Panele słoneczne na pojazdach elektrycznych to technologia, która przez dekady była domeną projektów koncepcyjnych i prototypów. Jednak w ostatnich latach zaczyna być stosowana w produkcji komercyjnej. Chociaż panelom PV na pojazdach jeszcze daleko do całkowitego zastąpienia tradycyjnego ładowania, oferują istotne korzyści: wydłużenie zasięgu, zmniejszenie częstotliwości korzystania z sieci ładowania oraz, w dłuższej perspektywie, niższe koszty użytkowania. Poniżej przedstawiamy kilka przykładów nowatorskich technologii korzystających z energii słonecznej.

Lightyear 0

Jednym z bardziej zaawansowanych projektów jest Lightyear 0 (pierwotnie Lightyear One), pierwszy samochód komercyjnie dostępny z w pełni zintegrowanym systemem fotowoltaicznym. Pojazd ten został zaprojektowany przez holenderski startup Lightyear i charakteryzuje się ponadprzeciętną powierzchnią paneli PV – prawie 5 m² pokrywających dach i maskę pojazdu. Lightyear 0 może uzyskać od 50 do nawet 70 kilometrów dodatkowego zasięgu dziennie wyłącznie dzięki energii słonecznej, choć rzeczywista wydajność zależy od warunków nasłonecznienia. Lightyear w swoich projektach stosuje cienkowarstwowe panele, które są elastyczne i ultralekkie, co minimalizuje dodatkowe obciążenie pojazdu.

„Lightyear 0 jest pierwszym pojazdem produkcyjnym, który urzeczywistnia radykalne koncepcje wydajności i zintegrowanej technologii solarnej. Widzimy przyszłość, w której energia słoneczna stanie się głównym źródłem napędu. Badania i rozwój prowadzone nad Lightyear 0 dają naszemu drugiemu modelowi, Lightyear 2, przewagę nad konkurencją. Jego innowacje wzmocnią jeszcze bardziej wydajną i wydajną konstrukcję, a jego koszt umożliwi konkurencyjną i przystępną cenę rynkową w naszym następnym modelu.” – zapowiada holenderski producent.

Sono Sion

Innym znaczącym projektem jest Sono Sion – kompaktowy pojazd elektryczny opracowany przez niemiecki startup Sono Motors. Sono Sion ma na celu popularyzację fotowoltaiki wśród masowego odbiorcy, próbowali stworzyć auto w przystępnej cenie z zasięgiem około 250 km na jednym ładowaniu, z możliwością dodania do 30 km dziennie dzięki energii z paneli PV.

To jedno z niewielu aut, które faktycznie ma panelami pokryte nie tylko dach, ale i boczne panele nadwozia, co maksymalizuje ilość generowanej energii. Sono Motors reklamował swoje auto jako doskonałe dla użytkowników miejskich, którzy mogą codziennie pokonywać krótkie dystanse bez konieczności ładowania pojazdu z sieci. Sion pozostał na etapie prototypu, projekt został zakończony, a firma zamierza go sprzedać.

Aptera

Na rynku amerykańskim również pojawia się ciekawe rozwiązanie – Aptera, innowacyjny pojazd trzykołowy, który pod względem aerodynamiki przewyższa większość klasycznych samochodów elektrycznych. Aptera ma kształt inspirowany lotnictwem, z minimalnymi oporami powietrza, co pozwala jej na osiągnięcie wybitnie niskiego zużycia energii. Dzięki panelom PV umieszczonym na całej powierzchni karoserii, Aptera może uzyskać do 65 kilometrów zasięgu dziennie bez potrzeby ładowania z sieci. Dodatkowo, pojazd ten jest dostępny w różnych wersjach – od podstawowej o zasięgu 400 km na jednym ładowaniu, aż po wersję z baterią pozwalającą na pokonanie 1600 km.

„Sercem innowacji Aptery jest nasza technologia solarna, która wykorzystuje moc słońca, aby zapewnić do 40 mil zasięgu dziennie bez konieczności podłączania do prądu. Oznacza to, że wielu kierowców może dojeżdżać do pracy, załatwiać sprawy i podróżować na krótkich dystansach bez konieczności korzystania z sieci elektrycznej, zmniejszając zapotrzebowanie na infrastrukturę energetyczną i przyczyniając się do czystszego powietrza. Nasza mobilność zasilana energią słoneczną jest game-changer’em. Wykorzystując energię odnawialną, Aptera pomaga zminimalizować wpływ transportu na środowisko, ułatwiając wszystkim przyjęcie bardziej zrównoważonego stylu życia.” – deklaruje zespół Aptery.

