Potenzial fahrzeugintegrierter Photovoltaik
Creators: name: Gordon, Jonathan  J.
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2023
Subjects: Fahrzeugintegrierte Photovoltaik
Vehicle-integrated photovoltaic
VIPV
Photovoltaik
380: Verkehr
629: Luftfahrt- und Fahrzeugtechnik

description: Der Verkehrssektor in der Schweiz ist für mehr als 30% der Treibhausgasemissionen verantwortlich, weshalb Anstrengungen zur Defossilisierung und Dekarbonisierung dieses Sektors dringend notwendig sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, das Potenzial von fahrzeugintegrierter Photovoltaik (VIPV) auf Schweizer Personenwagen und auf einem Lieferfahrzeug zu untersuchen. Dazu werden die folgenden Forschungsfragen gestellt:

• Besteht in der Schweiz ein Potenzial für fahrzeugintegrierte Photovoltaik, welches die Notwendigkeit und die Häufigkeit des Aufladens eines durchschnittlichen Elektroautos verringern kann?
• Um wie viele Prozente kann die Reichweite eines durchschnittlichen Elektroautos in der Schweiz jährlich durch fahrzeugintegrierte Photovoltaik erhöht werden?
• Welcher Anteil der erforderlichen elektrischen Energie, des durchschnittlichen Schweizer Fahrverhaltens kann durch VIPV gedeckt werden?

Durch eine Analyse der VIPV-Technologie und der relevanten Literatur wird das Ertragspotenzial von VIPV ermittelt. Anschliessend werden die Potenziale auf die klimatischen Bedingungen und das Fahrverhalten in der Schweiz übertragen und analysiert. Die Arbeit umfasst auch die Planung, den Aufbau und die Konfiguration eines Messsystems zur Einstrahlungsmessung auf einem Lieferfahrzeug. Die gesammelten Daten werden analysiert, um den potenziellen Ertrag von VIPV und dessen Auswirkung auf die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen zu bestimmen.
Die Ergebnisse zeigen, dass VIPV die Reichweite eines durchschnittlichen Elektrofahrzeugs in der Schweiz um ca. 1’500 km pro Jahr erhöhen kann. Darüber hinaus zeigt die Integration von Photovoltaik in die verfügbaren Flächen eines Lieferfahrzeugs eine Reichweitensteigerung von über 10’000 km pro Jahr. Auch die Einstrahlungsmessungen zeigen ein ähnliches Reichweitenpotenzial von 10’771 km pro Jahr. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass die Reichweitenverlängerung an einem Sommertag bis zu 70 km betragen kann, während sie im Winter nur ca. 4.4 km pro Tag beträgt.
Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von VIPV, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und die Abhängigkeit von der herkömmlichen Netzaufladung zu verringern. Durch die Nutzung von Solarenergie bietet VIPV einen vielversprechenden Weg zur Defossilisierung und Dekarbonisierung des Verkehrssektors.
description: With the transport sector responsible for over 30% of greenhouse gas emissions in Switzerland, urgent efforts to defossilise and decarbonise this industry are imperative. The aim of this thesis is to investigate the potential of vehicle-integrated photovoltaics (VIPV) on Swiss passenger cars and on a delivery vehicle. For this purpose, the following research questions
are posed:

• Is there a potential for vehicle-integrated photovoltaics in Switzerland that can reduce the need and frequency of charging an average electric vehicle?
• By what percentage can the range of an average electric vehicle in Switzerland be increased annually through vehicle-integrated photovoltaics?
• What proportion of the necessary electrical energy, of the average Swiss driving behaviour can be covered by VIPV?

Through a review of VIPV technology and relevant literature, the research identifies the yield potential of VIPV. Subsequently, the potentials are adapted and analysed specifically for Swiss climatic conditions and driving behaviour. The study also includes the planning, setup, and configuration of a measurement system to assess solar irradiance on a delivery vehicle. The collected data is analysed to determine the potential yield of VIPV and its impact on increasing electric vehicle range without relying on the power grid for charging. The results demonstrate that VIPV can increase the range of an average battery electric vehicle in Switzerland by approximately 1’500 km per year. Moreover, the VIPV integration on the delivery vehicle, covering both the horizontal and vertical surfaces of its box body, shows a range increase of over 10’000 km annually. The irradiance measurements on the delivery vehicle also reveal a similar range potential of 10’771 km per year. Additionally, the results indicate that on a summer day, the range extension can reach up to 70 km, while in winter, it can be as little as 4.4 km per day. 
These findings highlight the significant potential of VIPV in increasing the range of electric vehicles and reducing the reliance on traditional grid charging. By leveraging solar energy, VIPV offers a promising pathway towards defossilising and decarbonising the transport sector.