Автомобили, работающие на солнечной энергии, все еще находятся в стадии разработки, поэтому сильно отличаются друг от друга по внешнему виду, конструкции и основным параметрам. Но все эти автомобили, как и те, что показаны в этой статье имеют основные общие закономерности. Главная - это наличие солнечных собирающих панелей, которые поглощают солнечный свет и преобразуют его в электричество. В большинстве моделей это электричество накапливается в аккумуляторах, откуда оно поступает в электродвигатель, а тот вращает колеса.
Конструкторы стремятся сделать солнечные автомобили такими, чтобы они могли с большей эффективностью использовать свои запасы энергии. Поэтому большинство подобных автомобилей изготовлено из легких материалов и имеют обтекаемую форму, чтоб уменьшить сопротивление ветра. Теоретически солнечный автомобиль способен работать бесконечно долго, ведь ему не требуется иного топлива, кроме солнечного света. К тому же он не производит никаких выбросов, то есть не портит природу. Однако у него есть большой недостаток: такой автомобиль не может двигаться ночью и при сплошной облачности. Сейчас специалисты работают над тем, чтобы преодолеть подобные ограничения.
Схема устройства автомобиля на солнечных батареях
Электричество, получаемое в панелях солнечных коллекторов, передается по проводам в накопительную батарею, то есть в аккумулятор. Аккумулятор питает электродвигатель, который вращает колесный вал и колеса. Специальная система механической передачи, имеющая 12 скоростей, позволяет эффективно использовать энергию в разных дорожных условиях.
Солнечная батарея
Каждый солнечный элемент состоит из двух слоев кремния: Р-типа, то есть позитивный или положительный, и N-типа, то есть негативный или отрицательный. Когда свет попадает на такой элемент, он освобождает электроны в слое Р-типа, которые сами переходят в слой N-типа. Двигатель солнечного автомобиля пользуется запасами этого тока.
Автомобиль "Southern Cross"
Автомобиль "Southern Cross" имеет наклоняемую солнечную панель
Японский "Саузен кросс" имеет длину около 20 футов, весит 620 фунтов и двигается по ровной поверхности со скоростью до 25 миль в час. А так же он оснащен подвижной солнечной панелью.
Подвижная солнечная панель
Чтобы солнечные коллекторы поглощали наибольшее количество света, панель может наклоняться (справа) по направлению к солнцу - даже во время движения автомобиля.
Коллекторная солнечная панель обтекаемой формы
Автомобиль "Солар флер"(Solar flare), построенный в Калифорнийском университете, участвовал в автомобильной гонке "World Solar" - "Мир солнца" 1990 года. Тогда он прошел по необжитым районам Австралийского материка 1800 миль и занял в гонке 11-е место. Автомобиль имеет в длину двадцать футов и 9200 солнечных элементов толщиной меньше визитной карточки. Корпус автомобиля сделан из эпоксидной смолы, армированной углеродом. На борту находится серебряно-цинковая аккумуляторная батарея. Одного ее заряда - без дополнительной солнечной подпитки - хватает на 125 миль пути.
Гонка по Австралии не обошлась без трудностей. Часто ломалась цепная передача, которая использовалась для привода заднего колеса, - как в мотоцикле. И часто прокалывались колеса. Непредвиденные остановки снижали среднюю скорость. Во время той гонки она оказалась равной 27 милям в час вместо предполагавшихся 42 миль в час. После технической доработки "Solar flare " принял участие в двух автогонках по Соединенным Штатам в 1991 году и победил в них.
«Солнцемобили», т.е. автомобили, передвигающееся на энергии, полученной от солнечных батарей, уже давно не фантастика. Более того, каждый год в проходят многодневныемеждународные гонки таких инновационных транспортных средств. К примеру, в этом году 37 машин, выполненных в футуристическом дизайне, преодолели дистанцию в 3 тыс. км - от города Дарвин на севере страны до Аделаиды на юге. Марафон занял около недели. При этом машины передвигались на энергии Солнца машины только днём, а ночью они превращались в электромобили.
(Всего 18 фото)
1. Первый электромобиль на солнечных батареях был показан публике в далеком 1955 году. Это была небольшая беспилотная модель.
2. А уже по прошествии тридцати лет, в 1987 году, прошли первые всемирные соревнования автомобилей на солнечных батареях.