Fisker Ocean

Fisker Ocean, amerykański SUV elektryczny, oferuje możliwość zamontowania paneli słonecznych na dachu, co według producenta może zapewnić do 1600 dodatkowych kilometrów rocznie w słonecznych rejonach, takich jak Kalifornia czy Floryda. Chociaż Ocean jest przede wszystkim dużym elektrycznym SUV-em, opcja solarna to ukłon w stronę użytkowników ceniących zrównoważony rozwój i ekologię. Panel solarny w dachu ma za zadanie wspierać akumulator w okresach nasłonecznienia, co szczególnie przydatne jest na długich trasach i podczas postoju.

Toyota Prius Prime

Toyota, będąca jednym z pionierów pojazdów hybrydowych, również wprowadziła do swojej oferty pojazd z panelami słonecznymi – model Prius Prime. Jest to pierwszy komercyjny pojazd hybrydowy z panelem fotowoltaicznym na dachu, chociaż w tej wersji służy on głównie do zasilania systemów pokładowych i klimatyzacji, co pozwala na zmniejszenie obciążenia głównej baterii. Z kolei w Japonii Toyota testuje wersję Priusa z bardziej zaawansowanymi panelami, które mogą zapewnić dodatkowy zasięg o około 6 km dziennie. Mimo że liczby te nie są imponujące, jest to przykład, jak fotowoltaika może w przyszłości wspierać również hybrydy plug-in.

Hyundai Sonata Hybrid

Kolejnym interesującym przykładem jest Hyundai Sonata Hybrid, dostępny głównie na rynkach azjatyckim i amerykańskim, który także posiada dach solarny. W hybrydowej wersji Sonaty energia słoneczna wspomaga akumulator, przedłużając czas działania systemów pojazdu, a także poprawiając efektywność paliwową. Hyundai deklaruje, że system PV na dachu Sonaty Hybrid może wygenerować do 1300 km dodatkowego zasięgu rocznie, co przy hybrydzie pozwala zredukować emisję CO₂.

Globalny rynek paneli fotowoltaicznych – Chiny czołowym graczem

Jak wynika z raportu Grand View Research, globalny rynek paneli fotowoltaicznych został wyceniony na 170,25 miliarda USD w 2023 roku i przewiduje się, że będzie rósł średnio o 7,7% rocznie do 2030 roku. Wzrost ten napędza rosnące zapotrzebowanie na czystą energię elektryczną oraz wsparcie rządowe, takie jak ulgi podatkowe i dotacje na instalacje paneli słonecznych. Sektor komercyjny i przemysłowy odgrywa kluczową rolę w tym rynku, ponieważ duża skala instalacji rekompensuje ewentualne spadki efektywności paneli, co czyni te systemy opłacalnymi. Rośnie też zainteresowanie panelami słonecznymi w budownictwie mieszkaniowym, szczególnie dzięki systemom net-metering i dostępności magazynów energii.

W Stanach Zjednoczonych rynek rozwija się z roku na rok, wspierany m.in. przez federalne ulgi podatkowe na inwestycje w energię słoneczną oraz spadające koszty paneli. W 2021 roku sektor fotowoltaiczny w USA przyciągnął 33 miliardy USD inwestycji i osiągnął moc 23,6 GW. W ramach ustawy Inflation Reduction Act (IRA) rząd USA przeznaczył 369 miliardów USD na rozwój energetyki odnawialnej. W odpowiedzi na rosnący popyt, firmy zwiększają swoje moce produkcyjne. Przykładem jest Silicon Ranch, które w lutym 2023 roku ogłosiło plany zwiększenia wydajności swoich elektrowni słonecznych, a firma First Solar dostarczy 1,5 GW nowych, zaawansowanych modułów cienkowarstwowych.

