Что такое солнечный автомобиль: Солнечный автомобиль — HiSoUR История культуры

Содержание

Солнечный автомобиль — HiSoUR История культуры

Солнечный автомобиль — это солнечный автомобиль, используемый для наземного транспорта. Солнечные автомобили обычно работают только от солнца, хотя некоторые модели будут дополнять эту мощность с помощью батареи или использовать солнечные батареи для подзарядки батарей или запуска вспомогательных систем для автомобиля, который в основном использует энергию батареи.

Солнечные автомобили сочетают технологии, обычно используемые в аэрокосмической, велосипедной, альтернативной энергетике и автомобильной промышленности. Конструкция солнечного автомобиля сильно ограничена количеством энергии, потребляемой в автомобиле. Большинство солнечных автомобилей были построены для целей солнечных гонок. Некоторые прототипы были спроектированы для общественного пользования, хотя автомобили, в основном работающие на солнце, не продаются на коммерческой основе.

Солнечные автомобили зависят от солнечной батареи, которая использует фотогальванические элементы (фотоэлементы) для преобразования солнечного света в электричество. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, фотоэлементы непосредственно преобразуют солнечный свет в электричество. Когда солнечные лучи (фотоны) налетают на фотоэлементы, они возбуждают электроны и позволяют им течь, создавая электрический ток. PV-клетки изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний и сплавы индия, галлия и азота. Кристаллический кремний является наиболее распространенным материалом и имеет коэффициент эффективности 15-20%.

история
Первый модельный солнечный автомобиль, изобретенный, был крошечным 15-дюймовым автомобилем, созданным сотрудником General Motors Уильямом Г. Коббом. Названный им Sunmobile, он показал его в 1955 году на съезде в Чикаго, в Powerama. Он состоял из 12 фотоэлектрических фотоэлементов селена и небольшого электродвигателя.

Солнечная батарея
Солнечная батарея состоит из сотен солнечных элементов, преобразующих солнечный свет в электричество. Чтобы построить массив, PV-ячейки помещаются вместе для формирования модулей, которые помещаются вместе для формирования массива. Более крупные массивы могут использовать более 2 киловатт (2,6 л.с.).

Солнечная батарея может быть установлена ​​шестью способами:

горизонтальный. Эта наиболее распространенная компоновка дает большую общую мощность в течение большей части дня в низких широтах или летом более высокой широты и предлагает небольшое взаимодействие с ветром. Горизонтальные массивы могут быть интегрированы или быть в виде свободного купола.
вертикали. Эта компоновка иногда встречается в свободно стоящих или интегрированных парусах для использования энергии ветра. Полезная солнечная энергия ограничена утрами, вечерами или зимой и когда транспортное средство указывает в правильном направлении.
регулируемые. Свободные солнечные батареи часто могут наклонены вокруг оси перемещения, чтобы увеличить мощность, когда солнце низко и хорошо в стороне. Альтернативой является наклон всего транспортного средства при парковке. Двухуровневая регулировка находится только на морских транспортных средствах, где аэродинамическое сопротивление имеет меньшее значение, чем у дорожных транспортных средств.
интегрированный. Некоторые автомобили покрывают каждую доступную поверхность солнечными батареями. Некоторые из клеток будут находиться под оптимальным углом, тогда как другие будут затенены.
прицеп. Солнечные прицепы особенно полезны для модернизации существующих автомобилей с небольшой стабильностью, например велосипедов. Некоторые прицепы также включают в себя батареи, а другие — приводной двигатель.
дистанционный пульт. Монтируя солнечную батарею в стационарном месте, а не в автомобиле, можно максимизировать мощность и минимизировать сопротивление. Однако виртуальная сетевая связь связана с большим количеством электрических потерь, чем с истинными солнечными батареями, и батарея должна быть больше.

Выбор геометрии солнечной решетки включает оптимизацию между выходной мощностью, аэродинамическим сопротивлением и массой транспортного средства, а также практические соображения. Например, свободный горизонтальный полог дает в 2-3 раза большую площадь поверхности транспортного средства со встроенными ячейками, но обеспечивает лучшее охлаждение ячеек и затенение всадников. В разработке также имеются тонкие гибкие солнечные батареи.

Солнечные батареи на солнечных автомобилях монтируются и инкапсулируются совсем по-другому от стационарных солнечных батарей. Солнечные батареи на солнечных автомобилях обычно монтируются с использованием двухсторонней клейкой ленты промышленного класса прямо на теле автомобиля. Массивы инкапсулируются с использованием тонких слоев Тедлара.

Некоторые солнечные автомобили используют солнечные батареи арсенида галлия с эффективностью около тридцати процентов. Другие солнечные автомобили используют кремниевые солнечные элементы с эффективностью около двадцати процентов.

батареи
Батарейный блок в типичном солнечном автомобиле достаточен, чтобы автомобиль мог проехать 250 миль (400 км) без солнца и позволить автомобилю непрерывно путешествовать со скоростью 60 миль в час (97 км / ч).

Моторы
Двигатели, используемые в солнечных автомобилях, обычно составляют около 2 или 3 лошадиных силы, но экспериментальные солнечные солнечные автомобили могут достигать той же скорости, что и типичный семейный автомобиль (100 миль в час (160 км / ч)).

телеметрия
Чтобы автомобиль работал бесперебойно, водитель должен следить за несколькими датчиками, чтобы выявить возможные проблемы. Автомобили без датчиков почти всегда оснащены беспроводной телеметрией, что позволяет команде водителя следить за потреблением энергии автомобиля, захватом солнечной энергии и другими параметрами и тем самым освобождать водителя от концентрации внимания на вождении.

Гонки
Две гонки на солнечных автомобилях — это World Solar Challenge и American Solar Challenge, соревнования в стиле ралли на суше, оспариваемые различными университетскими и корпоративными командами.

В World Solar Challenge есть поле конкурентов со всего мира, которые участвуют в гонке, чтобы пересечь Австралийский континент на расстоянии 3000 километров (1900 миль). Скорости транспортных средств неуклонно возрастали. Так, например, высокие скорости участников гонки 2005 года привели к изменению правил для солнечных автомобилей, начиная с гонки 2007 года и 2014 года.