3. С тех пор ежегодно в Австралии проходит состязание подобных самодвижущихся повозок – Australian World Solar Challenge. Дистанция от Дарвина до Аделаиды, которую преодолевают участники, равна 3010 км.
5. Основными участниками этих соревнований являются энтузиасты: студенческие и научные группы ВУЗов. Некоторые проекты спонсируются крупными автомобильными концернами.
6. Подобные соревнования приравниваются к шоу, за которым ежегодно наблюдает приблизительно 200 миллионов человек, а это значит, что можно дополнительно прорекламировать свою продукцию.
7. Полученные результаты интересны не только для автомобильной промышленности, ведь спутники в космосе уже давно питаются энергией солнца.
8. Заинтересовались такими автомобилями не только в солнечной Австралии. Например, в США, в Денвере, ежегодно проводятся гонки на ускорение. Дистанция, как и подобает канонам этого спортивного состязания, равна 402 метрам. Результатам могут позавидовать хозяева автомобилей, использующие все тот же бензин. "Каррент Элиминейтор – 3" на преодоление этой дистанции тратит всего-навсего 10,23 секунды.
9. Однако, не смотря на то, что для перемещения эти машины не израсходуют ни капли бензина, проблема "солнцемобилей" не только в отсутствии солнечных дней, как кажется на первый взгляд.
10. Даже в хорошую и ясную погоду КПД солнечных фотоэлементов равно 15 %. В то время как КПД двигателя внутреннего сгорания равно 40-45 %, то есть в три раза больше.
11. Еще один минус этих автомобилей – мощность. Они развивают не многим больше 1 л. с. и это при условии, что площадь фотоэлементов приблизительно два квадратных метра, поэтому скорость таких машин тоже не велика. 100 км/ч, при хорошей погоде и попутном ветре, считается очень хорошим показателем.
12. И все же есть оптимисты, которые верят в будущее подобных транспортных средств.
13. Так, французская фирма Venturi на сегодня уже имеет два проекта электромобилей, готовых к серийному производству, – это Ecletic и Astrolab. Последний похож даже на спортивного автомобиля, правда, только внешне. Похвастаться завораживающей мощностью они пока не могут. Eclectic способен развивать всего 22 л. с.
14. Эти автомобили конечно перемещаются без бензина, но не долго. Заряда никелиево-металлогибридных аккумуляторных батарей от фотоэлементов хватает всего на 50 км пути, при скорости не более 50 км/ч.
15. Разработчики предусмотрели и вариант для пасмурных дней. В таком случае автомобиль можно будет подключить к сети и через пять часов опять отправляться в путь.
16. Но если нет ни солнца, ни розетки под рукой, то можно использовать энергию ветра, которой при сильном ветре достаточно для преодоления 15 км.
17. Родственник Eclectic – Astrolab способен разгоняться до 120 км/час, а его заряда должно хватать на 110 км пути.
18. Стоимость таких автомобилей предварительно должна быть равна 25 тыс. евро. Так что все это пока можно назвать лишь игрушками, к тому же еще и не дешевыми.
Но кто знает, двигатель внутреннего сгорания тоже когда-то воспринимался именно так, а сегодня… В общем, поживем – увидим.
Перевод текста
«Солнечные» автомобили
А вы знали, что есть автомобили, которым не нужны «традиционные» источники энергии, такие как бензин или дизельное топливо? Это «солнечные» автомобили (солнцемобили), использующие энергию Солнца. Они экологичны, поскольку не выпускают выхлопные газы, но их скорость не такая высокая, как у обычных бензиновых и дизельных автомобилей.
Автомобили с солнечными батареями разрабатываются и ездят по всему миру уже много лет, но почти исключительно в конкурсах или исследовательских программах - просто чтобы показать, что эти автомобили могут ездить без бензина. В большинстве случаев это были небольшие капсулы, в которых было место только для водителя.