Jednakże, to region Azji i Pacyfiku osiągnął w 2023 roku największy udział w rynku, przekraczający 54%, a największym generatorem przychodów były Chiny. Rozwój tej branży w Chinach napędzają działania dużych graczy rynkowych oraz polityka rządu, oferująca subsydia i zachęty finansowe dla projektów fotowoltaicznych. Przewiduje się, że rynek Ameryki Północnej będzie rósł w tempie około 7,9% rocznie w nadchodzących latach. Wzrost mocy instalacji w sektorze mieszkaniowym oraz zapowiedzi nowych projektów w sektorze usług publicznych mają sprzyjać dalszemu upowszechnianiu się produktów fotowoltaicznych w regionie.

Ładowarki polowe, czyli przenośne panele słoneczne

W kontekście fotowoltaiki warto wspomnieć również o przenośnych panelach PV, które mogą stanowić ciekawą alternatywę dla ładowarek sieciowych, szczególnie w miejscach, gdzie dostęp do infrastruktury ładowania jest ograniczony. Przykładem przenośnych systemów fotowoltaicznych jest seria SolarSaga produkowana przez Jackery, która oferuje panele o mocy 100 W i 200 W. Jackery łączy swoje panele z przenośnymi powerbankami, które mogą być następnie używane do doładowywania samochodów elektrycznych. Inną firmą działającą w tym obszarze jest Goal Zero, która opracowała składane panele o wysokiej mocy, które można rozłożyć na miejscu postojowym i podłączyć do powerbanku, co umożliwia ładowanie pojazdu w słoneczny dzień.

Jednym z producentów przenośnych systemów PV jest też firma Solarcamp, oferująca panele o mocy od 200 do 400 W, które mogą być rozstawiane przy pojeździe i połączone z nim za pomocą przewodów. Choć ich moc nie jest wystarczająca do pełnego naładowania baterii samochodu elektrycznego, takie przenośne zestawy mogą zapewnić kilkadziesiąt dodatkowych kilometrów zasięgu w sytuacjach awaryjnych. Natomiast firma EcoFlow produkuje panele o mocy nawet 600 W, które w połączeniu z przenośnym magazynem energii mogą zasilić nie tylko pojazd, ale i inne urządzenia, co czyni je uniwersalnym rozwiązaniem do użytku w plenerze. Tego typu panele, choć nadal mają ograniczoną wydajność, są zapowiedzią przyszłych rozwiązań mobilnych i mogą przyczynić się do rozwoju turystyki ekologicznej, gdzie samochody elektryczne z przenośnymi PV będą mogły być wykorzystywane na długich trasach z dala od miast.

Publiczna infrastruktura ładowania wzmacniana o energię słoneczną

Fotowoltaika w publicznej infrastrukturze ładowania EV to segment, który w Polsce i Europie korzysta z fali zainteresowania i popularyzacji i OZE, rosnąc w siłę z każdym kolejnym rokiem. Liczba publicznych punktów ładowania wyposażonych w panele PV w Polsce jest jeszcze ograniczona, ale rośnie zainteresowanie inwestorów i samorządów. Łączna liczba stacji ładowania w Polsce we wrześniu wyniosła 7962 (wg Licznika Elektromobilności), jednak tylko niewielki ich procent korzysta z energii słonecznej do zasilania.

W Warszawie na placu Europejskim powstała pierwsza publiczna stacja ładowania zasilana częściowo z paneli słonecznych, zlokalizowana przy budynku Warsaw Spire. Podobny projekt testuje samorząd w Krakowie, który we współpracy z firmą TAURON zainstalował ładowarki EV zasilane z fotowoltaiki. Jest to inicjatywa pilotażowa, która pozwala przetestować efektywność paneli PV przy zmiennym polskim klimacie, szczególnie w okresie zimowym.

Warto również wspomnieć o polskim start-upie, Sunsol, który specjalizuje się w rozwijaniu rozwiązań fotowoltaicznych dla infrastruktury publicznej. Firma ta opracowuje zarówno przenośne panele PV, które mogą wspierać ładowanie EV w miejscach o słabszej infrastrukturze energetycznej, jak i kompleksowe rozwiązania dla miejskich stacji ładowania, które łączą PV z magazynami energii, pozwalając na gromadzenie nadwyżek energii i ich wykorzystanie w godzinach szczytu. Sunsol realizuje projekt pilotażowy w Łodzi, gdzie panelami PV pokryto dachy wiat parkingowych, aby wspierać miejskie stacje ładowania.