Американская Solar Challenge, ранее известная как «North American Solar Challenge» и «Sunrayce USA», включает в себя коллегиальные команды, которые участвуют в гонках по времени в Соединенных Штатах и ​​Канаде. Эта гонка также изменила правила для самой последней гонки из-за того, что команды достигли регулируемых пределов скорости. 21-28 июля 2014 года из Остина, штат Техас, в Миннеаполис, штат Миннесота, состоялся последний американский солнечный вызов.

Dell-Winston School Solar Car Challenge — это ежегодная гонка на солнечных батареях для старшеклассников. Мероприятие привлекает команды со всего мира, но в основном из американских средних школ. Гонка была впервые проведена в 1995 году. Каждое мероприятие является конечным продуктом двухлетнего цикла обучения, запущенного командой Winston Solar Car. В нечетные годы гонка — это дорожный курс, который начинается с Dell Diamond в Round Rock, Texas; конец курса варьируется от года к году. В четные годы гонка — это трековая гонка вокруг Motorway Speedway в Техасе. Dell спонсировала мероприятие с 2002 года.

Южноафриканский солнечный вызов — это эпическая двухгодичная двухнедельная гонка автомобилей с солнечной батареей по протяженности и ширине Южной Африки. Командам придется строить свои собственные автомобили, разрабатывать собственные инженерные системы и участвовать в гонках тех же машин через самые требовательные ландшафты, которые когда-либо видели солнечные автомобили. Гонка 2008 года показала, что это событие может привлечь внимание общественности и что у нее есть необходимая международная поддержка от FIA. В конце сентября все участники вылетают из Претории и пробираются в Кейптаун через N1, а затем едут вдоль побережья до Дурбана, а затем поднимаются на откос на обратном пути до финиша в Претории через 10 дней. В 2008 году мероприятие было одобрено Международной федерацией солнечных батарей (ISF), Международной федерацией автомобильной промышленности (FIA), Всемирным фондом дикой природы (WWF), которая стала первой солнечной гонкой, получившей одобрение от этих 3 организаций.

Существуют другие дистанционные гонки, такие как Suzuka, Phaethon, WGC (WSR / JISFC / WSBR) и Всемирный солнечный ралли на Тайване. Suzuka и ОГК — годовая трасса в Японии, а Фаэтон был частью Культурной Олимпиады в Греции непосредственно перед Олимпийскими играми 2004 года.

Скорость записи
Мировые рекорды Гиннеса признают рекорд скорости земли для автомобилей, работающих только на солнечных батареях. Эта запись в настоящее время проводится Sky Ace TIGA из Университета Асии. Запись о переходе 91.332 км / ч (56.75 миль в час) была установлена ​​20 августа 2014 года в аэропорту Симоджишима, в Миякоджиме, Окинава, Япония. Предыдущий рекорд был проведен Университетом Нового Южного Уэльса с автомобилем Sunswift IV. Его 25-килограммовая (55 фунтов) батарея была удалена, поэтому автомобиль был включен только своими солнечными батареями. Запись на 88,8 км / ч (55,2 миль / ч) была установлена ​​7 января 2011 года на военно-морской авиабазе HMAS Albatross в Nowra, что привело к тому, что ранее автомобиль General Motors Sunraycer занимал 78,3 километра в час (48,7 миль в час). Запись проходит над полетом длиной 500 метров (1600 футов) и является средним числом двух проходов в противоположных направлениях.

Автомобили общедоступные
Первый солнечный семейный автомобиль был построен в 2013 году. Исследователи из Университета Case Western Reserve также разработали лучший солнечный автомобиль, который может заряжаться быстрее, благодаря лучшим материалам, используемым в солнечных батареях.

Китайский производитель солнечных панелей Hanergy планирует построить и продать солнечные автомобили, оборудованные литий-ионными аккумуляторами для потребителей в Китае. Hanergy говорит, что от пяти до шести часов солнечного света должны позволять тонкопленочным солнечным батареям автомобилей генерировать от 8 до 10 кВтч мощности в день, позволяя автомобилю путешествовать около 80 км (50 миль) только на солнечной энергии. Максимальный диапазон составляет около 350 км (217 миль).

Автомобили на солнечных батареях — какие существуют, плюсы и минусы

Развитие прогресса и сохранение экологии стали основными катализаторами изобретения автомобилей на солнечной энергии. Они имеют плюсы и минусы, но на практике пока не получили распространения, чему есть ряд причин.

Содержание:

  • Общие характеристики
  • Какие существуют солнцемобили
    • Venturi
    • Университета г. Эйндхоен
    • Green GT
  • Плюсы
  • Минусы
  • Солнечные электромобили на практике

Общие характеристики

Принцип функционирования основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую. Последняя становится источником питания для электромотора, установленного на авто. Если подсоединить такой двигатель, вспомогательные электронные устройства, отвечающие за полноценную работу в разных режимах езды и определенное число аккумуляторов, обеспечивающих запас мощности — эта приблизит машину к обычной.

Первый автомобиль базирующийся на солнечных батарейках был создан в середине двадцатого столетия. Произошло это событие в США. Но в те времена не существовало технологий для создания мощных аккумуляторов. Выпускаемые батареи имели низкую емкость, что приостановило развитие данной сферы.

В 90-е годы прошлого века появились новые попытки конструирования «солнечных» автомобилей. Благодаря увеличению КПД аккумуляторов изобретателям удалось существенно повысить объем вырабатываемой энергии. Энергоемкие батареи могут создавать нужный запас питания двигателя для езды на достаточно продолжительные расстояния.

Положительное воздействие оказало использование инновационных материалов для создания кузовов, улучшенных трансмиссий, электрических силовых агрегатов. Кузова производятся из прочных легких пластиковых элементов. В составе трансмиссии установлены детали, имеющие наименьшую степень сопротивления качению.

Вместо обычных электрических моторов применяются двигатели бесколлекторного типа. В составе имеются полюса, выполненные из редкоземельных магнитных сплавов. Некоторые производители устанавливают мотор-колеса – силовые агрегаты, размещенные на ведущих колесах. Подобная схема в разы увеличивает КПД у передаточного механизма.

Запас мощности солнечной энергии в совокупности увеличился за счет выпуска гибких аккумуляторов. Теперь они могут монтироваться на любом элементе кузова.

Какие существуют солнцемобили

Практически каждая ведущая компания, выпускающая автомобильную технику, ведет разработки по изобретению идеального солнцемобиля. Наиболее известными являются детища.

