Автомобиль на солнечных батареях: миф или реальность?

Дата публикации: 26 мая 2020

Идея создания автомобилей на солнечных батареях возникла еще в середине прошлого века в США, но в то время отсутствовали технологии, которые позволяли бы это реализовать. Только в начале 90-х годов ученым удалось создать солнечную батарею подходящей мощности, и работы в этом направлении были возобновлены. Сегодня производители активно разрабатывают проекты автомобилей, работающих на энергии солнца. С обзором самых известных машин вы сможете ознакомиться далее.

Обзор автомобилей на солнечных батареях

Как это работает?

Солнечный автомобиль использует для передвижения не привычный двигатель внутреннего сгорания, а электродвигатель, питающийся от аккумуляторов.

Первые автомобили на солнечных батареях были сконструированы в США, в середине прошлого века. Сама идея была чрезвычайно заманчивой, особенно, если учесть обилие солнечных дней в большинстве американских штатов. Проблемой стало отсутствие достаточно мощных АКБ, что на тот момент не позволило развивать создание солнцемобиля. Новые попытки изготовления авто на солнечных батареях датируются девяностыми годами прошлого века, когда появились более эффективные аккумуляторы. Необходимо понимать, какова была цель разработки солнечных автомобилей.

Основная причина — топливный кризис, начавшийся в связи с увеличением количества автомобилей. Рост цен на горючее, загрязнение окружающей среды и прочие отрицательные моменты вынудили инженеров искать альтернативные виды конструкции машин. Солнечные автомобили являются обычным средством передвижения, хотя широкого распространения они пока не получили.

Для того, чтобы понять, что такое солнечный автомобиль, надо рассмотреть его конструкцию. Прежде всего, рассмотрим, какой источник энергии используется в солнечных автомобилях. Это солнечный свет, падающий на крышу автомобиля, на которой размещены фотоэлектрические элементы — солнечные батареи.

Они преобразуют свет в электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях и расходуется на питание бесколлекторного электродвигателя. Управляет работой системы контроллер, который следит за режимом зарядки аккумуляторов, переключает их при необходимости и выполняет другие функции.

Немного истории

Первый гелиомобиль был сконструирован ещё в 1982 году. Ханс Толструп – создатель агрегата под названием «Тихий рекордсмен» – пересёк на своём детище Австралию с максимальной скоростью 20 км/ч.

Идея автомобиля, питающегося энергией солнца, вызвала одобрение. Гелиомобиль привлёк к себе внимание. За этим последовал ряд попыток сконструировать более мощную и совершенную «солнечную машину».

Спустя 14 лет, скорость авто на солнечных батареях достигла отметки в 90 км/ч. Этот рекорд был поставлен гелиомобилем Dream («Мечта»), который стал победителем IV Международного ралли. На отдельных участках трассы машина разгонялась до скорости 135 км/ч.

Как в автомобилестроении используется солнечная энергия?

Топливный кризис в мире не за горами. Не так давно озвучивались данные о том, что при сохранении нынешних темпов добычи нефти в России, её хватит на 30 лет. То есть, запасы тают с каждым днём, а потребление растёт. Кроме того, есть и другая проблема. От большого количества автомобилей ежедневно в атмосферу поступает масса выхлопных газов с вредными веществами.

Эти проблемы нужно решать. Причём в ближайшее время. Некоторые специалисты видят выход в создании электромобилей, работающих на солнечной энергии. Действительно, это не фантастический рассказ, а реальные разработки. Конечно, до выпуска серийных моделей ещё далеко, но уже есть рабочие образцы, включая гоночные кары.

Использование солнечной энергии в автомобилестроении

Впервые фотоэлектрические панели на крыше автомобиля попробовали установить довольно давно. В наше время появились полноценные авто, которые приводятся в движение исключительно от солнечной энергии. И эти автомобили делаются не в единичном экземпляре энтузиастами, а в производственных цехах крупных автомобильных корпораций.

Автомобиль на солнечных батареях

Концерн General Motors ещё в середине прошлого столетия представил модель с электродвигателем, который работает на солнечной энергии. В длину машина была не больше полуметра. Н крыше были закреплены 10 солнечных батарей.

Разработкой автомобиля занимался Уильям Кобб ─ инженер компании GM. Эти исследования были профинансированы автомобильным гигантом в надежде на прорыв. Но тогда исследования свернули из-за низкой рентабельности, а вернулись к ним лишь через несколько десятилетий.

К разработкам авто на солнечной энергии вернулись в девяностые годы прошлого века. В этом время КПД фотоэлементов достиг 15 процентов. Это послужило мощным толчком к освоению энергии солнца. К делу разработки электромобилей подключились многие крупные концерны. Не так давно появлялись сообщения о том, что специалистам из Spektrolab удалось получить солнечные панели с КПД выше 30%. Но серийных образцов с такой эффективностью пока не выпускается.