PGE Nowa Energia zainicjowała projekt pilotażowy w Warszawie, w którym stacje ładowania zasilane są częściowo z paneli PV zamontowanych na dachach wiat parkingowych. W Gdyni firma Energa zbudowała pierwszą stację ładowania EV zasilaną całkowicie z fotowoltaiki, zintegrowaną z systemem magazynowania energii. Zastosowanie fotowoltaiki w publicznych punktach ładowania pozwala nie tylko obniżyć koszty operacyjne, ale również zwiększyć dostępność stacji ładowania w miejscach o słabszej infrastrukturze energetycznej.

Na arenie międzynarodowej również pojawiają się inspirujące rozwiązania. W Niderlandach już od kilku lat funkcjonuje system Solaroad, czyli solarne ścieżki rowerowe, które generują energię elektryczną z paneli PV wbudowanych w powierzchnię drogi. Choć energia generowana przez Solaroad nie jest bezpośrednio wykorzystywana do zasilania pojazdów elektrycznych, stanowi ona inspirację dla integracji PV z infrastrukturą transportową. Podobne rozwiązania testowane są w ramach projektów pilotażowych w Niemczech, gdzie na niektórych autostradach zainstalowano panele PV na barierach dźwiękochłonnych.

W Stanach Zjednoczonych liderem tego rynku jest Tesla, która rozwija publiczną sieć ładowarek Supercharger, częściowo zasilanych energią słoneczną. Przykładem może być instalacja Supercharger w Kalifornii, która korzysta z paneli PV zintegrowanych z magazynami energii Tesla Powerpack, pozwalając na ładowanie samochodów przy minimalnym obciążeniu sieci energetycznej. Tego typu rozwiązania zyskują popularność szczególnie w stanach o wysokim nasłonecznieniu, jak Kalifornia czy Arizona, gdzie całe zadaszenia stacji ładowania pokryte są panelami PV, co umożliwia pełne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.

Inicjatywy takie jak E.ON Solar Charging w Niemczech, to kolejny przykład tego, jak publiczna infrastruktura może skutecznie łączyć technologię fotowoltaiczną z elektromobilnością. Stacje ładowania wyposażone w dachy fotowoltaiczne i magazyny energii dostarczają dodatkową energię dla pojazdów oraz pomagają stabilizować lokalne sieci energetyczne. Tego typu stacje pojawiają się coraz częściej przy autostradach oraz w miejscach o dużym natężeniu ruchu, gdzie panele PV wspierają sieć energetyczną w godzinach szczytu.

Perspektywy

W nadchodzących latach rozwój fotowoltaiki na pojazdach i w infrastrukturze publicznej będzie zależeć od kilku kluczowych czynników. Pierwszym wyzwaniem jest efektywność paneli PV, szczególnie w klimatach o zmiennym nasłonecznieniu, takich jak Europa Środkowa. Dalsze prace nad cienkowarstwowymi panelami elastycznymi lub perowskitami mogą znacznie poprawić wydajność energetyczną i umożliwić integrację PV z nadwoziem samochodów bez zwiększania ich masy i bez wpływu na aerodynamikę.

Dla publicznej infrastruktury ładowania przyszłością może być z kolei połączenie paneli PV z dużymi magazynami energii, które pozwolą na gromadzenie nadwyżek energii w godzinach szczytu i jej wykorzystywanie w późniejszych okresach. Tego typu systemy będą szczególnie przydatne w miejscach oddalonych od głównych źródeł zasilania, gdzie magazyny energii mogą odgrywać kluczową rolę w stabilizacji sieci.

W Polsce kluczowym wyzwaniem będą również regulacje prawne. Wprowadzenie zachęt podatkowych oraz uproszczenie procedur instalacyjnych mogłoby przyspieszyć rozwój fotowoltaiki dla elektromobilności. Rozwiązania w postaci taryf dynamicznych (system działa od kilku już miesięcy), które zachęcają do ładowania EV w okresach o niskim zapotrzebowaniu, może pomóc w zbalansowaniu obciążenia sieci i zwiększyć udział energii odnawialnej w miksie energetycznym.

Maksym Berger