Venturi

Авто этой французской компании Ecletic имеет мощность в 22 л.с. Оно способно преодолевать без подзарядки порядка 50 км со скоростью, не превышающей 50 км/ч. Здесь используется резервный источник питания, представляющий собой генератор ветра. Кроме того, машина может заряжаться от сети. Другим ее изобретением является авто Astrolab. У этой модели мощность достигает 16 кВт, а скорость – 120 км/ч. Ее вес составляет 300 кг, а аккумулятор размещен на крыше.

Университета г. Эйндхоен

Местные инженеры создали футуристичный семейный автомобиль Stella. Его запас хода составляет 600 км. Элементы корпуса тут выполнены из алюминия.

Green GT

Швейцарцы внесли свою лепту в прогресс. Их изобретение Solar World GT имеет мощность в 400 лошадиных сил. Машина способна набирать разгон до 275 км/ч.

Производством солнцемобилей занимаются и на территории РФ. В СПб создан аппарат весом в 200 кг, что обусловлено применением легкого композита для конструирования кузова. Внешне модель напоминает катамаран и характеризуется возможностью набирать скорость до 150 км/ч.

Лидерами отрасли являются японцы. Их машина на солнечных батареях Tokai Challenger 2 одержала победу на гонках в 2011 году. Ее корпус состоит из углепластика. Масса авто составляет всего 140 кг, а скорость достигает – 160 км/ч. Оно оснащается батареями знаменитой компании Panasonic.

Плюсы

  • экологическая безопасность и отсутствие ограничений в запасе источника питания;
  • компактные габариты, продолжительный срок службы;
  • отсутствие необходимости в заправке на специальных станциях;
  • низкие расходы на эксплуатацию (бесплатная заправка).

Минусы

  • Большая стоимость и невозможность запуска массового производства.
  • Сниженные показатели мощности и скорости, по сравнению с обычными авто.
  • В мире пока нет мастерских для обслуживания подобных машин.

Солнечные электромобили на практике

Указанные машины не получили применения на практике. Этому мешает стоимость авто и низкий КПД солнечных аккумуляторов. Далеко не каждый автолюбитель готов выложить пару миллионов долларов за автомобиль, имеющий недостатки.

  • Что такое биодизельное топливо для авто

Развитие новых технологий способствует усовершенствованию солнцемобилей. Они уже стали компактными и легкими. Для их оснащения начали применяться гибкие солнечные панели. Некая венесуэльская компания обещает выпускать легковые и грузовые модели с малой грузоподъемностью, работающие на солнечной тяге. Пока это только обещания, но эксперты уверены в будущем этих машин.

Энергия солнца – неисчерпаемый и возобновляемый источник, который при правильном использовании открывает человечеству безграничные возможности.

Автомобили на солнечных батареях — устройство и виды, плюсы и минусы

В поисках альтернативных источников энергии автомобильные компании вкладывают огромные средства в инновационные разработки. Благодаря этому автомир получил действительно эффективные электромобили, а также силовые агрегаты на водородном топливе.

О водородных моторах мы уже недавно говорили. Сосредоточимся немного больше на электромобилях. В классическом варианте это машина с огромным аккумулятором (хотя уже существуют модели с суперконденсатором), который заряжается от бытовой электросети, а также на терминале заправочной станции.

Учитывая, что одной зарядки, особенно в холода, хватает ненадолго, инженеры стараются оснащать автомобиль дополнительными системами сбора полезной энергии, которая выделяется в процессе передвижения авто. Так, система рекуперации собирает кинетическую энергию с тормозной системы, а когда машина движется накатом, ходовая система выступает в роли генератора.

Некоторые модели оснащаются двс, который работает только как генератор независимо от того, едет авто или стоит. Пример таких транспортных средств – Chevrolet Volt.

Есть еще одна система, которая позволяет получать необходимую энергию без вредных выбросов. Это солнечные батареи. Стоит признать, что эту технологию уже давно используют, например, в космических аппаратах, а также для обеспечения электростанций собственной энергией.

Что можно сказать о возможности использовать данную технологию в электромобилях?

Общие характеристики

Солнечная панель работает по принципу преобразования энергии нашего светила в электричество. Чтобы автомобиль смог передвигаться в любое время суток, энергия должна накапливаться в акб. Этот источник питания должен обеспечивать нужным электричеством также и другие потребители, необходимые для безопасного движения (например, дворники и лампочки фар) и для комфорта (например, обогрев салона).

Первыми попытались применить эту технологию некоторые компании Соединенных Штатов в 1950-х годах. Однако этот практический шаг не был успешен. Причина заключалась в отсутствии аккумуляторов с большой емкостью. Из-за этого электромобиль имел слишком маленький запас хода, особенно в темное время суток. Проект был отложен до лучших времен.

В 90-х годах технологией вновь заинтересовались, так как появилась возможность создавать аккумуляторы с увеличенным кпд. Благодаря этому модель могла собрать больше энергии, которую потом можно было бы использовать во время передвижения.

Развитие электротранспорта позволяет более эффективно использовать заряд. Кроме того, каждая автомобильная компания заинтересована в снижении энергопотребления за счет уменьшения сопротивления, которое оказывает трансмиссия, встречный поток воздуха и другие факторы. Это позволяет увеличить запас хода на одной зарядке не на один километр. Теперь этот промежуток измеряется несколькими сотнями км.

Также неплохую помощь в этом сыграла разработка облегченных модификаций кузовов и разных агрегатов. Это снижает вес автомобиля, положительно влияя на скорость транспортного средства. В солнцемобилях используются все эти инновационные разработки.

Особенного внимания заслуживают двигатели, которые устанавливаются на такие авто. Это бесколлекторные модели. В таких модификациях используются особенные редкие магнитные элементы, которые снижают сопротивление качению, а также повышают мощность силовой установки.

Еще один вариант, имеющий максимальный эффект, – это использование мотор-колес. Так силовая установка не будет тратить энергию на преодоление сопротивления от разных элементов трансмиссии. Особенно практичным это решение окажется для автомобиля, который имеет гибридный тип силовой установки.

Последняя разработка позволяет использовать электрическую силовую установку практически в любом четырехколесном транспорте. Эта модификация – гибкий аккумулятор. Он способен эффективно выделять электричество и принимать разные формы. Благодаря этому источник питания можно устанавливать в разных отделах авто.

