. do końca marca 2025 r., analizując pracę pojazdów w rzeczywistych warunkach logistycznych na terenie całej Japonii – od Hokkaido po Okinawę. Łącznie badacze zgromadzili dane odpowiadające 17 901 dniom eksploatacji pojazdów. Monitorowano produkcję energii przez instalacje PV, pracę alternatorów, przepływy energii w akumulatorach oraz parametry eksploatacyjne ciężarówek.

Co istotne, moduły fotowoltaiczne nie zasilały napędu pojazdów. Energia była wykorzystywana do obsługi systemów pomocniczych oraz ładowania akumulatorów pokładowych.

REKLAMA

85 proc. energii z PV odciążało alternator

Kluczowym celem projektu było określenie, jak skutecznie energia produkowana przez moduły słoneczne zastępuje energię dostarczaną przez alternator napędzany silnikiem Diesla. Średnia redukcja obciążenia alternatora dzięki generowaniu energii fotowoltaicznej wynosi około 102 W na godzinę, co stanowi około 85 proc. średniej mocy wyjściowej fotowoltaiki wynoszącej 117,5 W podczas rzeczywistego użytkowania. Oznacza to, że większość energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio zaspokaja zapotrzebowanie pojazdu na energię, zmniejszając w ten sposób obciążenie alternatora.

Według autorów badania właśnie ten mechanizm odpowiada za zmniejszenie zużycia paliwa obserwowane podczas eksploatacji pojazdów.

Zacienienie okazało się największym wyzwaniem

Jednym z najciekawszych wniosków badania okazał się wpływ zacienienia na rzeczywistą produkcję energii. Analiza wykazała, że powierzchnie pojazdów otrzymują średnio około 70 proc. promieniowania słonecznego dostępnego dla standardowej poziomej powierzchni referencyjnej. Pozostała część jest tracona wskutek zacienienia powodowanego przez budynki, drzewa, infrastrukturę drogową oraz ciągłe zmiany orientacji pojazdu względem słońca.

Naukowcy opracowali specjalny model uwzględniający lokalne warunki pogodowe, geometrię pojazdu i prawdopodobieństwo występowania zacienienia. Ich zdaniem dla długoterminowych analiz produkcji energii z fotowoltaiki zintegrowanej z pojazdami (ang. Vehicle Integrated Photovoltaics, VIPV) praktycznym przybliżeniem może być przyjęcie współczynnika 0,7 względem standardowego promieniowania poziomego.

REKLAMA

Badacze pokusili się również o oszacowanie potencjalnych korzyści środowiskowych wynikających z masowego wdrożenia technologii. Według ich wyliczeń pełne zastosowanie systemów VIPV w japońskiej flocie około 2,46 mln ciężarówek mogłoby ograniczyć emisje CO2 o około 8 mln ton rocznie. Odpowiadałoby to redukcji rzędu 11 proc. emisji generowanych przez sektor transportu ciężkiego oraz około 4 proc. emisji całego sektora transportowego w Japonii.

Autorzy zwracają uwagę, że efekt ten można porównać do budowy instalacji fotowoltaicznych o mocy około 18 GW.

Potencjał wykracza poza pojazdy z silnikiem Diesla

Zdaniem zespołu z University of Miyazaki obecne wyniki nie wyznaczają jeszcze granic możliwości technologii. Dalszy rozwój modułów fotowoltaicznych, systemów zarządzania energią i integracji z magazynami energii może zwiększyć oszczędności paliwa nawet do około 12 proc.

Naukowcy podkreślają również, że znaczenie VIPV może wzrosnąć wraz z elektryfikacją transportu ciężkiego. W przypadku ciężarówek bateryjnych energia produkowana przez moduły słoneczne nie będzie już ograniczać zużycia paliwa, lecz może bezpośrednio wspierać zasilanie systemów pokładowych i zwiększać zasięg pojazdu. To sprawia, że technologia postrzegana dziś jako dodatkowe źródło energii może w przyszłości stać się jednym z elementów wspierających dekarbonizację transportu drogowego.

Więcej na temat badań, można przeczytać w artykule „PV on heavy duty vehicles (HDVs): monitoring 200 trucks with PVs” opublikowanym w czasopiśmie Energy Conversion and Management: X.