Солнечный автомобиль — это солнечное транспортное средство для использования на дорогах общего пользования или гоночных трассах. Солнечные автомобили — это электромобили , которые используют автономные солнечные элементы для обеспечения полной или частичной мощности транспортного средства с помощью солнечного света. Солнечные автомобили обычно содержат перезаряжаемую батарею , которая помогает регулировать и хранить энергию от солнечных элементов и рекуперативного торможения . Некоторые солнечные автомобили можно подключать к внешним источникам питания, чтобы дополнять мощность солнечного света, используемого для зарядки их аккумулятора.
Солнечные автомобили сочетают в себе технологии, обычно используемые в аэрокосмической , велосипедной , альтернативной энергетике и автомобильной промышленности. Конструкция солнечных автомобилей всегда подчеркивает энергоэффективность , чтобы максимально использовать ограниченное количество энергии, которое они могут получить от солнечного света. Большинство солнечных автомобилей были построены для гонок солнечных автомобилей . Однако было спроектировано и построено несколько прототипов солнечных автомобилей, предназначенных для использования на дорогах общего пользования.
В мире проводятся различные соревнования по солнечным автомобилям, в которых обычно принимают участие студенческие и корпоративные команды. Наиболее заметным соревнованием является World Solar Challenge , международное соревнование, которое проводится в Австралии. Среди других соревнований — American Solar Challenge и United Solar Challenge.
По состоянию на декабрь 2022 года был запущен в производство только один автомобиль на солнечных батареях — Lightyear 0 , но поставки осуществлялись ограниченным темпом — один автомобиль в неделю. [1] В январе 2023 года компания остановила производство и продажу автомобилей, а производственная компания автопроизводителя Atlas Technologies BV подала заявление о банкротстве. [2] [3]
Ожидается, что производство Aptera начнется в 2024 году. [ 4 ]
Солнечные автомобили зависят от солнечной батареи , которая использует фотоэлектрические элементы (PV-элементы) для преобразования солнечного света в электричество. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, PV-элементы напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. [5] Когда солнечный свет (фотоны) попадает на PV-элементы, они возбуждают электроны и позволяют им течь, создавая электрический ток. PV-элементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний и сплавы индия, галлия и азота. Кристаллический кремний является наиболее распространенным используемым материалом и имеет коэффициент эффективности 15–25%.
Первой моделью изобретенного солнечного автомобиля была крошечная 15-дюймовая машина, созданная сотрудником General Motors Уильямом Г. Коббом. Названная Sunmobile, она была представлена им в 1955 году на съезде Powerama в Чикаго. Она состояла из 12 селеновых фотоэлектрических элементов и небольшого электродвигателя. [6]
В 1962 году компания International Rectifier Company добавила солнечную панель к модели Baker Electric 1912 года и представила первый солнечный автомобиль, который мог перевозить пассажиров. [7]
Солнечная батарея состоит из сотен солнечных элементов, преобразующих солнечный свет в электричество. Для того чтобы построить батарею, фотоэлементы объединяются в модули, которые объединяются в батарею. [8] Более крупные используемые батареи могут вырабатывать более 2 киловатт (2,6 л.с.).
Солнечную батарею можно установить шестью способами:
.jpg/1280px-Squad_Solar_Car_(Fully_Charged_2022).jpg)
Выбор геометрии солнечной батареи подразумевает оптимизацию между выходной мощностью, аэродинамическим сопротивлением и массой транспортного средства, а также практические соображения. Например, свободный горизонтальный навес дает в 2-3 раза большую площадь поверхности транспортного средства с интегрированными ячейками, но обеспечивает лучшее охлаждение ячеек и затенение пассажиров. Также разрабатываются тонкие гибкие солнечные батареи.
Солнечные батареи на солнечных автомобилях монтируются и инкапсулируются совсем не так, как стационарные солнечные батареи. Солнечные батареи на солнечных автомобилях обычно монтируются с помощью двухсторонней клейкой ленты промышленного класса прямо на корпусе автомобиля. Батареи инкапсулируются с помощью тонких слоев тедлара.
Некоторые солнечные автомобили используют солнечные элементы из арсенида галлия с эффективностью около тридцати процентов. Другие солнечные автомобили используют кремниевые солнечные элементы с эффективностью около двадцати процентов. [10]
Аккумуляторной батареи типичного автомобиля на солнечных батареях достаточно, чтобы позволить автомобилю проехать 250 миль (400 км) без солнца и непрерывно двигаться со скоростью 60 миль в час (97 км/ч).
Двигатели, используемые в солнечных автомобилях, обычно вырабатывают около 2 или 3 лошадиных сил, [11] однако экспериментальные легкие солнечные автомобили могут достигать той же скорости, что и типичный семейный автомобиль (100 миль в час (160 км/ч)). [12]
Две гонки на солнечных автомобилях — World Solar Challenge и American Solar Challenge — представляют собой соревнования в стиле шоссейных ралли по суше, в которых принимают участие различные университетские и корпоративные команды.
В World Solar Challenge принимают участие участники со всего мира, которые соревнуются, чтобы пересечь австралийский континент на расстояние в 3000 километров (1900 миль). Скорости транспортных средств постоянно растут. Например, высокие скорости участников гонки 2005 года привели к изменению правил для солнечных автомобилей, начиная с гонки 2007 года и 2014 года.
