Солнцемобили — вдогонку за солнцем
Идея передвижения на транспортных средствах, использующих солнечную энергию, очень заманчива. Ведь такой электромобиль имеет только солнечные батареи, электромотор и аккумулятор для сохранения выработанной электроэнергии. Ломаться практически нечему! Главное препятствие на пути их широкого распространения – отсутствие эффективных солнечных элементов. И хотя в лабораторных условиях удается достичь КПД в 40%, эффективность лучших коммерчески выпускаемых элементов не превышает 22 %. Кроме того, около 90% всех солнечных модулей изготавливаются из кремния, а его производство экологически небезопасно.Практические конструкции «солнцемобилей»
Внешне все электромобили, питающиеся от солнечных элементов, похожи. Большинство из них выполнены по одной схеме: напоминающий крыло плоский корпус, практически весь покрытый солнечными панелями, каплевидная обтекаемая кабина, три колеса, закрытые обтекателями. Заднее колесо — ведущее, со встроенным в ступицу электромотором. Такая концепция позволяет улучшить аэродинамику и уменьшить вес.
Tokai Challenger 2Победитель гонок 2011 года World Solar Challenge японский солнцемобиль Tokai Challenger 2 полностью соответствует этой концепции. Он представляет цельную трёхколёсную конструкцию с небольшой кабиной в задней части и плоским кузовом, покрытым фотоэлектрическими панелями. Общая площадь солнечных батарей составляет 6 кв.м. КПД батареи 22%, выходная мощность 1,32 кВт. Излишки энергии запасаются в литий-ионном аккумуляторе мощностью 5 кВт*ч и весом 21 кг. Максимальная скорость солнцемобиля — 160 км/ч, а среднее значение 90 км/ч. При габаритах 4,9*1,59*0,88 масса электромобиля составляет всего 140 кг.
Nuna 7Солнцемобиль Nuna7, созданный голландской командой Nuon Solar Team, также относится к лучшим достижениям в своем классе. Но он, в отличие от предшественника Nuna 6, имеет четыре колеса, а не три (из-за изменений в правилах проведения соревнований). В гонках World Solar Challenge 2013 Nuna7 стал победителем, показав среднюю скорость 90,71 км/ч. Габаритные размеры: длина 4,5 метра, ширина 1,8 метра, высота 1,12 метра при весе 150 кг. Доводка формы кузова производилась в аэродинамической трубе, в ходе которой удалось снизить сопротивление воздушному потоку на 10 %. Общая площадь солнечных элементов составляет 6 кв.метров. Источником питания служит литий-ионная батарея емкостью 5,3 Квт*ч весом 21 кг.
SolarTaxiНесколько отличается от общей концепции солнцемобиль SolarTaxi. Он также представляет собой трицикл, собранный на трубчатой раме, обклеенной кузовными панелями. Но, в отличие, от собратьев, он двухместный. Рулевое колесо и педали сделаны передвижными, так что машина может быстро превращаться из лево- в праворульную. А самое главное отличие – в размещении батарей. Так как габариты машинки малы, что не позволяло разместить достаточное количество солнечных элементов, было принято решение разместить солнечную батарею на прицепе. Таким образом, площадь батареи довели до 6 кв. метров, значительно увеличив дальность хода. Вместе с прицепом SolarTaxi весит 750 кг.
Солнечные батареи питают 20-сильный электромотор, который способен разогнать машину до 90 км/ч. Полученная энергия запасается в натрий-никель-хлоридных аккумуляторах. Такие батареи могут заряжаться от бытовой электросети за 30 минут до половины емкости, а на полную зарядку необходимо от 6 до 8 часов. Кроме того, они намного дешевле литий-ионных и легко утилизируются. При скорости 50 км/ч энергии солнечных и аккумуляторных батарей хватит на 350 км пробега. Без прицепа и с одной полностью заряженной АКБ солнцемобиль может проехать до 200 км. Минимальный же пробег на солнечных батареях при езде в солнечную погоду составляет 100 км. Швейцарский энтузиаст солнцемобилей Луи Палмер совершил в 2007 году кругосветное путешествие на SolarTaxi протяженностью 57000 км. За все время пути с автомобилем случились только две поломки.
Helia солнечный автомобиль из Великобритании
Helia — это солнечный автомобиль, разработанный студентами Кембриджского университета. Он настолько эффективен, что может проехать 900 километров без подзарядки. Это потому, что он использует только одну десятую часть энергии, которую используют классические электромобили.
