אנרגיה סולארית בהתייחסו לתעשיית הרכב, היא מבקשת לרתום את אור השמש כדי להפוך אותו ל... חשמל מסוגל להזיז רכב. כדי לבצע המרה זו, נעשה שימוש באמצעים הבאים: תאים פוטו-וולטאיים (פאנלים סולאריים) האחראים על טרנספורמציה של פוטונים (אור) פנימה אלקטרונים (חשמל) באמצעות מה שנקרא אפקט פוטו-וולטאי. אותה טכנולוגיה היא מה שאנו רואים ב פנלים סולאריים מותקן על גגות, שלטי תנועה או פנסי רחוב אוטונומיים, ונלקח עד לקצה גבול היכולת בפיתוח של מכוניות סולאריות.
באחת המהדורות של אתגר השמש העולמיבאוסטרליה, קבוצת סטודנטים הולנדים הפתיעה את העולם בהצגת מכונית סולארית המסוגלת להסיע 4 אנשים למשך כ... 600 ק"מ עד לאותה נקודה, המכוניות שהשתתפו בתחרות זו היו בעיקר אבות טיפוס ניסיוניים עם אוטונומיה מועטה מאוד ויכולה להסיע רק אדם אחד. סטלה (שם המכונית הזו) הפך לאחת הראשונות כלי רכב סולאריים משפחתיים של העולם, מה שמדגים שאנרגיה סולארית יכולה ללכת הרבה מעבר לעיצובי מרוצים חד-מושביים.
בנוסף לכל אלה, סטלה זוהי אחת המכוניות הקלות ביותר בקטגוריה שלה, במשקל של כ... קילו 380השלדה עשויה עם אלומיניום y סיבי פחמןחומרים קלים מאוד שמעדיפים גם את מהיר כמו טווח הנסיעה של הרכב, מכיוון שהוא דורש פחות אנרגיה לתנועה. פאנלים סולאריים מותקנים על גג ומכסה המנוע של המכונית כדי להפיק את המרב מה אנרגיה סולאריתתופסים כמעט את כל השטח הזמין כדי למקסם את לכידת הקרינה.
סטלה יכולה לנסוע באופן עצמאי חלק מהזמן. 600 ק"מ בטעינה אחתוגם, זה צורך פחות במהלך המסע הזה כוח אשר ממנו ייצר הפאנל הסולארי. את העודף ניתן לאחסן ב סוללה שמניע את המכונית כשאין אוֹר שֶׁמֶשׁכמו בלילה או בימים מעוננים מאוד. גישה זו הפכה את האבטיפוס הזה לאייקון של ניידות סולארית יעילה.
מהי בעצם מכונית סולארית?
Un מכונית סולארית זהו רכב שנוסע על חשמל המופק מאור השמש בזכות סדרה של פאנלים סולאריים מותקן על פני השטח שלו (גג, מכסה מנוע ואפילו צדדים). אנרגיה זו יכולה להשתמש באופן מיידי כדי להפעיל את המנוע החשמלי או מאוחסנים בסוללות כדי להשתמש בו מאוחר יותר.
בעיקרון, המכוניות האלה הן כלי רכב חשמליים בכל מה שקשור למערכת ההנעה: הם מרכיבים מנוע חשמליבנק של סוללות ומערכת ניהול אלקטרונית הדומה לזו של מכונית חשמלית קונבנציונלית. ההבדל הגדול טמון ב... מקור האנרגיהבמקום להסתמך אך ורק על תקע המחובר לרשת החשמל, הם משלבים פאנלים ש... הם לוכדים ישירות את קרינת השמש..
חשוב להבחין בין מכוניות סולאריות טהורות y מכוניות עם טעינה סולאריתהראשונות שואפות לנוע בעיקר באמצעות האנרגיה הנלכדת על ידי הפאנלים שלהן, בעוד שהאחרונות הן מכוניות חשמליות או היברידיות המשתמשות פאנלים סולאריים עזר כדי להפחית את הצריכה, להפעיל מערכות כמו מיזוג אוויר או להוסיף כמה קילומטרים נוספים של טווח נסיעה, אך הם עדיין תלויים בטעינה ברשת החשמל.
איך מכונית סולארית עובדת שלב אחר שלב
עקרון הפעולה של א רכב סולארי זה פשוט בתיאוריה, אם כי זה דורש רמה גבוהה של תחכום טכנולוגי:
- לכידת אור השמשפאנלים פוטו-וולטאיים, המורכבים מעשרות או מאות של תאים סולאריים חומרים כמו סיליקון חשופים לקרינת שמש הפוגעת בגוף המכונית.
- המרה לחשמל: ה פוטונים אור השמש מעורר את האלקטרונים בחומרים אלה, ויוצר שטף אלקטרונים אשר מתורגם לזרם ישר (DC). זה נקרא אפקט פוטו-וולטאי.
- ניהול והתניההחשמל המיוצר עובר דרך אלקטרוניקת כוח (ווסתים וממירי מתח) שאחראים על אופטימיזציה של ביצועי הפאנלים, ייצוב המתח וההחלטה האם לשלוח אנרגיה זו למנוע או לסוללות.