Зарядка акб осуществляется от панели, которая в основном размещается сверху машины, так как крыша имеет плоскую структуру и позволяет разместить элементы под прямым углом к солнечным лучам.

Какие существуют солнцемобили

Практически в каждой компании ведутся разработки по созданию эффективных солнцемобилей. Вот какие проекты концепт-каров уже готовы:

  • Французский электрокар, имеющий данный тип источника питания,– Venturi Eclectic. Концепт был разработан в 2006-м году. Автомобиль оснащен силовой установкой, мощность которой достигает 22 лошадиные силы. Максимальная скорость транспорта – 50 км/ч., при которой запас хода составляет полсотни километров. В качестве дополнительного источника энергии производитель использует ветряной генератор.
  • Astrolab Eclectic – еще одна разработка той же французской компании, работающей от солнечной энергии. Особенность автомобиля заключается в том, что он имеет открытый кузов, а панель расположена по периметру вокруг водителя и его пассажира. Это позволяет сохранить центр тяжести максимально близко к земле. Такая модель разгоняется до 120 км/ч. Сам аккумулятор имеет большую емкость, и расположен непосредственно под солнечной панелью. Мощность установки составляет 16 кВт.
  • Нидерландский солнцемобиль для всей семьи – Stella. Модель была разработана группой студентов в 2013-м году. Машина получила футуристические очертания, а кузов выполнен из алюминия. Максимальная дистанция, которую может преодолеть авто, составляет около 600 километров.
  • В 2015 году появилась еще одна действующая модель – Immortus, которую создала компания EVX Ventures из Мельбурна, Австралия. Этот двухместный электрокар получил приличную солнечную панель, площадь которой составляет 2286 квадратных сантиметров. В солнечную погоду транспорт способен целый день ездить без подзарядки на любое расстояние. Для обеспечения энергией бортовой сети используется АКБ емкостью всего 10 кВт/час. В пасмурный день машина способна преодолеть расстояние в 399 км, и то при максимальной скорости в 59 км/ч. Компания планирует пустить модель в серию, но лимитированную – всего около сотни экземпляров. Стоимость такого автомобиля будет составлять примерно 370 тысяч долларов.
  • Еще один автомобиль, использующий данный тип энергии, показывает неплохие результаты, даже в качестве спорткара. Модель Green GT от Solar World GT обладает мощностью в 400 лошадиных сил, а предел скорости находится на отметке в 275 километров в час.
  • В 2011-м году состоялось соревнование среди солнцемобилей. Его выиграл Tokai Challenger 2 – японский электромобиль, использующий энергию солнца. Весит болид всего 140 килограмм, а разгоняется до показателя в 160 км/ч.

Ситуация на сегодняшний день

В 2017-м году немецкая компания Sono Motors представила модель Sion, которая уже вышла в серию. Ее стоимость составляет от 29 000 у.е. этот электромобиль получил солнечные панели практически по всей поверхности кузова.

Разгоняется автомобиль до 100 км/ч. за 9 секунд, а предел скорости составляет 140 километров/час. Батарея имеет емкость в 35 кВт/час, а запас хода составляет 255 километров. Солнечная панель обеспечивает небольшую подзарядку (за день нахождения на солнце аккумулятор подзарядится только для преодоления около 40 км пути), однако автомобиль не может ездить исключительно за счет этой энергии.

В 2019-м голландские инженеры, выходцы из университета города Эйндховен, объявили о старте сбора предзаказов на производство лимитированной серии Lightyear. Как заявляют инженеры, эта модель воплотила в себе параметры идеального электромобиля: большой запас хода на одной подзарядке и возможность аккумулировать достаточное количество энергии для продолжительной поездки.

Некоторые члены команды успели поработать в Tesla и других известных автокомпаниях, всерьез занимающихся созданием эффективных электрокаров. Благодаря этому опыту команде удалось создать машину с огромным запасом хода (в зависимости от скорости транспорта этот параметр варьируется от 400 до 800 километров).

Как обещает производитель, машина будет способна проехать около 20 тысяч километров за год только на солнечной энергии. Эти данные заинтересовали многих автолюбителей, благодаря чему компания смогла привлечь около 15 миллионов евро в качестве инвестиций и собрала за короткий промежуток времени почти сотню предварительных заказов. Правда, стоимость такого авто составляет 119 тысяч евро.

В том же году японский автопроизводитель объявил о проведении испытаний национального гибридного автомобиля Prius, оснащенного солнечными элементами питания. Как обещают представители компании, машина будет иметь сверхтонкие панели, которые используются в космонавтике. Это позволит машине быть максимально независимой от вилки и розетки.

На сегодняшний день известно, что модель может подзарядиться в солнечную погоду всего на 56 километров. Причем авто может либо стоять на парковке, либо ехать по дороге. Как заявил ведущий инженер отдела, Сатоси Сизуки, в серию модель выйдет еще не скоро, потому что основная преграда для этого – невозможность сделать высокопроиводительный солнечный элемент питания доступным для рядового автомобилиста.

Достоинства и недостатки солнечных автомобилей

Итак, солнцемобиль – это такой же электромобиль, только в нем используется дополнительный источник питания – солнечная панель. Как и любой электрический автомобиль, этот тип транспорта обладает следующими достоинствами:

  • Отсутствие выбросов, но только в случае использования исключительно электричества;
  • Если ДВС используется только в качестве генератора, это также положительно влияет на экологичность транспорта. Силовой агрегат не испытывает перегрузок, благодаря чему ВТС сгорает эффективно;
  • Можно использовать батарею любой емкости. Самое главное – чтобы автомобиль смог увезти ее;
  • Отсутствие сложных механических агрегатов обеспечивает более продолжительный рабочий ресурс транспортного средства;
  • Высокий комфорт во время управления машиной. В процессе работы силовая установка не гудит, а также не вибрирует;
  • Нет необходимости искать подходящее топливо для мотора;
  • Современные разработки обеспечивают эффективное использование энергии, которая выделяется в любом транспорте, но не задействуется в обычных автомобилях.

Ко всем недостаткам электромобилей солнцемобили имеют следующие минусы:

  • Слишком дорогие солнечные панели. Бюджетный вариант требует большой площади воздействия солнечных лучей, а компактные модификации используются в космических аппаратах, и слишком дорогие для обычных автолюбителей;
  • Солнцемобили не такие мощные и быстрые, как обычные бензиновые или дизельные авто. Хотя это плюс к безопасности подобного транспорта – меньше на дорогах было бы летчиков, несерьезно относящихся к жизни окружающих;
  • Обслуживание такого транспорта не представляется возможным, так как даже официальные сервисные станции не имеют специалистов, разбирающихся в подобных установках.