Helia был построен группой из примерно 25 студентов, которые входят в команду Eco Racing Team (CUER) Кембриджского университета, команды по гоночным автомобилям на солнечных батареях. Helia была нацелена на максимальную эффективность, и ей это удалось: солнечная машина потребляет так мало энергии, что может проехать 900 километров со скоростью 80 километров в час. И только с батареей 28 кВт*ч и без использования дополнительной энергии от солнечных батарей на крыше. Это возможно, потому что Helia требуется только 2500 ватт-часов электричества на 80 километров.
Почему Helia эффективнее других электромобилей
Что делает солнечный автомобиль Helia таким эффективным? Во-первых, он очень легкий, весит всего 550 кг. Его футуристическая каплевидная форма очень аэродинамична, а используемые шины Bridgestone имеют очень низкое сопротивление качению и довольно узкие. Установленные солнечные модули из углеродного волокна, занимающие в общей сложности 5 квадратных метров, очень мощные.
Что касается аккумуляторов, разработчики полагаются на производителя Danecca, который размещает элементы более плотно, чем обычно в большинстве аккумуляторов для серийных автомобилей. Это увеличивает плотность энергии, батареи занимают меньше места в автомобиле. Кроме того, для охлаждения аккумулятора требуется меньше места — так как автомобиль уже спроектирован так, чтобы быть очень энергоэффективным, аккумулятор не нужно выдвигать до предела.
Несмотря на то, что Helia легкий, автомобиль все еще безопасен для пассажиров. Корпус изготовлен из углеродного волокна, каркас из стали. Ветровое стекло из акрилового стекла и боковые окна из поликарбонатного стекла также способствуют повышению безопасности.
Даже если автомобиль Helia Solar имеет 4 сиденья, 5 дверей и 1000 литров в багажнике, он все еще остается демонстрационным автомобилем и не предназначен для серийного производства. Он должен показать только то, что сегодня достигли электромобили. Helia Solar показывает, какие запасы хода сейчас возможны для электромобилей. опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet
СОЛНЕЧНАЯ МАШИНА — ЧТО ТАКОЕ? КТО ТАКОЙ?
В недрах земли скрыты запасы каменного угля, нефти, горючего газа. Этих запасов хватит ещё на сто—двести лет. Есть залежи радиоактивных металлов — урана и тория — «горючего» для атомных элeктpoqтaнций. Их запасы огромны, хватит на тысячи лет. Но, оказывается, золотые лучи Солнца каждый год приносят на нашу планету больше энергии, чем скрыто во всех запасах атомного «горючего»!
Нельзя ли использовать эту огромную энергию? Нельзя ли заставить её водить поезда и корабли, двигать станки на заводах и тракторы на полях, давать электрический ток?
Нужно попробовать. Соорудим паровой котёл (но только без топки, куда подбрасывают уголь) и поставим вокруг большие зеркала. Они будут собирать солнечные лучи и отражать на котёл. Зеркала поставим на тележки, тележки — на рельсы, проложенные вокруг котла. А автоматы будут следить за положением Солнца и заставлять тележки двигаться так, чтобы «зайчики» всё время попадали на котёл.
«Солнечная машина» заработала, пар пошёл в турбину, она завертелась. Но… наступил вечер, солнце скрылось. А на следующее утро полил дождь. Потом наступила осень, за нею — зима, и «солнечная машина» совсем отказалась работать.
Когда учёные подсчитали, во что обойдётся такая «солнечная машина» и сколько она наработает за год, оказалось, что даже в самых жарких странах всё-таки дешевле получать пар для турбин электростанций, обогревая котёл углем, торфом, даже дровами.
Но Солнце вполне в состоянии (и это будет очень выгодно!) нагревать воду для всяких домашних нужд: для ванн и душей, для мытья посуды и даже для центрального отопления. В тех местах, где зима очень короткая и не очень холодная, можно за лето нагреть, собрать и хранить в подземных хранилищах столько горячей воды, что её хватит для обогрева квартир даже в таком большом городе, как Тбилиси.
Так что же, неужели не будет «солнечной машины», с помощью которой мы получим электроэнергию? Нет, она будет, но только другая. И поможет нам в этом деле ПОЛУПРОВОДНИК. Есть полупроводники, которые вырабатывают электрический ток, когда на них падает солнечный луч. Они называются фотоэлементами.
Научились делать большие фотоэлементы, целые солнечные батареи. Пока светит солнце, каждый квадратный метр такой батареи даёт столько энергии, что можно зажечь стоваттную лампу! Плохо только, что полупроводники для солнечных батарей нужны очень чистые. Примеси допускаются в миллионных долях! Такая очистка обходится пока страшно дорого. Так что сегодня солнечная батарея— это ещё роскошь. Её ставят, например, на искусственный спутник Земли, потому что энергию в космосе взять больше неоткуда. Солнце освещает спутник, и по всему миру летит сигнал: би-ип! би-ип! Он поёт не только о первых шагах в завоевании космического пространства. Он поёт и о первых победах на пути создания «солнечной машины»!
