Der Einfluss des Parkens von PV-betriebenen Autos in der Sonne auf die Innentemperatur und die Belastung der Klimaanlage

Eine von Wissenschaftlern der Universität Lissabon in Portugal durchgeführte Forschung hat Licht auf ein wichtiges Thema im Zusammenhang mit Fahrzeugen mit integrierten Photovoltaikmodulen (PV) geworfen – die Auswirkungen des Parkens dieser Autos in der Sonne zum Aufladen und den daraus resultierenden Anstieg der Innentemperatur . Dieser Temperaturanstieg erfordert dann mehr Leistung für die Klimaanlage (AC), um ein für den Fahrer angenehmes Niveau zu erreichen.

Die Forscher erkannten dieses „Parkdilemma“ und machten sich daran, die thermischen Eigenschaften eines Personenkraftwagens unter typischen Sommerbedingungen zu verstehen. Ihr Ziel war es, die thermische Leistung des Fahrzeugs zu untersuchen, wenn es in der Sonne geparkt ist.

Für die Durchführung ihres Experiments verwendeten die Wissenschaftler einen Alfa Romeo 156, einen Mittelklassewagen mit hellgrauem Äußeren und schwarzem Lederinterieur. Sie installierten ein speziell angefertigtes Instrument zur Messung der Sonneneinstrahlung auf dem Dach des Autos und ein Infrarot-Thermometer wurde auf der Schaltkonsole angebracht, um die Innentemperatur zu messen.

Die Forscher sammelten Daten zur Außeneinstrahlung sowie zur Innen- und Außentemperatur unter verschiedenen Schattenbedingungen zu verschiedenen Tageszeiten. Sie parkten das Auto von 7:00 Uhr morgens bis gegen Mittag im Schatten und setzten es dann von Mittag bis 20:00 Uhr direktem Sonnenlicht aus.

Bei Experiment II wurde der Innenraum des Autos mithilfe einer elektrischen Heizung und einem Ventilator geheizt, während das Auto im Schatten geparkt war. Das Experiment dauerte etwa eine Stunde, wobei die Heizung auf eine durchschnittliche Leistung von 500 W eingestellt war.

Die anfänglichen Kabinen- und Außentemperaturen betrugen 21,5 °C. Die Forscher beobachteten einen linearen Anstieg der Kabinentemperatur im Laufe der Zeit, wobei insgesamt 390 Wh erforderlich waren, um die Temperatur um 3 °C zu erhöhen. Nach der Anpassung der Datenpunkte wurde eine Steigung von etwa 4 °C/Stunde erhalten.

Anhand der Ergebnisse beider Experimente entwickelten die Forscher ein vereinfachtes thermisches Modell des Fahrzeugs, das den Solargewinn und den Wärmegewinn berücksichtigte. Sie verwendeten eine Reihe von Gleichungen, um die Auswirkungen der Parkzeit auf die PV-Erzeugung und die zusätzliche Belastung der Klimaanlage zu analysieren.

Die Studie ergab, dass die Auswirkung auf die Klimatisierungslast bei Fahrzeugen mit geringer installierter PV-Leistung erheblich ist. Die kritische Parkzeit, die die Mindestzeit darstellt, die die PV-Erzeugung benötigt, um die zusätzliche Klimatisierungslast zu übersteigen, wurde für eine 0,5-kW-PV-Anlage mit etwa 2 Stunden ermittelt.  Bei Systemen mit mehr als 0,8 kW installierter Leistung wirkte sich das Parken in der Sonne jedoch durchweg positiv auf die Reichweite des Fahrzeugs aus.

Die Forscher betonen die Notwendigkeit einer weiteren Erforschung dieses Konzepts, insbesondere bei tatsächlichen Fahrzeugen, die mit fahrzeugintegrierten PV-Systemen (VIPV) ausgestattet sind.  Sie schlagen außerdem vor, das Konzept solarbetriebener Busse zu prüfen, was eine Gelegenheit bietet, die Vorteile der PV-Integration auf den öffentlichen Verkehr auszudehnen.

Abschließend unterstreicht diese Studie, wie wichtig es ist, die Auswirkungen des Parkens von PV-betriebenen Autos in der Sonne auf die Innentemperatur und die daraus resultierende Belastung der Klimaanlage zu berücksichtigen. Das Verständnis dieser Dynamik kann das Design und die Implementierung von PV-Systemen in Fahrzeugen beeinflussen und letztendlich deren Leistung und Reichweite verbessern.