American Solar Challenge , ранее известный как «North American Solar Challenge» и «Sunrayce USA», в основном представляет собой студенческие команды, соревнующиеся в хронометрированных интервалах в Соединенных Штатах и Канаде. Эта гонка также изменила правила для последней гонки из-за того, что команды достигли регулируемых ограничений скорости. Последняя American Solar Challenge проходила от Индепенденса , штат Миссури, до Твин-Фолс , штат Айдахо , с 9 по 16 июля 2022 года. [13]
Dell -Winston School Solar Car Challenge — ежегодная гонка на автомобилях на солнечных батареях для старшеклассников. Мероприятие привлекает команды со всего мира, но в основном из американских школ. Гонка впервые прошла в 1995 году. Каждое мероприятие является конечным продуктом двухгодичного образовательного цикла, запущенного Winston Solar Car Team. В нечетные годы гонка представляет собой шоссейную трассу, которая начинается на Dell Diamond в Раунд-Роке, штат Техас; окончание трассы меняется из года в год. В четные годы гонка представляет собой гонку по треку вокруг Texas Motor Speedway. Dell спонсирует мероприятие с 2002 года.
South African Solar Challenge — это двухнедельная гонка автомобилей на солнечных батареях, которая проводится дважды в год по всей Южной Африке. Командам придется строить собственные автомобили, проектировать собственные инженерные системы и гонять на этих же машинах по самой сложной местности, которую когда-либо видели солнечные автомобили. Гонка 2008 года доказала, что это мероприятие может привлечь интерес публики и что оно имеет необходимую международную поддержку FIA. В конце сентября все участники стартуют из Претории и доберутся до Кейптауна по трассе N1, затем проедут вдоль побережья до Дурбана, прежде чем подняться на откос на обратном пути к финишной черте в Претории 10 дней спустя. В 2008 году мероприятие было одобрено Международной федерацией солнечных автомобилей (ISF), Международной автомобильной федерацией (FIA) и Всемирным фондом дикой природы (WWF), что сделало его первой гонкой на солнечных батареях, получившей поддержку этих трех организаций.
Существуют и другие гонки на длинные дистанции, такие как Suzuka , Phaethon , WGC (WSR/JISFC/WSBR) и World Solar Rally в Тайване . Suzuka и WGC — ежегодные гонки на треке в Японии , а Phaethon был частью Культурной Олимпиады в Греции прямо перед Олимпиадой 2004 года .
Книга рекордов Гиннесса признает рекорд скорости на суше для транспортных средств, работающих только от солнечных батарей. Этот рекорд в настоящее время принадлежит Sky Ace TIGA из Университета Ашия . [14] Рекорд в 91,332 км/ч (56,75 миль/ч) был установлен 20 августа 2014 года в аэропорту Симодзисима в Миякодзиме , Окинава , Япония. Предыдущий рекорд был установлен Университетом Нового Южного Уэльса на автомобиле Sunswift IV . Его 25-килограммовая (55 фунтов) батарея была снята, поэтому транспортное средство питалось только от солнечных батарей. [15] Рекорд в 88,8 км/ч (55,2 миль/ч) был установлен 7 января 2011 года на военно-морской авиабазе HMAS Albatross в Ноуре , побив предыдущий рекорд, установленный автомобилем General Motors Sunraycer в 78,3 километра в час (48,7 миль/ч). Рекорд был установлен на участке длиной 500 метров (1600 футов) и представляет собой среднее значение двух забегов в противоположных направлениях.
.JPG/1280px-Sono_Sion_2017-08-18_1213_(cropped).JPG)
Первый семейный автомобиль на солнечных батареях был построен в 2013 году. [16] Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв также разработали солнечный автомобиль, который может заряжаться быстрее благодаря материалам, используемым в солнечных панелях. [17]
Китайский производитель солнечных панелей Hanergy планирует производить и продавать солнечные автомобили, оснащенные литий-ионными аккумуляторами, потребителям в Китае. [18] [19] Hanergy утверждает, что пять-шесть часов солнечного света должны позволить тонкопленочным солнечным элементам автомобиля генерировать 8-10 кВт·ч энергии в день, что позволит автомобилю проехать около 80 км (50 миль) только на солнечной энергии. [20] Максимальный запас хода составляет около 350 км (217 миль).
В июне 2019 года был анонсирован солнечно-электрический Lightyear One , впоследствии переименованный в Lightyear 0. Разработанный бывшими инженерами Tesla и Ferrari , капот и крыша автомобиля состоят из солнечных панелей. Автомобиль также заряжается от обычной электроэнергии, а также от станций быстрой зарядки. [21] В сентябре 2021 года сообщалось, что компания Lightyear собрала достаточно денег, чтобы запустить автомобиль в ограниченное производство, по цене 149 000 евро, и поставила первые единицы в 2022 году. [22]
В августе 2019 года компания Aptera Motors объявила о начале кампании по сбору средств на создание работающего на солнечной энергии, очень эффективного электромобиля «Never Charge» под названием Aptera с запасом хода до 1000 миль. [23] [24] Эта кампания по сбору средств оказалась успешной, и первый прототип Aptera был представлен, а сам электромобиль был выпущен 4 декабря 2020 года. [25] По состоянию на июль 2023 года было построено и показано три поколения прототипов, закупается производственное оборудование и инструменты, продолжается сбор средств.
В июле 2020 года немецкий автопроизводитель Audi подписал меморандум о взаимопонимании с израильским стартапом Apollo-Power о разработке плана по внедрению легких гибких панелей собственной разработки в детали автомобиля. Цель Apollo-Power — превратить каждый автомобиль в мире в солнечную батарею.
В 2019 году был анонсирован Squad Solar City Car от Squad Mobility, а в мае 2022 года он был наконец представлен в СМИ. Squad Solar City Car — это первый солнечный микроавтомобиль для (пригородного) использования.