Солнечные панели на крыше машины

Интересно знать

Автомобили на солнечных батареях обязаны своим появлением американцам. Но, из-за того, что в то время не было соответствующих технологий, позволяющих собирать компактных размеров солнечные мощные конструкции, массовый выпуск солцемобилей так и не был начат.

Выпускались только низкоэнергоемкие батареи. Поэтому эта отрасль автомобилестроения не нашла развития в то время. Вернулись к автомобилям, использующим солнечную энергию, только в девяностые годы.

Автомобиль на солнечных батареях

К тому моменту была возможность, позволившая поднять КПД автомобилей на солнечных батареях. Выросло и количество вырабатываемого панелями электричества. Батареи нового поколения дали возможность создавать и передавать при перемещении на значительное расстояние требующийся запас энергии.

Также появились новые материалы, используемые для изготовления кузовов автомобилей, современные системы трансмиссии и виды электромоторов. Все это также положительно сказалось на развитии отрасли.

Сегодня в производстве элементов кузова применяют высокопрочный и очень легкий пластик, для трансмиссии — детали, для которых характерно минимальное значение сопротивлению качения, а моторы использовать стали бесколлекторные, содержащие редкоземельные магниты для полюсов.

Инновационным изобретением было и мотор-колесо. Электродвигателем, в этом случае, оснащено каждое ведущее колесо, что и увеличивает для передаточного механизма КПД.

Солнечные батареи, стали производить гибкими. Это не могло не привести к росту мощности, поскольку появилась возможность их крепить на любые части кузова, тем самым больше стала площадь, способная аккумулировать энергию.

Солнечные модели авто

Автомобиль на солнечных батареях

Практически нет ведущей автомобильной компании, которая бы не вела разработки средств передвижения, функционирующих на батареях солнечных.

Среди наиболее известных, разработанный французской фирмой Venturi автомобиль Ecletic.

Преимущества

Экологичный автомобиль

Машины на солнечных батареях готовы похвастаться рядом преимуществ перед обычными авто:

  1. Экологичность. Гелиомобиль не оказывает на экосистему пагубного влияния. Главным недостатком авто, работающих на традиционном топливе, является повышенный выброс СО₂ в атмосферу Земли. Это один из вреднейших парниковых газов. Его избыток в воздухе приводит к необратимой смене климата на планете и образованию дыр в озоновом слое. Автомобиль, работающий на солнечных батареях, не образует вредных выбросов.
  2. Бесплатная доступная энергия. Энергия, черпаемая от солнца, совершенно бесплатна. Гелиомобиль – удачный пример использования этой энергии.
  3. Нет потребности в формировании сети АЗС.
  4. Большой срок службы. Фотоэлементы, которыми оснащены солнцемобили, способны исправно функционировать в течение 25–30 лет.

На некоторые из перечисленных достоинств можно посмотреть двояко. Многие из этих «плюсов» стали причиной невостребованности подобных авто на широком рынке.

Недостатки

Минус в автомобилях на солнечных батарейках

Машины, работающие на солнечной энергии, всё ещё не нашли широкого распространения на мировом рынке, т. к. их конструкция несовершенна. К весомым недостаткам относятся следующие:

  1. Низкий КПД. На сегодняшний день КПД солнечных батарей составляет в среднем 15–20%. В связи с этим и мощность двигателей гелиомобилей невысока – всего 2–3 лошадиные силы.
  2. Проблемы с передвижением в ночное время и пасмурную погоду. В тёмное время суток некоторые электромобили на солнечных батареях могут передвигаться за счёт сжигания топлива, но тогда теряется сама концепция экологичности.
  3. Дороговизна фотоэлементов. Из-за базовой стоимости агрегатов и комплектующих «солнечная» машина стоит дорого.
  4. Большие габариты. Отведённая под батареи поверхность корпуса так же, как и электродвигатель, весит немало. Большой вес солнцемобиля является причиной больших затрат энергии и потерь мощности.
  5. Пониженный комфорт. Увы, но по уровню комфорта «солнечные машины» несопоставимы с традиционными автомобилями. Психология потребителя такова: лишь единицы сделают выбор в пользу менее комфортабельного экомобиля. И даже то, что солнцемобиль безопасен для природы, не сможет переубедить человека.
  6. Дороговизна. Сегодня солнцемобили стоят как бензиновые авто бизнес-класса. Среднестатистический покупатель просто не может позволить себе приобрести такое дорогое средство передвижения.

Чтобы сделать автомобили на солнечных батареях более дешёвыми и доступными среди простого населения, необходимо:

  • снизить цену на фотоэлементы;
  • повысить КПД до 37–40%;
  • сделать авто менее габаритным, что, в свою очередь, поспособствует меньшему расходу энергии.

Даже таких минимальных мер хватит для того, чтобы повысить уровень продаж авто, оснащённых солнечными батареями. На данный момент прогрессивные инженеры-учёные работают в этом направлении.