«Солнце в проводах» Б. Б. Борисова и Н. И. Пятновой. Это рассказы о чудесных превращениях солнечного луча.
Автомобили на солнечных батареях: технологично, но непрактично
«Lightyear One» – туманное будущее новых электромобилей
Практически серийный прототип автомобиля на солнечных батареях. Будет ли он ездить по обычным дорогам уже через год?
Высокие, передовые, «зеленые» технологии. Человечество давно мечтает о том, чтобы брать энергию из воздуха. В современном мире, в принципе, это уже возможно, притом в том количестве, которое способно не только питать калькуляторы и беспроводные клавиатуры на солнечных батареях, но даже автомобили и целые дома.
Компания «Lightyear One» из Нидерландов как раз занимается средствами передвижения, работающими от солнечной энергии, так называемыми «солнцемобилями». На сегодня был создан предпродажный прототип подобного легкового автомобиля, способного заряжаться от энергии Солнца. Автомобиль действительно привлекает внимание своими необычными характеристиками.
Электрокар оснащен четырьмя двигателями, установленными непосредственно в колесных ступицах, по одному на колесо. Предположительное время разгона до 100 км/ч составляет 10 с небольшим секунд. Также электрокар, по информации с официального сайта проекта, «обладает улучшенным вектором крутящего момента» и заявленным диапазоном в целых 724 км на одной зарядке!
В хайтек-компании Lightyear утверждают, что солнечные панели, применяемые по всей площади автомобиля (на 5 квадратных метрах) – на капоте, крыше и заднем стекле, – обеспечивают на 20 процентов больше энергии, чем обычные солнечные элементы. Вроде как, для проекта были разработаны специальные технологичные солнечные панели повышенной чувствительности к фотонам света или что-то вроде того. Ну вы понимаете, обычный маркетинговый «треп». Хотя, может быть, именно сейчас все будет серьезно, как никогда?
Компания безапелляционно утверждает, что автомобиль, по сути, полагается на солнечную зарядку. Вот:
Выдержка с сайта, в разделе «поговорим о солнечной зарядке». Предполагается, что их солнечные панели дадут вам «независимость от зарядных станций», так что вы «сможете свободно путешествовать по миру». Также:
Используя собственные подсчеты, компания Lightyear рассказывает о том, сколько заряда обеспечивают ее солнечные панели. Итак, энергией света обеспечивается до 12 км/ч скорости движения автомобиля. Что это значит для реальной эксплуатации в жизни?
Если мы возьмем пробег в 20 000 км ежегодно, то есть 1666 часов зарядки при заявленной скорости заряда, плюс 12 км за час при зарядке от Солнца, это означает, что для максимального использования солнечного света вам нужно оставлять автомобиль на подзарядке до 138 дней, при условии, что у вас гарантированно будет 12 часов прямого солнечного света ежедневно. Да, машина должна будет заряжаться дольше, чем на ней можно будет ездить, если пользоваться только энергией нашего светила!
Впрочем, нидерландская Hi-Tech-компания даже этого не отрицает: владелец машины может, проехав, скажем, 20 километров до работы утром, спустя 8 часов получить дополнительные 90 км хода без подключения к электросети. Но это, повторимся, только в идеальную погоду и днем. Ночью Солнце напрямую на Землю не отправляет свои теплые лучи с фотонами…
В общем, очередная, безусловно, технологичная, но крайне непрактичная штуковина получается. Тем более в северных широтах ее не поэксплуатируешь, с нашими-то темными зимами…
Солнечный транспорт
В последнее десятилетие такой неисчерпаемый источник энергии, как солнечный свет, все больше и больше привлекает внимание мирового сообщества. Применение солнечной энергии для движение транспорта является перспективным направлением в сфере развития транспортных технологий.
К группе солнечного транспорта относятся все наземные, водные и воздушные виды транспортных средств, которые для передвижения используют энергию солнца. Такие машины, как правило, комплектуются солнечными батареями, фотоэлементы которых преобразуют видимый солнечный свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в
электрическую энергию, которая в последующем используется для питания их электродвигателей.
Несмотря на то, что использование солнечных батарей в качестве энергетических элементов транспортных средств является довольно перспективным, существуют группа факторов, негативно влияющих на скорость развития и внедрения солнечных технологий в мировую инфраструктуру. В то время, когда применение солнечных батарей обеспечивает высокую эффективность работы электрических транспортных средств в ясную, солнечную погоду, в вечернее и ночное время, а также в дни сумрачной погоды, использование данных фотоэлектрических элементов совершенно не практично. Выходя из этого, в большинстве современных видов электрического транспорта более целесообразно использовать солнечные батареи исключительно в качестве дополнительных элементов питания электродвигателей, наряду со стандартными аккумуляторными батареями.