Это основные причины, по которым даже рабочие экземпляры остаются в категории концептов. По-видимому, все ждут того, кто осознанно пойдет на огромные растраты, чтобы дать делу ход. Нечто подобное произошло, когда многие компании имели рабочие модели электромобилей. Однако пока компания Илона Маска не взяла на себя всю нагрузку, никто не хотел тратить свои средства, а решили идти уже проторенным путем.

Вот небольшой обзор одного из таких автомобилей – Toyota Prius:

Вот это да! Toyota Prius на солнечных панелях!

Смотрите это видео на YouTube

Главная » Статьи » Авто на солнечных батареях. Виды и перспективы

Все, что вам нужно знать об автомобилях на солнечных батареях

С ростом интереса к возобновляемым и устойчивым энергетическим системам на первый план вышли автомобили на солнечных батареях. Многие автомобильные компании работают над созданием автомобилей на солнечных батареях, и эта технология вполне может изменить будущее автомобильной промышленности.

Солнечные автомобили — это электрические автомобили, в которых используются фотогальванические элементы для преобразования энергии солнечного света в электричество. Эти автомобили могут хранить некоторое количество солнечной энергии в батареях, чтобы обеспечить бесперебойную работу ночью или при отсутствии прямых солнечных лучей. При использовании в больших масштабах автомобили на солнечных батареях не только помогают с загрязнением окружающей среды, но и с шумовым загрязнением.

СВЯЗАННЫЕ: HYUNDAI ПРЕДСТАВЛЯЕТ АВТОМОБИЛЬ С СОЛНЕЧНОЙ ЗАРЯДКОЙ НА КРЫШЕ, КОТОРАЯ ЗАПОЛНЯЕТ АККУМУЛЯТОР ДО 60%

Многие прототипы автомобилей на солнечных батареях в настоящее время находятся в разработке. В разработке гибридных автомобилей на солнечных батареях участвуют как крупные, так и мелкие автопроизводители. По некоторым оценкам, к 2027 году рынок транспортных средств на солнечных батареях может достичь  689 миллиардов долларов  . Автомобильные компании уже работают над тем, чтобы извлечь выгоду из этой идеи с помощью промежуточных технологий, таких как солнечные панели на крыше для зарядки аккумуляторов и внутренних систем.

Однако солнечные автомобили имеют ряд серьезных конструктивных и технологических ограничений. Некоторые из них частично связаны с эстетикой. Такой автомобиль должен иметь возможность разместить несколько солнечных батарей, а место для этого ограничено. Вот почему большинство солнечных автомобилей, разработанных до сих пор, предназначены для участия в гонках солнечных автомобилей, а не для регулярного использования.

Sunswift IV — самый быстрый солнечный автомобиль, существующий в настоящее время. Эту машину построили студенты Университета Нового Южного Уэльса для Solar Racing. В автомобиле используются технологии, которые аналогичны тем, которые используются в велосипедах, аэрокосмической и автомобильной промышленности, и являются их комбинацией.

Источник: CathyLiao/Wikimedia Commons

Однако до сих пор ни один из транспортных средств не был разработан таким образом, чтобы он мог 100% полагаться только на солнечную энергию. Кроме того, они используют конструкции, которые не были бы практичными в реальной жизни. Например, крыши часто бывают плоскими и массивными, чтобы вместить больше солнечных батарей; Чтобы сэкономить на энергопотреблении, они построены из сверхлегких материалов, которые не выдержат даже незначительной аварии, и в них может разместиться только один человек без багажа.

Как работают автомобили на солнечных батареях?

 Солнечная панель позволяет фотонам или частицам света возбуждать электроны, создавая поток электричества. Солнечные панели состоят из множества более мелких блоков, называемых фотогальваническими элементами, которые связаны друг с другом.

Каждый фотогальванический элемент представляет собой сэндвич из двух пластин полупроводникового материала, например кремния. Кремний смешивают с другими материалами, обычно с фосфором и бором, чтобы придать каждому «ломтику» положительный или отрицательный электрический заряд. Это создает электрическое поле на стыке двух слоев.

Самый популярный

Когда фотон солнечного света выбивает электрон, электрическое поле выталкивает этот электрон из кремниевого соединения. Металлические проводящие пластины по бокам ячейки собирают электроны и передают их проводникам. В этот момент электроны могут течь, как любой другой источник электричества.

Использование солнечных автомобилей имеет ряд преимуществ:

  • Экономит деньги на топливе
  • Является устойчивым и безопасным для окружающей среды
  • Без дополнительных затрат, кроме замены батареи
  • Не вызывает шумового загрязнения или загрязнения воздуха

Каковы текущие разработки в области автомобилей на солнечных батареях?

Один из первых автомобилей на солнечных батареях был изготовлен General Motors и был представлен на конференции в Чикаго в 1955 году. Этот 15-дюймовый (38 см) длинный прототип получил название «Солнечный автомобиль». автомобиль», был сделан из небольшого электродвигателя Пули и 12 селеновых фотогальванических элементов.

Электродвигатель Пули отвечал за вращение шкива, который вращал вал заднего колеса. Это был первый в мире автомобиль на солнечных батареях, но он был слишком мал для вождения.

Еще одним интересным автомобилем на солнечной энергии является Sion, построенный Sono Motors. Компания утверждает, что это первое коммерчески доступное гибридное солнечно-электрическое транспортное средство. Он имеет дальность действия до 160 миль (255 километров) и может заряжаться от солнечной энергии. Он оснащен 248 солнечными батареями , которые встроены в его корпус.

Соло Сион. Источник: Henning Schlottmann/Wikimedia Commons

В среднем требуется около 30 минут для зарядки до 80% на зарядной станции. Этот автомобиль продается по цене около   28 500 долларов США . Однако важно отметить, что солнечные панели предназначены только для зарядки автомобиля — они не предназначены для работы только от солнечной энергии и, по сути, не могут.

Такие компании, как Toyota, Hyundai и другие, также работают над созданием полностью функционального автомобиля на солнечной энергии или его гибридной версии. Есть и другие проекты автомобилей на солнечных батареях, которые сделают автомобильные технологии более устойчивыми в будущем.