И вот компания Ford разработала концептуальную модель солнечного автомобиля для повседневного использования. Концептуальный автомобиль или выставочная модель - это автомобиль, созданный для демонстрации нового стиля и новых технологий. Их часто показывают на автосалонах, чтобы увидеть, как клиенты реагируют на новые и радикальные проекты, которые могут быть или не быть массовыми. Концептуальные автомобили часто имеют оригинальные разработки в двигателе или дизайне. Некоторые используют нетрадиционные, экзотические или дорогие материалы. У других - уникальный вид, 3 или 5 (или более) колес или особые способности, которые обычно не встречаются на автомобилях. Многие концепт-кары так и остаются небольшими моделями или даже рисунками, выполненными в компьютерной программе. Концептуальные автомобили никогда не запускаются в производство напрямую. Однако многие из особенностей и технологий, которые мы видим в современных автомобилях, были впервые продемонстрированы в концептуальных моделях несколько лет назад.
1. What is a “solar car”? - It is a solar powered car.
2. What is the energy source used in solar cars? – It is the energy of the Sun.
3. Are solar cars a common means of transport? - No, they aren"t.
Who drives them, and when? – Solar cars are driven by test drives almost exclusively in contests or research programmes.
4. What is a concept model? – It is a car made to demonstrate new styling and new technology.
5. What was the purpose of developing solar cars? - The purpose of developing solar cars is to show that cars could travel without petrol.
6. How different is a new concept model developed by Ford? - It is a model of a solar car for everyday use.
7. What is the advantage and disadvantage of solar cars? - The advantage is that they are ecologically friendly as they are free of exhaust fumes. The disadvantage is their speed: it is not as high as that of conventional petrol and diesel fuel cars.
На рассвете использования солнечных батарей, когда они стали получать массовое распространение, их применяли везде, где только можно, в калькуляторах, в брелках и конечно в игрушках. Машинка на солнечной батарее не вызовет ни у кого удивления. Мощность игрушки маленькая, и чтобы не заряжать постоянно аккумулятор, использование дешёвой солнечной батареи вполне обоснованно. К тому же применение уникальных батарей положило начало использованию их в настоящем, взрослом, автомобилестроении. И из игрушечной модели появилась вполне полноценная машина на солнечных модулях.
Неоспоримые преимущества солнечных автомобилей
Успешное освоение солнечной энергии и внедрение в энергетику, подтолкнуло конструкторов и ученых к созданию автомобиля на солнечных батареях. 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.
Автомобили на солнечных батареях обходят в своей эффективности даже, ставшими популярными в последнее время, электромобили на аккумуляторах.
Так как такие авто имеют следующие недостатки:
- ограниченный запас хода без подзарядки,
- необходимость обустройства заправочных, а точнее зарядных станций,
- большой процент полезной площади салона авто занимают аккумуляторные батареи,
- большая масса автомобилей.
В последнее время, прототипы электромобилей имеются практически в каждой линейке автомобильных гигантов. Никто не сомневается, что будущее за электрокарами. Вот только какую энергию они будут использовать, этого никто не знает. Существуют разработки для электромобилей, позволяющие не подзаряжать авто. Эти конструкторские изыски предполагают устройство под поверхностью дороги уникальных источников для электрической подзарядки. Для этого используется, пока что не до конца изученная, технология передачи электричества на расстояние без материальных соединительных элементов . Такой вариант называется методом электромагнитной индукции.
Появившись сравнительно недавно, данный метод не изучен и пока что работоспособен исключительно с маленькими зарядами.
Начало освоения солнечного двигателя
Первый самоходный автомобиль на солнечных батареях появился более 50 лет назад в Америке. Компания General Motors впервые представила свой уникальный образец автомобиля. Скорость и запас хода не стоит даже упоминать, потому что они оставляли желать лучшего, но не это главное. Интересен сам факт появления подобного устройства и закладка фундамента для будущих разработок.
Спустя 30 лет уже была выпущена первая модель, которая могла развить скорость порядка 100 км/ч, и это при эффективности батареи 15 %. С этого отсчетного момента в гонку, по изготовлению солнечного авто, включились практически все автоконцерны, желающие конкурировать в будущем на рынке автомобилей.
Стоимость таких автомобилей достаточно высока. Обусловлено это в первую очередь тем, что каждый колесный агрегат уникален. В нем используются научные технологии самых последних исследований. Внедрение таких технологий стоит денег, а доведение их до ума или конечной цели еще большего количества денег. Отчасти, поэтому, такие машины стоят под миллион долларов. Но на сегодняшний день суть не том, чтобы заработать на этом изобретении, суть в том чтобы создать доступный, качественный и надёжный автомобиль по доступной цене, к тому моменту когда человечество столкнется с проблемой нехватки жидкого источника энергии - нефти, а следовательно солярки и бензина.