Хотя солнечный свет можно использовать совершенно бесплатно, создание солнечных панельных элементов обходиться довольно дорого. К тому же, 90 процентов солнечных панелей изготавливается из кремния, что делает их производство экологически небезопасным. Этот фактор является одной из главных причин торможения быстрого развития в мире солнечных транспортных технологий.
Срок службы солнечных модулей составляет около 30 лет. Производители традиционных солнечных панелей, как правило, предоставляют 10-летнюю гарантию на свою продукцию. Однако, загвоздка эффективного использования данных элементов в электротранспорте заключается в том, что большая часть фотоэлектрических панелей предназначена для стационарной установки, и не способна противостоять вибрациям. Кроме того, солнечные батареи довольно габаритные и значительно утяжеляют конструкцию транспортного средства.
КПД большей часть солнечных элементов составляет 10 %, и только некоторых – 15 %. Поэтому, солнцемобили смогут конкурировать с бензиновыми автомобилями только после выпуска более совершенных и менее дорогих солнечных батарей с КПД не ниже 50 %.
Принцип работы солнечных батарей, используемых в солнечных транспортных средствах, заключается в производстве постоянного тока при попадании солнечного светового излучения на их кремниевые пластины. При конструирование массива солнечных батарей используют десятки таких пластин, поскольку единичная кремниевая пластина не способна производить значительных токов. Логично, что суммарная мощность солнечных батарей зависит от общего количества используемых в ней кремниевых пластин и площади создаваемой ими поверхности. Производительность работы солнечных батарей прямо зависит от интенсивности излучения солнца и угла размещения солнечных модулей.
Вырабатываемый солнечными батареями электрическая энергия накапливается в дневное время в дополнительных, установленных в транспортном средстве, аккумуляторах, и в последующем используется в целях его перемещения.
Применение фотоэлектрических элементов позволяют существенно повысить запас хода электрического транспорта без подзарядки его тяговых аккумуляторов от электросети.
Типы солнечных транспортных средств
Солнечные автомобили (электромобили на солнечных батареях)
В солнечных автомобилях применяются фотоэлектрические элементы для преобразования солнечной энергии в электричество, которое в последующем питает электрический двигатель. Как правило, солнечные автомобили передвигаются благодаря солнечному свету днем, и в ночное время используют энергию стандартных аккумуляторных батарей.
Конструкция солнечных автомобилей отличается от традиционной. Практически весь их внешний корпус покрыт солнечными панелями. Поскольку солнечные панели довольно габаритные, производители данных транспортных средств делают все возможное для улучшения аэродинамики и уменьшения общей массы солнцемобилей. Большинство практических моделей солнечных автомобилей рассчитаны для перевозки одного или двух пассажиров.
Первая модель солнечного автомобиля, разработанная Уильямом Кообом, была представлена на международной выставке в Чикаго ещё в 1955 году. Создатель данного транспортного средства уверял всех, что солнцемобили ждет светлое будущее, и в скором времени ими будут насыщены все мировые автомагистрали. Казалось, Кооб бы прав, но почему-то все сложилось не так, как предполагалось… Финансирование проекта развития солнечных автомобилей было закрыто под воздействием крупной автомобилестроительной компании «Ford». И только в 80-х гг., когда мировая общественность реально обеспокоилась состоянием экологии, к идеи производства солнечных автомобилей вновь возвратились.
Первый серийный солнцемобиль Venturi Astrolab был выпущен в 2006 году. Модель оснастили асинхронным электрическим двигателем, мощностью в 16 кВт и крутящим моментов 50 Нм, 7 кВт∙ч никель-металл-гибридным акумулятором и 600 Вт панельной солнечной батареей.
Солнечные батареи
Как уже говорилось ранее, солнечные батареи могут состоять из десятков фотоэлектрических элементов, способных преобразовывать солнечный свет в электричество. С отдельных фотоэлементов формируют модули, при размещении которые вместе образуется массив солнечной панели. Большие массивы солнечных панелей способны производить более 2 кВт электроэнергии.
Размещение солнечных батарей в солнцемобилях может быть:
- горизонтальным. Это наиболее распространенный тип рассположения солнечных панелей в солнцемобилях. Как правило, они интегрированы в данных транспортных средствах в виде свободного навеса.
- вертикальным. Такое расположение массива фотоэлектрических элементов встречается намного реже горизонтального. Обычно, размещение такого плана свойственно транспортным средствам, которые для обеспечения своей работы помимо солнечной энергии используют энергию ветра.
- с регулируемым наклоном.