Автомобиль Hyundai с солнечной крышей. Источник: Hyundai. Основанный в 1989 году, проект по-прежнему полностью управляется студентами и работает как некоммерческая организация, чтобы однажды превратить эту технологию в реальность.

В 2019 году Toyota разработала прототип Prius на солнечной энергии, который производил 180 ватт электроэнергии в час и имел запас хода 6,1 км после дня зарядки. Однако более поздние модели заявляли о достижении мощности 860 Вт и дальности действия 27,6 миль (44,5 км) при полной зарядке. Тем не менее, солнечные элементы смогли только зарядить аккумулятор 3, автомобиль все еще нужно было зарядить на зарядной станции.

Голландский стартап Lightyear представил прототип своего первого электромобиля на солнечных батареях под названием Lightyear One, который может проехать  450 миль (724 км)  на одной зарядке.

Хотя автомобиль будет стоить около евро 150 000 , будет очень интересно, если он оправдает заявленную эффективность.

Компания принимает предзаказы и планирует запустить производство к 2021 году.

Почему мы еще не ездим на машинах на солнечных батареях?

Есть несколько причин, по которым даже самые передовые автомобильные компании не смогли разработать автомобили, полностью работающие на солнечной энергии.

Первая и главная причина — сама солнечная панель. Текущие коммерческие солнечные панели, которые мы используем, имеют КПД всего около от 20 до 35% . Следовательно, для питания автомобиля на солнечных батареях нам потребуется много дополнительного места для солнечных батарей. Но при этом возникают две другие проблемы — вес и стоимость.

Солнечные батареи недешевы, и невесомы. Оснащение кузова автомобиля солнечными панелями означает, что вы увеличиваете вес и стоимость автомобиля. Были разработаны солнечные пленки, и они намного легче панелей, хотя в то же время менее эффективны. А если учесть вес батареи, то идея автомобилей на солнечных батареях кажется все менее и менее осуществимой в реальном мире.

Солнечная крыша на Световом году первом. Источник: Световой год

В ясный день поверхность земли получает примерно 1 кВт солнечной энергии на 10 кв. футов (1 кв. м) .   Учитывая, что высокоэффективные фотоэлектрические панели площадью 32 кв. фута (4 кв. м) могут генерировать примерно 8 кВт·ч энергии в день, вы получите всего 25 миль (40 км) дальности за пределами нормального дополнения. панелей.

Плохие погодные условия, условия вождения, неправильное расположение панелей и скопление грязи могут привести к тому, что ваш солнечный автомобиль не сможет достичь этого показателя.

Кроме того, автомобили на солнечных батареях не являются « 100% » экологически чистыми. Если вы посмотрите на то, как производятся батареи и солнечные элементы, особенно на то, как используемые минералы добываются из земли, становится ясно, что каждое транспортное средство имеет свою долю углеродного следа.

Но это не значит, что они не получат широкого распространения в ближайшие годы. Текущие исследования легких аккумуляторов и высокоэффективных фотоэлектрических элементов в один прекрасный день могут сделать автомобили на солнечных батареях жизнеспособными.

Еще новости

наука
Сотни птиц упали с неба в Мексике. Вот почему.

Амейя Палеха| 15.02.2022

инновации
SpinLaunch впервые запустила в небо полезный груз НАСА

Крис Янг| 04.10.2022

наука
Вот чему сложные общества приматов могут научить нас сексу и гендеру

Дерья Оздемир| 28. 07.2022

Возможна ли идея автомобиля на солнечной энергии или нет?

Повышенный интерес к системам возобновляемой энергии заставил многие автомобильные компании рассматривать автомобили на солнечных батареях как экологичное средство передвижения. Электромобили чище обычных автомобилей. Загрязнение от электричества, используемого для питания автомобилей, приводит к тому, что электромобили работают на солнечная энергия лучший вариант. Солнечные автомобили — это электромобили, которые используют солнечных фотоэлектрических элементов для преобразования солнечной энергии в электричество. Он может храниться в батареях, чтобы автомобили могли бесперебойно работать ночью или при отсутствии прямых солнечных лучей.

Как работают автомобили на солнечных батареях?

Солнечные автомобили состоят из множества небольших фотоэлектрических элементов , которые вырабатывают электричество. Фотоэлемент зажат полупроводниковым материалом, таким как кремний. Когда это смешивается с фосфором и бором, дает каждой стороне положительный и отрицательный электрический заряд, таким образом создавая электрическое поле между двумя слоями.

Когда фотон солнечного света выбивает электрон, металлические проводящие пластины по бокам ячейки собирают электроны и передают их проводникам. Электроны могут течь по проводу, как источник электричества для питания автомобиля. Существуют как технологические, так и конструктивные ограничения для солнечной машины , поскольку она не будет эстетически привлекательной. Используя технологии, используемые в автомобильной промышленности, студенты Университета Нового Южного Уэльса разработали Sunswift IV для Solar Racing.

Преимущества автомобилей на солнечных батареях

Автомобили на солнечных батареях имеют много преимуществ перед обычными. Это помогает экономить деньги на топливе. Солнечная энергия бесплатна и в изобилии. Единственная дополнительная плата — это замена батареи.

Автомобили на солнечных батареях устойчивы и безвредны для окружающей среды, что способствует улучшению общества за счет полного предотвращения угрозы выбросов углерода. Это создает свободную от загрязнения окружающую среду, полностью избегая шумового загрязнения и загрязнения воздуха.

Первый в мире автомобиль на солнечных батареях Sunmobile был изобретен General Motors в 1955 году. Это был небольшой 15-дюймовый автомобиль. Он состоял из небольшого электродвигателя Пули и 12 селеновых фотоэлектрических элементов.

В течение следующих 65 лет это поле оставалось нетронутым. Еще никому не удалось изобрести полноразмерный коммерческий автомобиль, работающий только от солнца. В заключение, неэффективная технология, погодные ограничения и накопление энергии были препятствиями для изобретения автомобиля, полностью работающего на солнечной энергии.

Первый прототип электромобиля с солнечной подзарядкой.

Почти полвека назад немецкий стартап Sono Motors создал Sion, первый в мире прототип электромобиля с солнечной подзарядкой.