- אחסון סוללהחלק מהאנרגיה מאוחסן ב סוללות מתח גבוה (בדרך כלל ליתיום-יון) אשר משמשים כמאגר כאשר אין שמש, ומאפשרים שימוש רגיל במכונית בתנאי קרינה נמוכה.
- אספקת חשמל למנוע חשמליהמנוע מקבל אנרגיה מהסוללות באופן דומה למכונית חשמלית רגילה, והופך אנרגיה חשמלית ל... אנרגיה מכנית כדי להזיז את הגלגלים.
בעיצובים מסוימים, אנרגיה סולארית משמשת גם עבור מערכות עזר לחשמל (מיזוג אוויר, תאורה, מידע ובידור) מפחיתים את הצריכה מסוללת הגרירה ובכך מאריכים את טווח הנסיעה שלה. המפתח הוא להשיג איזון בין שטח פנים זמין של פאנלים, משקל הסט ו יעילות אווירודינמית.
חומרים קלים ואווירודינמיקה קיצונית באבות הטיפוס
האבות-טיפוסים של מכוניות סולאריות אלו המשתתפים בתחרויות כמו אתגר השמש העולמי או מרוץ השמש באטקמה מתפקדים כאותנטיים מעבדות ניידותכדי לפצות על האנרגיה המוגבלת שהפאנלים שלהם יכולים ללכוד, נעשה שימוש בשלוש אסטרטגיות בסיסיות:
- הפחתת משקל מקסימליתחומרים כגון אלה משמשים: סיבי פחמן, אלומיניום או חומרים מרוכבים מתקדמים, להשגת כלי רכב של משקל נמוך מאוד (כמו 375-380 ק"ג של סטלה לוקס), הרבה מתחת לזה של מכונית קונבנציונלית.
- עיצוב אווירודינמי קיצונימרכבי הרכב עברו אופטימיזציה כדי להציע התנגדות אוויר מינימליתעם קווים חדים, מרכבים נמוכים וגלגלים יעילים. חלק מהדגמים משלבים מנהרת אוויר דרך גוף המכונית, כמו בסטלה לוקס, כדי לשפר את הזרימה האווירודינמית.
- שימוש אינטנסיבי בתאים בעלי יעילות גבוההפאנלים מותקנים עם תאים פוטו-וולטאיים מתקדמים (סיליקון חד-קריסטלי או אפילו גליום ארסניד בפרויקטים מיוחדים ביותר), המסוגלים לנצל טוב יותר את הקרינה הזמינה.
התוצאה היא כלי רכב אשר, למרות שהם עשויים להיראות שבירים או לא פרקטיים לשימוש יומיומי, מאפשרים חקר וחקירה. פתרונות אשר מועברים לאחר מכן לתעשיית הרכב המסחריתבמיוחד במכוניות חשמליות קונבנציונליות המשלבות פאנלים סולאריים על הגג כדי להשיג אוטונומיה.
מכוניות עם פאנלים סולאריים בשוק כיום
כיום, רוב מכוניות המופעלות על ידי השמש מה שאנחנו רואים בחדשות הם אבות טיפוס או סדרות מוגבלות מאוד, וה שיווק המוני האפשרות של כלי רכב המונעים לחלוטין על ידי השמש טרם התממשה. עיצובים רבים נותנים עדיפות ליעילות אנרגטית על פני נוחות, מרחב פנימי או בטיחות, ולכן אינם עומדים בכל הדרישות המסחריות הנדרשות על ידי השוק.
עם זאת, מספר מותגים נקטו צעדים חשובים באינטגרציה פאנלים סולאריים עזר בדגמי ייצור, תוך שימוש בהם כ- תמיכה להפחתת הצריכה ולשפר את טווח הנסיעה. בין הדוגמאות הבולטות ביותר הן מכוניות חשמליות והיברידיות נטענות המשלבות גגות סולאריים המסוגלים:
- הפעלת מערכות עזר כמו למשל מיזוג האוויר, במיוחד כשהמכונית חונה בשמש.
- הוסיפו עוד כמה קילומטרים של אוטונומיה לשנה, אידיאלי לשימושים עירוניים ופריא-עירוניים.
- צמצם את הביקוש על הסוללה הראשית, מה שמאריך את תוחלת החיים שלה ומשפר את היעילות הכוללת של הרכב.
התקדמויות אלו מראות כי, למרות ש- מכוניות סולאריות עצמאיות לחלוטין למרות שנותרו אתגרים טכניים משמעותיים (שטח פנים מוגבל של פאנלים, תלות במזג האוויר, עלות ייצור), השילוב ההדרגתי של אנרגיה סולארית בתעשיית הרכב הוא מציאות. כל פרויקט חדש וכל מרוץ אב טיפוס מספקים נתונים ופתרונות המקרבים אותנו לעתיד שבו כלי רכב חשמליים וסולאריים יתקיימו יחד כאפשרויות נפוצות. ניידות נקייה ובת קיימא.
השילוב של טכנולוגיה פוטו-וולטאית מתקדמתסוללות יעילות יותר ויותר ועיצובים אווירודינמיים קלים הופכים את חלום התנועה המונעת אך ורק על ידי השמש למטרה טכנית הולכת וגוברת בהשגה, ואבות טיפוס כמו סטלה הם הצצה ברורה לאיך ניידות עשויה להיראות בעשורים הקרובים.