- интегрированным по всей внешней поверхности транспортного средства. В некоторых видах автомобилей производители покрывают фотоэлектрическими элементами каждый сантиметр внешней корпусной конструкции, при этом одни фотоэлементы всегда находятся под воздействием солнца, а другие — в тени.
- удаленным
Типичный солнцемобиль может проехать около 400 км на энергии, выработанной на протяжении дня солнечной батареей. Рекордсменом по скоротным характеристикам среди солнечных автомобилей является модель Sunswift IV, которая была разработана группой студентов Университета Нового Южного Уэльса. Данный солнцемобиль способен разгоняться до 88,8 км/ч. Рекордные показатели скорости проекта Sunswift IV были зафиксированы и занесены в Книгу рекордов Гиннеса 7 января 2011 года, а самим студентам-создателям был вручен сертификат, подтверждающий уникальность их разработки. Мощность солнечной панели, установленной на автомобиле, составляла 1200 Вт, что равно потребляемой мощности обычного фена для сушки волос.
Солнцемобиль Sunswift IV побил рекорд скорости, ранее установленный автомобилем Sunraycer компании General Motors.
Солнечные автобусы
Солнечными являются электрические автобусы, двигатели которых в значительной степени питаются от солнечных панелей, установленных на крыше. Применения в автобусах солнечных панелей позволяет уменьшить уровень потребнения энергии и продлить жизненный цикл их тяговых аккумуляторных батарей.
Солнечные автобусы не имеют ничего общего с обычными автобусами, в которых солнечные элементы используются для обеспечения дополнительного питания транспортных аксессуаров (системы отопления, кондиционера и т.д.). Такая дополнительная комплектация автобусов на сегодняшний день наиболее расспространена.
Солнечные велосипеды и мотоциклы
Мало кому известно, что первыми транспортными средствами, которые начали оснащать солнечными элементами, были электрические велосипеды, при чем, в большинстве разработок применялись трехколесные конструкции велосипедов. Солнечные фотоэлементы устанавливали в данных транспортных средствах в виде навесной, довольно габаритной крыши, небольшой панели в задней, багажной части, в прикрепляемом к трициклу прицепе, или же по всей внешней поверхности обтекаемой крыши (последняя комплектация характерна только для закрытых моделей). Немного позже была создана модель солнечного велосипеда с портативной складной солнечной панелью, с помощью которой можно было заряжать тяговые аккумуляторы во время стоянок.
Солнечные велосипеды представляют собой гибриды электрических моделей, в них наряду с традиционным электрооборудованием велосипедов используются солнечные панельные элементы. Солнечные батареи, преобразующие световой поток в электроэнергии, обеспечивают подзарядку тяговых аккумуляторов как во время движения, так и на стоянках. Аналогичная система подзарядки от солнечного света применяется и в солнечных мотоциклах.
Первый полностью солнечный велосипед, способный передвигать исключительно за счет солнечных лучей, был разработан в 2006 году канадцем Питером Сандлером. Изобретение получило название E-V Sunny Bicycle. В данной модели солнечные батареи были интегрированы в колеса. Вырабатываемая солнечными батареями энергия позволяла велосипеду разгоняться до 30 км/ч.
Использование солнечных элементов в железнодорожном, водном транспорте
В настоящее время ряд стран практикует установку систем солнечных батарей вдоль определенных электрофицированных участков железной дороги. Тоннели из солнечных батарей обеспечивают электроэнергией поезда, проносящиеся мимо даже на сверхскоростях. Такие солнечные установки способны производить тысячи мегаватт-часов электроэнергии. Подобный тоннель из солнечных батарей длиной в 3,4 км успешно функционируют, к примеру, между Парижем и Амстердамом.
Солнечными панелями снабжают также и сами поезда. Ярким примером является курсирующий в Индии локомотив под названием «Королева Гималаев» между станциями Калка и Шимла. Этот поезд оснащен 100 Вт солнечными панелями, позволяющими ему ездить на одной подзарядке около двух суток.
Донедавна солнечные лодки ограничивались лишь реками и каналами, но в 2007 году, солнечная лодка «Sun 21» совершила первый экспериментальный длительный рейс. Она пересекла Атлантический океан всего за 29 дней, благодаря чему попала в Книгу рекордов Гиннеса за совершение самого быстрого в мире трансатлантического перехода, только благодаря солнечной энергии. Солнечная лодка была оснащена солнечными батареями, энергия которых позволяла двигаться с стабильной скоростью 10-12 км/ч круглосуточно.