Sion может стать мобильным накопителем энергии, обеспечивающим резервное питание при необходимости. Он может автоматически перезаряжаться, используя солнечную энергию . Это бесплатно и без выбросов углерода. Автомобиль имеет 248 солнечных фотоэлектрических элементов , встроенных в его кузов.

Гибкие солнечные батареи заряжают автомобиль независимо от того, стоит он на стоянке или движется. Подзарядка транспортного средства будет в 4 раза меньше, чем у электромобиля. Солнечная технология Sion не зависит от погоды, поскольку в ней используются элементы из монокристаллического кремния, которые могут производить энергию даже в условиях облачного неба.

Их транспортное средство может поглотить в среднем около 16 км на сумму солнечной энергии в день, если оно хорошо расположено на солнце, постоянно содержится в чистоте, а аккумулятор всегда не заряжен. Sono Motors утверждает, что это первый коммерчески доступный гибридный солнечный электромобиль. Он может заряжаться с помощью солнечная энергия . Для зарядки до 80% на зарядной станции требуется около 30 минут.

Почему автомобили, полностью работающие на солнечной энергии, еще не стали реальностью?

Есть несколько причин, по которым даже самые передовые автомобильные компании не смогли полностью разработать автомобили на солнечных батареях.

Во-первых, низкая эффективность солнечной панели. Большинство коммерческих солнечных панелей имеют КПД всего от 20 до 35%. Этого будет недостаточно для путешествий в низкий солнечный день. Во-вторых, еще одним барьером является количество панелей, которые можно перевозить в машине. Невозможно упаковать автомобили с солнечных панелей из-за их веса и стоимости. Самое главное, они очень тяжелые и дорогие. Солнечные пленки намного легче, чем панели. Но их нельзя использовать в качестве замены, так как они менее эффективны.

Солнечные автомобили с солнечными фотоэлектрическими панелями могут генерировать примерно 8 кВтч энергии в день. Однако выработка энергии зависит от различных факторов, таких как погодные условия, условия вождения, расположение панелей и техническое обслуживание панелей.

Плохие погодные условия, неправильное расположение панелей и скопление грязи сделают невозможным достижение даже этих 8 кВтч.

Хотя автомобили на солнечных батареях очень экологичны, они не на 100 % экологичны. Батареи и солнечные элементы несут долю углеродного следа, поскольку сырье поступает с Земли.

Технологические достижения в области автомобилей на солнечных батареях

Технологические достижения привели к значительному прогрессу в области транспортных средств на солнечных батареях. В результате 2020 год стал свидетелем многих таких нововведений. В 2020 году компания Lightyear представила прототип первого в мире дальнобойного автомобиля на солнечных батареях Lightyear One с мощными солнечными панелями, потребляющего 83 Втч/км и разгоняющегося от 0 до 100 за десять секунд.

Помимо питания от солнца, Lightyear One можно заряжать на зарядной станции от обычной розетки на 230 вольт. На одной зарядке он может проехать 450 миль. Компания принимает предварительные заказы и планирует начать производство к 2021 году.

В этом году Hyundai выпустила свой новый гибридный легковой автомобиль Sonata, оснащенный крышей с солнечными батареями, которая помогает заряжать аккумулятор. При использовании в течение 6 часов солнечная крыша могла пополнить 60% аккумулятора автомобиля. Солнечная крыша является дополнительной опцией. Это также может помочь зарядить 12-вольтовые и гибридные аккумуляторы автомобиля, даже когда автомобиль припаркован. Панели обеспечивают мощность, достаточную для движения Sonata на 1300 км в год.

Гибридные автомобили имеют небольшие аккумуляторные батареи, поэтому они получают максимальную выгоду от солнечных крыш. Это повысит эффективность использования топлива и снизит выбросы углекислого газа. Они имеют улучшенную систему управления двигателем для обеспечения эффективного использования энергии.

В настоящее время Hyundai работает над солнечной крышей второго поколения, которая будет полупрозрачной, чтобы освещать салон автомобиля. Они работают над повышением эффективности солнечных панелей и затрат на коммерческую жизнеспособность.

Исследования по технической оптимизации

Йоркский университет в Великобритании работал над увеличением способности солнечных панелей поглощать свет на ошеломляющие 125%.

Следовательно, при том же количестве поглощающего материала можно было бы генерировать в десять раз больше солнечной энергии. Обещают более легкие, тонкие, дешевые и гибкие солнечные панели .

Текущие исследования в области легких аккумуляторов и высокоэффективных фотогальванических элементов сделают автомобили на солнечных батареях жизнеспособными в ближайшем будущем.

Попытки сделать автомобильные технологии более устойчивыми в будущем путем создания полностью функционирующего автомобиля на солнечных батареях или его гибридной версии предпринимались многими автопроизводителями, включая Toyota, Hyundai.

Безусловно, рынок автомобилей на солнечных батареях сейчас в центре внимания. По некоторым оценкам, к 2027 году он может достичь 689 миллиардов долларов. Это дает надежду, что автомобили и небольшие транспортные средства очень скоро смогут полностью питаться от солнца.

Комплекты солнечной системы на крыше в городах Австралии:

Солнечная система мощностью 6,6 кВт

Солнечная система мощностью 5 кВт

Аккумулятор Tesla Powerwall

Автомобили на солнечных батареях появятся, но по какой цене — и подходят ли они вам?

Эта история является частью Plugged In, центра CNET, посвященного электромобилям и будущему электрифицированной мобильности. От обзоров автомобилей до полезных советов и последних отраслевых новостей — мы обеспечим вас.

Практичный автомобиль на солнечных батареях был предметом научной фантастики, в основном отнесенным к доказательствам концепции, но в последнее время все изменилось, когда три надежных производителя вывели их на рынок. Покупатели дальнобойных электромобилей, которые думают, что эти автомобили позволят им полностью перерезать шнур, будут разочарованы, но те, кто реалистично смотрит на свои потребности вождения, могут быть в восторге.

Все эти ранние лидеры по-прежнему используют зарядку от сети, но используют зарядку от солнечной батареи в качестве первого метода, позволяющего охватить большинство обычных вождений. Верно ли это, будет зависеть от потребностей каждого водителя в пробеге и доступа к солнечному свету; Чистые автомобильные энтузиасты, которые любят держать свою машину в гараже или под навесом, не должны применяться.