До наступления такого момента, солнечные автомобили могут начать конкурировать с существующими аналогами только при условии повышения КПД солнечных источников до отметки в 45-50 %. Совокупность подобного уровня и применения легких композиционных материалов, для изготовления корпуса, поможет создать автомобиль, который будет активно конкурировать с бензиновыми и электрическими автомобилями.
Основное направление совершенствования солнечных автомобилей
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.
Если вам нужны аккамуляторы для вашего электроавтомобиля то сможете посмотреть .
Весь мир переживает топливный кризис: запасы нефти тают с каждым днем, а количество ее потребления, наоборот, растет. На мир надвигается экологическая катастрофа: каждый день в окружающую среду автомобили выбрасывают огромное количество выхлопных газов. Решить все эти проблемы ученые пытаются одной очень интересной, а главное полезной разработкой – автомобилем, работающим на солнечных батареях. И это не научная фантастика, а вполне реальная идея, которая успешно воплощается в жизнь уже многие годы.
Об авто, работающих на солнечной энергии, было известно еще в 1982 году. Изобретатель Ханс Толструп пересек на таком автомобиле Австралию, вот только его скорость составляла всего 20 км/ч. А уже через 14 лет скорость солнцемобилей выросла до 135 км/ч. Именно такую цифру показывал спидометр «солнечной» автомашины «Dream», победившей в IV Международном ралли. Согласитесь, отличный показатель для автомобиля, который работает исключительно от солнечного излучения, вот только обошлась эта «Мечта» в 2 млн. долларов.
Развитие в области «солнечных» электромобилей
Электромобиль на солнечных батареях, как понятно из названия, использует для своей работы энергию солнечного излучения. Одним из главных звеньев, участвующих в этом процессе, являются фотопреобразователи, они то и отвечают за накопление солнечной энергии. Таким образом, подобный автомобиль из врага окружающей среды превращается в ее союзника, ведь в качестве источника энергии выступает экологически чистый солнечный свет.
Конечно, говорить о повсеместном использовании «солнечных» электромобилей пока еще рано. Главной проблемой, которую еще предстоит решить, остается низкий КПД используемых фотоэлементов. На сегодняшний день этот показатель составляет 12%. Для того, чтобы сделать солнцемобили более доступными необходимо:
- Снизить стоимость фотопреобразователей в разы.
- Увеличить полезную отдачу минимум до 40%.
- Уменьшить вес автомобиля, что позволит сократить количество потребляемой энергии.
Но прогресс не стоит на месте, и ученые каждый день трудятся над новыми разработками для солнцемобилей. В первую очередь, усовершенствования коснулись двигателя на солнечных батареях. Так в последних моделях «солнечных» авто используют легкие бесколлекторные двигатели постоянного тока, КПД которых составляет 98%. Применяют и низкооборотные двигатели, которые встраивают непосредственно в ведущие колеса, что предотвращает потерю энергии при трансмиссии.
Новые разработки коснулись и колес. Теперь для солнцемобилей используют шины, обладающие минимальным коэффициентом сопротивления качению. Лидером по производству таких шин считают фирму Michelin. Помимо прочего энергию солнечных батарей используют для питания радио, навигатора, кондиционера и других устройств автомобиля, служащих для комфортного и безопасного управления транспортным средством.
Совершенствования коснулись и внешнего вида «солнечного авто» . Ведь с первого взгляда даже не сразу поймешь, что перед тобой находится обычный автомобиль. Но объясняется это не фантазией дизайнеров, которые разрабатывают автомобиль на солнечных батареях, а необходимостью. Ведь для того, что такое авто могло проехать несколько десятков километров, потребуется немалое количество энергии, обеспечить которую может только солнечная батарея большой площади. Вот и получается, что солнцемобили выглядят не как обычное транспортное средство, а как космический корабль из какого-нибудь фантастического боевика. Так что если вы любите все креативное, то солнцемобиль обязательно придется вам по вкусу.
Самые запоминающиеся представители класса солнцемобилей
Авто Ecletic на солнечных батареях, является одной из разработок французской компании Venturi. Отличительная черта этого автомобиля – мощность в 22 л.с. Стоит отметить, что у большинства солнцемобилей этот показатель не превышает 1 л.с. при площади солнечной батареи 2 кв.метра. Работает Ecletic исключительно без использования топлива.