В мае 2012 года завершилось кругосветное путешествие солнечного катера Turanor PlanetSolar. Солнечное судно, длиной в 30 метров, и шириной – 15,2 метра, вышло из порта Монако в сентябре 2010 года. Это первое кругосветное путешествие, совершенное исключительно на солнечной энергии. Turanor PlanetSolar – крупнейшее водное транспортное средство из когда-либо построенных.
Воздушные транспортные средства
Инженеры всего мира работают над созданием воздушных транспортных средств, оснащенных солнечными батареями. На сегодняшний день среди солнечного воздушного транспорта наиболее распространены солнечные и гибридные дирижабли.
Особый интерес представляют разработка беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Солнечная энергия могла бы позволить им оставаться в воздухе даже в течении нескольких месяцев. Такие воздушные транспортные средства могли бы решать некоторые задачи, аналогичные спутниковым.
Первый успешный экспериментальный 48 часовый полет солнечного беспилотника был совершен в сентябре 2007 года.
В 2010 году в Швейцарии солнечный самолет совершил 26-часовый испытательный полет, который начался в 7 утра 8 июля и закончился в 9 утра следующего дня. Самолет вначале поднялся на высоту около 8500 метров, и в течении вечера опустился на высоту 1500 метра, где и остался на всю ночь. Спустя всего 15 дней, 23 июля 2010 года британская оборонная компания QinetiQ организовала експериментальный полет своей модели солнечного сверхлегкого беспилотного летательного апарата Zephyr-6. Этот полет стал рекордным — беспилотный летательный аппарат, весом в 30 кг, провел в воздухе больше двух недель (336 часов), летая в небе Аризоны.
Солнечная энергия для космических аппаратов
Солнечная энергия часто используется в питании спутников и космических аппаратов, функционирующих внутри солнечной системы, поскольку она может служить энергетическим источником в течении довольно длительного периода времени без избытка массы топлива.
Спутники имеют на своем борту несколько радиопередатчиков, которым необходимо работать в постоянном режиме. Солнечная энергия, как правило, не используется для регулировки положения спутника, однако, применяется для поддержания процесса подачи топлива.
© Сергей Вольтер 2013
Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.
Автомобиль на солнечных батареях
Бушующий в мире энергетический кризис вдвойне неприятен автомобилистам: кроме резкого повышения цен на услуги автосервиса, ещё возрастают и затраты на горючее. Естественно, что в этом случае есть смысл изучить возможность приобретения/переделки автомобиля, который бы двигался при помощи возобновляемых (альтернативных) источников энергии, в том числе – и энергии Солнца.
История и прогресс в развитии «солнцемобилей»
Первый автомобиль на солнечных батареях, который преодолел более-менее значительное расстояние — это машина датчанина Х. Толструпа, с помощью которой изобретателю в 1982 году удалось пересечь Австралию. Правда, сейчас достигнутая им скорость передвижения в 20 км/ч кажется смешной. Поэтому представленный в начале ХХI века автомобиль «Dream» уже развивал скорость в 135 км/ч. Вроде бы, прогресс есть, да ещё какой. Но…
рис. 1
Движется автомобиль на солнечных батареях благодаря наличию фотопреобразователей. Они отвечают за процесс накопления солнечной энергии, которая затем приводит в движение двигатель. И вот тут-то возникают проблемы:
- коэффициент полезного действия фотоэлементов не превышает 12%;
- лёгкие бесколлекторные или низкооборотистые двигатели (встраиваемые прямо в ведущие колёса) наличествуют только в опытных образцах, и их производство не поставлено на поток. Что и понятно, учитывая небольшой спрос на такие двигатели;
- вес автомобиля, от которого будет зависеть его энергоэффективность, невозможно постоянно снижать, поскольку рано или поздно это неблагоприятно скажется на прочности и безопасности машины. Карбоновые же кузова очень дороги;
- шины «солнцемобиля» должны иметь минимальное значение коэффициента трения качения, и при этом обладать достаточным сцеплением с дорожным покрытием. Фирмой Michelin уже освоен выпуск таких шин (модель Radial X ), но о массовом их производстве речь тоже пока не идёт.
Единственное, в чём преуспели энтузиасты строительства автомобилей на солнечных батареях – так это в дизайне кузова. С помощью 3D-моделирования и последующей продувке готового образца в аэродинамической трубе обтекаемость машины практически достигает максимума нынешних технических возможностей. Возможно, поэтому лучшие образцы «солнцемобилей» имеют весьма необычные формы и очертания (см. рис.1).
Существующие конструкции автомобилей на солнечных батареях
Производством опытных экземпляров подобных машин занимаются такие гиганты автомобилестроения, как BMW, Toyota, Mercedes, а также французская фирма Venturi, швейцарская компания Green GT и др.