Вариации и солнечные экземпляры

Многие автопроизводители заинтересованы выпуском моделей на солнечных батареях. При этом у каждого бренда есть собственное видение будущего экземпляра. Из-за этого транспортные средства подобного типа кардинально разняться конструктивным исполнением, техническими параметрами и внешнему облику. Объединяет их все равно общая закономерность.

Картинки по запросу

Основные составляющие разработок:

  • производство конструкций на базе солнечной энергии смешанного типа машин. Принцип работы прост. Эксплуатация зависит от погоды. При ясной, солнечной синоптической ситуации, они питаются от солнца. Когда пасмурный день – потребуется подзарядка от электрической сети, чтобы передвигаться как электромобиль;
  • реализация ТС с использованием солнечной энергии для обеспечения дополнительными нуждами. Это может быть работа навигации, системы кондиционирования;
  • разработка моделей, работающих исключительно на солнечной энергии. Сегодня это лишь конструкции экспериментального образца. Не известно, дойдет ли дело до серийного выпуска. Ведь ежедневная езда требует огромной площади солнечных панелей, к тому же светить постоянно солнце не может.

Многие автомобилисты уже успели познакомиться с солнечным представителем «Astrolab» французской компании Venturi. Модель способна развивать скорость в сто двадцать километров в час, передвигаясь на дистанции сто десять километров. Размер установленных панелей – три и шесть квадратов. Машина представлена в пластиковом исполнении, ввиду чего вес равняется триста кило. Такой экземпляр стоит девяносто тысяч евро.

Картинки по запросу

Еще одним интересным вариантом является авто «Eclectic». Транспортное средство передвигается до пятидесяти километров, наделено мощностью в двадцать две лошадиные силы. По скорости – может достигать полсотни км/ч. Оснащен ветровым генератором, увеличивающим ход автомобиля. Также имеется подзарядка от источника электрической сети.

Картинки по запросу

Внимания заслуживает голландец в лице «Stella», перемещающийся до шестисот километров в час. Конструкция выполнена из алюминиевого и углеродного корпуса. Установлена мощнейшая батарея.

Картинки по запросу

Швейцария знаменита не только шоколадом и сыром, разработка авто «Solar World GT» выделяется также среди представителей машин, работающих на энергии солнца. Модель наделили мощностью в четыреста лошадок. Развитие скорости до двухсот семидесяти пяти, первая сотня достигается за четыре секунды.

Картинки по запросу

Обычно все созданные модели, функционирующие на солнечном заряде, выглядят, словно пришельцы из будущего. Такой футуристический внешний вид обусловлен размещением обязательного элемента – фотоэлектрической панели. Тем более большинство производителей хотят придумать необычный вариант.

Перспективное развитие

К сожалению, сегодня автомобили на солнечных батареях всего лишь экспериментальные разработки. Уже сейчас конструкторы вкладывают в них не только душу, но и комплектующие самых последних технологий. Мы видим шины, обладающие низкой сопротивляемостью. Теперь кузов сделан из уникального композитного сырья, отличающегося легкостью и прочностью.

Подобные агрегаты оснащают электрическими движками бесколлекторного типа с полюсами, материалом изготовления которых выступает редкоземельное магнитное вещество. Некоторые образцы имеют мотор-колеса. Кроме этого, машины «на солнце» применяются как концепты для отработки инновационных разработок.

Известный бренд Mercedes реализует задумку использования солнечных панелей с целью получения энергии, применяемую для навигации и кондиционеров. Серийное создание таких машин не стоит на месте. Разработчики решают вопросы касаемо низкого коэффициента полезного действия, проблем с аккумулятором. С появлением современных материалов, особенно гибких панелей, открываются новые возможности перед создателями автомобилей.

Картинки по запросу

Кстати, солнцемобили являются основоположником гоночного вида спорта, в котором участвуют именно такие машины. Особенно это пришлось по душе австралийцам. Вот как раз в гоночных состязаниях есть возможность протестировать техническую сторону. Что позволяет автопроизводителям усовершенствовать модели, развивая большую мощность.

Что же будут иметь солнечные автомобили в будущем? В первую очередь неограниченный запас хода, накопленный от солнца в течение дня. Панели имеют большой рабочий потенциал. Самое главное – бесплатная энергия и отсутствие опасных выбросов в атмосферу. В итоге не нужны будут заправки.

Источники

  • https://altenergiya.ru/sun/obzor-avtomobilej-na-solnechnyx-batareyax.html
  • https://Energo.house/sol/avtomobili-na-solnechnyh-batareyah.html
  • https://ekoenergia.ru/ecotransport/avtomobil-na-solnechnyih-batareyah.html
  • https://akbinfo.ru/alternativa/solnechnaja-jenergija-v-avtomobilestroenii.html
  • https://motocarrello.ru/drugie-jelektromobili/1875-avtomobil-na-solnechnyh-batarejah.html
  • https://avtoguru.net/solnczemobili-futuristicheskie-mashiny-budushhego-s-bezgranichnymi-vozmozhnostyami/

[свернуть]
Наверх
Adblock
detector