Digit world - в мире технологий

Digit World - В Мире Технологий
4 февраля 2021

Автомобили на солнечной энергии: реальные и практические

Наверное, когда вы видите слова «солнечный автомобиль», то рисуете что-то подобное этой фотографии, расположенной выше. Интересное инновационное транспортное средство, но очень непрактичное для повседневного пользования.

Например, что делать, если вы хотите взять пассажиров? Где место для багажа? Что делать, когда солнце прячется за облаками?

Одним из важных вкладов Австралии в технологический прогресс является их ежегодные гонки автомобилей на солнечной энергии (которые, к сожалению, упоминаются нечасто). Эти соревнования сфокусированы не столько на том, кто придет первый, сколько на демонстрации возможностей солнечных технологий в транспортных средствах, которые постоянно совершенствуются. Уже сейчас ясно, что рано или поздно конечным результатом этих соревнований станет электрический семейный автомобиль, который никогда не надо будет подключать к розетке.

Некоторые электромобили и гибриды уже предлагают дополнительные электропанели на крыше, но их площади не хватает, чтобы заряжать аккумуляторы быстрее, чем они разряжаются во время вождения. Даже если автомобиль стоит на месте, для полной зарядки аккумуляторной батареи потребуется несколько дней или даже недель, в зависимости от погоды.

Например, Hyundai и его дочерняя компания Kia планируют выпустить новую солнечную крышу для автомобилей. Если система первого поколения была предназначена для гибридных транспортных средств, технология второго поколения принесла полупрозрачную крышу с солнечными фотоэлементами для машин с двигателями внутреннего сгорания. Третье поколение этой технологии обеспечит появление легкой солнечной крыши для полностью электрических транспортных средств.

Энергетические ограничения

Как правило, такие солнечные панели используются только для питания кондиционера, который удерживает внутри автомобиля нужную температуру. Почему так происходит? Неприятный факт заключается в том, что на один квадратный метр приходится максимум один киловатт энергии в виде солнечного света. Таким образом, даже имея солнечные панели с коэффициентом полезного действия 100%, это все, что вы можете получить на такой малой площади. К тому же, фотоэлементы не всегда направлены в направлении солнца, что снижает их эффективность.

Но если сконструировать автомобиль с прицелом на солнечные панели, то можно получить действительно достаточную поверхность для генерации электроэнергии? Благодаря гибким панелям он может даже иметь хороший аэродинамический коэффициент. Например, гоночные автомобили, работающие на солнечной энергии, способны достигать скорости 130 км/ч.

И действительно интересная категория, которая появилась сравнительно недавно — солнечная семейная машина. Это еще один класс транспортных средств для соревнований, который должен вмещать четырех человек, иметь багажник и соответствовать другим критериям, которые необходимы для того, чтобы это авто было полезным на каждый день.

Лидером в этом классе уже много лет является Stella Lux, группа голландских студентов-инженеров, которые называют себя Solar Team Eindhoven. Их разработка достигает максимальной скорости около 120 км/ч и имеет запас хода (в солнечный день) до 950 км, это совершенно замечательная машина с точки зрения производительности.

Как насчет комфорта для пассажиров и водителя?

4 плюшевых сиденья, держатели для чашек, и даже зарядные устройства для мобильных телефонов на панели — вот, что можно увидеть в кабине. 381 отдельный солнечный элемент на крыше постоянно подзаряжают аккумуляторную батарею емкостью 15 кВт-ч, которая обеспечивает необходимую энергию для движения. Команда называет свою разработку "энергетически позитивным" автомобилем, поскольку при нормальных обстоятельствах он вырабатывает больше энергии, чем нужно для движения. Даже в условиях суровой голландской зимы он все равно способен преодолеть 50 км до зарядного устройства.

Причем это не единственный «лимузин» на соревнованиях. Sunswift eVe, построенный командой UNSW Solar Racing, занял последний раз третье место, несмотря на то, что это самый быстрый участник со скоростью 130 км/час. Автомобиль имеет запас хода до 800 км при питании от аккумулятора и солнечных панелей. Это одна из характеристик, где eVe немного отстает от Stella Lux.

Позитивная новость в том, что такое авто еще больше напоминает стандартный семейный седан. И это все с солнечными панелями, которые имеют коэффициент полезного действия всего 21% (хотя это далеко не худшие на сегодня панели). Но здесь существуют хорошие перспективы совершенствования. Например, NASA использует панели с мультислойными элементами, которые способны превысить предел Шокли-Кьюисера и имеют эффективность до 40%.

Вообще, для стандартных однослойных фотоэлементов предел Шокли-Кьюисера составляет 33%, что дает вам представление о возможных перспективах для автомобилей, работающих на солнечной энергии. Если сегодня они способны двигаться на фотопанелях с эффективностью 21%, то в будущем мы можем ожидать появления более доступных, комфортных и мощных солнечных авто.

Сказать честно, эти автомобили уже сегодня выглядят как готовые к продаже. Вы бы купили авто на солнечной энергии? Видите ли вы будущее для электрических транспортных средств, разработанных с фокусом на больших гибких солнечных батареях, но которые также имеют довольно тяжелые аккумуляторы, чтобы двигаться, когда солнце исчезнет? Кажется у этого подхода нет никаких недостатков.

Таким образом, транспортные средства не будут просто пассивно потребляют энергию, но также смогут эффективно ее генерировать. Это поможет превратить их из потребителей энергии на производителей.