Разработки идут по двум направлениям:
- создание смешанной конструкции автомобиля на солнечных батареях, который в пасмурную погоду мог бы подзаряжаться от электросети, и работать как простой электромобиль;
- создание транспортного средства, в котором бы энергия Солнца использовалась для некоторых вспомогательных потребностей: например, для функционирования навигационной системы, либо кондиционера машины.
Как видим, вопрос о создании «чистого» автомобиля, работающего исключительно на солнечной энергии, пока на повестке дня не стоит. Между тем, экспериментальные конструкции таких машин уже испытаны и предлагаются для продажи весьма состоятельным автолюбителям, которым уже поднадоели традиционные конструкции.
Наиболее удачными технологическими решениями автомобиля на солнечных батареях считаются:
— «Astrolab» (см. рис.2) от фирмы Venturi – максимальная скорость 120 км/ч, запас хода по шоссе 110 км, площадь панели с фотопреобразователями 3,6 м2, цена – 92000 евро;
рис. 2
— «Sunswift eVe» (см. рис.3) – совместное детище австралийских компаний Bilstein и Ohlins. Машина разгоняется до скорости 75 км/ч, при запасе хода в 300 км. О цене не сообщается.
рис. 3
Можно ли переделать имеющийся автомобиль в «солнцемобиль»?
Китайский студент Zhu Zhen Lin, студент West Virginia University (США) сумел переделать в автомобиль на солнечных батареях обычную серийную автомашину (см. рис.4). Автомобиль имеет запас хода до 70 км, при максимальной скорости около 40 км/ч.
Солнечные батареи автомобиля состоят из 22 фотоэлектрических преобразователей, установленных на крыше, по бокам и на капоте машины. Особо эстетичной данную конструкцию назвать, конечно, нельзя, но необходимая функциональность в условиях передвижения по городским улицам у такого автомобиля есть. И главное – на всё переоборудование китайский студент затратил всего $ 2400.
рис. 4
Таким образом, перспективы у автомобилей, использующих солнечную энергию, имеются. Наилучшим способом они смогут быть реализованы в качестве комбинированного движителя, который не будет зависеть от погоды и атмосферных условий.
Автомобиль на солнечных батареях — 14 Декабря 2014 — АвтоБлог
Автомобили на солнечных батареях, как мы видим из самого названия, это автомобили которые для передвижения используют солнечную энергию.
Данный тип автомобилей появился не вчера и даже не позавчера, как думают многие. Первый автомобиль на солнечных батареях был представлен на показ еще в 1955 году.
Этот автомобиль на солнечных батареях был не большого размера и передвигался без водителя, с помощью дистанционного управления.
Принцип работы такого автомобиля, не смотря на его фантастическое название, довольно прост.
Солнечные батареи, преобразовывая энергию солнечного света в электрическую энергию, заряжают аккумуляторные батареи. Те, в свою очередь, с помощью электродвигателя приводят в движение колеса автомобиля. Не надо думаю говорить, что ночью автомобили на солнечных батареях передвигаются за счет батарей, а днем за счет энергии солнца.
Первое серьезное испытание автомобиль на солнечных батареях получил в 1982 году, когда инженер-изобретатель Ханс Толструп на своем детище «Quiet Achiever» проехал поперек Австралию, при этом средняя скорость его солнцемобиля была 20 км/ч.
С тех пор на автомобили на солнечных батареях обратили серьезное внимание и другие инженеры энтузиасты, которые начали создавать еще более совершенные модели.
И как результат, в 1996 году в ходе четвертой Международной ралли автомобилей на солнечных батареях (первая была проведена в 1987 году), солнцемобиль «Dream» развил скорость в 90 км/час, а на некоторых хороших участках пути его скорость достигала 135 км/час. Расстояние, которое преодолел данный солнцемобиль, 3000 км.
Хочется отметить, что такие соревнования между автомобилями на солнечных батареях в Австралии проходят каждый год. Участок пути в те же 3000 км проходит между городами Дарвин и Аделаиды.
В среднем данные соревнования занимают около одной недели, на которых автомобили на солнечных батареях не только удивляют всех своим интересным дизайном, но и все лучшими эксплуатационными качествами.
Следует понимать, что чем легче такой автомобиль, и чем совершение у него солнечные батареи, аккумуляторы и электродвигатель, тем лучше его будут технические характеристики.
Поэтому современные автомобили на солнечных батареях это высокотехнологические устройства, в которые внедрены все последние достижения науки в области физики, химии, механики и других наук.
Образец авто на солнечном ходу имеет кругом одни плюсы и положительные моменты.
Отличия от обычных машин поражают своей широтой:
§ неограниченный запас хода, благодаря накоплению энергии в течение светового дня,
§ отсутствие необходимости в заправочных станциях,
§ огромный ресурс солнечных модулей,
§ отсутствие вредных отработанных газов или других выделяемых элементов,
§ абсолютная бесплатность, никто не будет платить за солнечный свет.