Lightyear 0

Модель Lightyear 0 кажется самой сложной из первых солнечных машин, и за четверть миллиона долларов она была лучше. Не волнуйтесь, следующие две машины, которые я вам покажу, стоят примерно столько же, сколько налог с продаж на эту.

Компания Lightyear заявляет, что солнечные панели площадью 54 квадратных фута на крыше их автомобиля могут обеспечить до 45 миль пробега в день в дополнение к примерно 390 милям общего запаса хода батареи (в соответствии с европейским циклом испытаний WLTP, который, как правило, быть оптимистичным по сравнению с рейтингами США). Из этого диапазона 320 миль можно набрать примерно за час при подключении к быстрому зарядному устройству постоянного тока.

Lightyear с опциональными обтекателями на задние колеса и большей частью солнечных батарей.

Световой год

Lightyear 0 весит чуть менее 3500 фунтов, что по сегодняшним меркам очень мало, особенно для автомобиля с тяжелой аккумуляторной батареей, которая обычно весит от 500 до 800 фунтов. Частично это облегчение достигается за счет использования простых компактных колесных двигателей, что является чем-то вроде данности в автомобильном бизнесе на солнечных батареях.

Только 950 таких автомобилей планируется начать производство, а продажи ограничены Великобританией и некоторыми частями ЕС.

Sono Sion

На другом конце ценового спектра находится Sono Motors Sion по цене около 30 000 долларов, что является экстраполяцией, поскольку этот автомобиль также не предназначен для рынка США. Sion предлагает 190 миль полного диапазона и от 70 до 150 миль в неделю солнечного диапазона, еще один пример довольно мучительных оценок двойного диапазона, которые предоставляют компании, работающие на солнечных батареях, из-за двух разных способов, которыми их автомобили получают электроэнергию.

Дизайн Sono Sion полностью деловой и полностью солнечный, почти каждый дюйм его кузова покрыт ячейками.

Соно Моторс

Sion облеплен солнечными панелями, а не только на верхних поверхностях, и, как результат, игнорирует награды за стиль. Когда вам нужно подключить Sion, быстрая зарядка постоянного тока обеспечит около 80% его дальности 190 миль примерно за 30 минут.

Как и несколько несолнечных электромобилей, Sion хвастается тем, что может питать другие вещи, например, электромобили, которые, как нахально предполагает образ Соно, застряли без солнечной энергии.

Sono недавно объявила, что назначит финского контрактного производителя Valmet в качестве своего производственного партнера, передав Sion в те же руки, которые много лет производили Boxster и Cayman, а также несколько современных моделей Mercedes. Там нет гаражной группы.

Aptera

Если транспортное средство Aptera кажется знакомым, то это потому, что оно крутится как следующая большая вещь уже по крайней мере 15 лет. Теперь, в солнечной электрической форме, он заслуживает (еще) другого взгляда. Вы либо полюбите, либо посмеетесь над его стилем самолета без крыльев и заметите, что это трехколесный автомобиль. Но Aptera говорит, что все это помогает ему летать по воздуху, используя всего 30% энергии электромобиля или гибрида.

Солнечный электромобиль Aptera радикально отличается от любого автомобиля.

CNET

Его нетрадиционная, легкая и скользкая конструкция создает своеобразный круг: транспортному средству требуется меньший и более легкий аккумуляторный блок, который, в свою очередь, увеличивает легкость автомобиля, позволяя достичь значительного уровня заряда от солнца. Aptera использует интерактивный картографический инструмент, чтобы проиллюстрировать ожидаемую мощность солнечной энергии. Кроме того, вы можете настроить Aptera с вариантами батареи от 250 до почти невероятной 1000 миль.

Транспортное средство вмещает двух человек, и хорошо, если они хорошие друзья: Кабина с кронштейнами на понтонном крыле уютная (по крайней мере, это не тандем), хотя у нее есть солидный задний отсек для хранения вещей, напоминающий Jaguar E-Type.

Обратите внимание, что я называю Aptera транспортным средством, а не автомобилем, потому что это ключевое различие. В лишенных юмора глазах вашего местного клерка DMV Aptera — это мотоцикл или, возможно, «автоцикл». Вам нужно будет проверить правила дорожного движения в вашем штате, но вам, по крайней мере, не нужен шлем, так как он полностью закрыт. Однако вам может понадобиться разрешение на мотоцикл или трехколесное транспортное средство. И обратите внимание, что Aptera, не являющаяся автомобилем, не обязана соответствовать тем же стандартам безопасности, что и автомобили, например, иметь подушки безопасности.

Из трех автомобилей, которые я вам показывал, это единственный, который производится и продается в США по цене от 26 000 долларов за 250 миль пробега до 50 000 долларов за автомобиль с поразительным предполагаемым запасом хода в 1000 миль. В некотором смысле Aptera имеет наибольший смысл, потому что она настолько сильно отличается от любого другого электромобиля, что выступает за то, чтобы ей владели вместе с ним.

Нормализация или ниша?

Пока вы принимаете решение об автомобилях на солнечных батареях, вот что я думаю: отзывы о реальных характеристиках будут очень важны, поскольку это новый вид зарядки, с которым почти ни один водитель не имеет опыта.

Тем не менее, независимая зарядка делает нечто мощное: она позволяет электромобилю потенциально превзойти удобство автомобиля с газовым двигателем, а не просто пытаться приблизиться к нему. Это соответствует моему убеждению, что лучшая зарядка не самая быстрая, а самая настойчивая и прозрачная.

Я подозреваю, что создатели электромобилей будут довольно скептически относиться к автомобилям на солнечных батареях, или они могут изменить противоположный путь и принять эту концепцию благодаря миллионам жилых солнечных установок в США, которые накрыли стол для технологии.

Автомобили на солнечных батареях — интересное предложение для выживальщика, который понимает, что, поскольку почти все работает на электричестве, почти ничего не будет работать, когда сеть отключена. Было бы приятно знать, что даже когда это произойдет, у вас все еще есть рабочая машина.

Наконец, у меня есть опасения по поводу ограниченного диапазона солнечных батарей, которые эти автомобили обеспечивают в то время, когда мы вот-вот увидим массовый рост традиционной инфраструктуры зарядки; Казалось бы, это создает риск того, что предложение солнечной энергии затеряется в море обычной зарядки, которая может низвести солнечные транспортные средства только до самых серьезных защитников окружающей среды или технологических дилетантов.