Но все же, как бы не хвалили данные автомобили, они еще очень не совершенны. И проблема лежит не только в наличии ясной погоды.
К сожалению, наука в этой области еще не достигла желаемых результатов. Солнечные батареи на автомобилях еще не совершенные, их КПД в хорошую погоду составляет всего 15%, не говоря уже про пасмурную погоду. Для сравнения, КПД двигателя работающего на бензине равно 45%.
Так же автомобили на солнечных батареях обладают очень малой мощностью. Обычно это 1 л.с. при общей площади солнечной батареи 2 кв.м.
Помощью в будущей конкуренции служат постоянные разработки новых материалов, применяемых в батареях. Например, последние разработки позволяют не устанавливать плоские солнечные батареи на крышу авто, и уничтожать дизайнерские изыски автогигантов. Уже разработаны батареи, которые могут использоваться в качестве тонировки на автомобилях, то есть быть незаметными для обывателя.
Поверхность остекления в авто немаленькая, приплюсовав поверхность всего кузова, который может быть обтянут гибкими солнечными панелями, можно добиться площади вполне достаточной для выработки необходимого количества солнечной энергии, чтобы автомобиль на батареях передвигался на любые расстояния, а владелец не задумывался о его подзарядке.
Минусом таких гибких модулей является низкий КПД. Но как показывает опыт прошлых разработок в солнечной энергетике – повышение производительности всего лишь вопрос времени. Опираясь на исторические данные, можно быть уверенным в том, что через некоторое время, производительность солнечных батарей для электромобилей выйдет на необходимый уровень, и позволит создавать мощные и надежные автомобили для массового использования.
Какие бывают солнечные автомобили?
Автомобили на солнечной энергии сильно выделяются из привычного образа. Их дизайн чаще всего напоминает некие фантастические аппараты будущего, а не вполне реальные, работающие машины. Объясняется это не столько фантазией разработчиков, сколько практической необходимостью. Ведь для полноценной работы такого автомобиля нужно достаточно много солнечных батарей, поэтому площадь покрытия приходится увеличивать.
Stella — семейный солнцемобиль из Нидерландов
В Голландии (Технический Университет им.Эйндховена) создали концепт, который вполне может претендовать на звание «первого в мире семейного автомобиля на солнечной энергии». Прототип получил название Stella и вмещает четырех человек. Причем не просто вмещает, но и позволяет им вполне комфортно разместиться в салоне. Более того, в автомобиле предусмотрен и вполне вместительный багажник. Кузов «Стеллы» изготовлен из углеволокон и алюминия, поэтому вес концепта – всего 380кг при длине 4,5м и ширине 1,65м.
На крыше автомобиля установлены гибкие высокопроизводительные панели, а управление осуществляется при помощи «умного руля» и сенсорного экрана (вместо привычных кнопок). Максимальная скорость «Стеллы» — 110 км/ч, а в темноте при полностью заряженных батареях она может пройти 600 км. Кстати, в 2013г. Stella достаточно успешно участвовала в World Solar Challenge.
Гоночные технологии для широких масс
Компания Venturi выпустила на рынок солнечный автомобиль Astrolab. Причем это не просто концепт-разработка, это полноценная коммерческая модель, которую может приобрести любой желающий. Рассчитана она на двух пассажиров. Технических же характеристик машины, созданной на базе гоночных болидов Формулы-1, вполне достаточно для комфортной повседневной езды.
Мощность асинхронного мотора – 16 кВт, максимальная скорость – 110-120км/ч, вес самого автомобиля – всего 300 кг.
Конечно же, на современном этапе развития автомобилей на солнечных батареях, нельзя на полном серьезе относиться к данному типу автомобилей, как альтернативному средству передвижения, тем более, что стоимость таких автомобилей варьирует в пределах 25 тыс. ЕВРО. Скорее всего, это игрушки для богатых, чем автомобили для повседневного использования.
Но наука не стоит на месте, ведь более 100 лет назад первые автомобили, который появился на дорогах, тоже вызвали недоумение и не понимание, а теперь это технологические шедевры, без которых жизнь на земле просто бы остановилась.
Кто знает, пройдет еще каких-то лет 50, а может быть и меньше и без автомобилей на солнечных батареях человечество тоже уже не сможет жить. Поживем, увидим.
Источники:
http://www.windsolardiy.com/fabrichnie-solnechnie-batarei/printsip-raboti-solnechnich-batarey.html
http://electroandi.ru/alternativnaya-energetika/solnechnye-batarei.html
Автомобиль на солнечной батареях.