К примеру, без подзарядки такой автомобиль сможет проехать 50 км при средней скорости 50 км/ч. Помимо солнечной энергии Ecletic может использовать энергию ветра, ее хватит всего на 15 км. А вот при пасмурной погоде зарядить автомобиль можно и от обычной розетки, понадобится всего 5 часов.
Astrolab
Производство автомобиля на солнечных батареях Astrolab также принадлежит компании Venturi. Эта модель получилась более совершенной, чем Ecletic. Ее максимальная скорость равняется 120 км/ч, а проехать она может до 110 км. Площадь фотогальванических элементов составила 3,6 кв.метра. Да и цена автомобиля тоже не «подкачала» — 92 тысячи евро, именно столько вам придется заплатить за это чудо современного автомобилестроения.
Столь высоких технических характеристик разработчикам удалось достичь благодаря форме автомобиля. Спроектирован он наподобие болидов, участвующих в Формуле 1. А в качестве дополнительной защиты используется сверхлегкий карбоновый монокок. Дизайнером Astrolab выступил известный Саша Лакик, сравнивший новую модель с крылом, поставленным на колеса.
Solar World GT
Разработка электромобиля, работающего на солнечных батареях, Solar World GT пока еще не закончена. По данным швейцарской компании Green GT электрический суперкар будет обладать следующими техническими характеристиками:
- разгон до 100 км всего за 4 секунды;
- максимальная скорость составит 275 км/ч;
- мощность электрической силовой установки дойдет до 350-400 л.с.
Но все эти цифры пока только в планах, а как все будет на самом деле, узнаем лишь после того, как Solar World GT будет представлен широкой общественности.
Устанавливаем солнечную батарею на свой автомобиль
Если вы хотите приобщиться к солнечной энергетике, но пока не можете себе позволить настоящий солнцемобиль, можете воспользоваться идей, которая с каждым днем упрочняет свои позиции – это установка солнечной батареи на крышу автомобиля. Причем пользуются ею не только мастера-умельцы, но и гиганты мирового автомобилестроения, такие как Toyota, BMW и другие. Конечно, накопленной энергии вам не хватит, чтобы свободно передвигаться по городу, но обеспечить с помощью солнечной энергии работу навигационной системы или кондиционера вы вполне сможете.
Еще несколько лет назад компания Toyota сообщала об установке солнечных батарей на «топовую» версию гибридного автомобиля модели Prius. Вот только наличие одной этой опции спровоцировало резкий рост стоимости этого автомобиля. Все-таки фотоэлементы дорожают с каждым днем, да и сам процесс сохранения накопленной энергии достаточно сложный. Не меньшей популярностью пользуется и Mercedes Benz LKS 2012, на крышу которого разработчики также установили солнечную батарею.
Автомобильная солнечная батарея предназначена для поддержания питания устройств, потребляющих электроэнергию, а также для сохранения заряда аккумулятора при длительной стоянке. Мощность таких батарей колеблется от 40 до 70 Вт. Помимо батареи вам понадобиться специальный контроллер. Он необходим для регулировки заряда и разряда, так как при изменении погодных условий, а также смене дня и ночи могут наблюдаться различные режимы работы используемых фотоэлементов.
Гонки Дарвин – Аделаида – проверка возможностей солнцемобилей
Если вы хоть немного знакомы с автомобилями, работающими на солнечной энергии, то вы непременно слышали о самых известных гонках, которые каждые 2 года проводят в Австралии. В них участвуют только автомобили, которые используют солнечную энергию. Начало им положил Ханс Толструп, о котором мы вам рассказывали еще в начале статьи. Гонки Дарвин – Аделаида подталкивают всех активистов, кому не безразлична судьба нашей экологии, к разработке новых усовершенствований для солнцемобилей.
Ко всем участникам организаторы гонок предъявляют достаточно жесткие требования:
- емкость используемых аккумуляторов не должна превышать 5 кВт/ч;
- движение по трассе строго по графику с 8 утра до 5 вечера.
- водитель не должен весить меньше 80 кг, иначе к электромобилю крепится дополнительный балласт;
- команда должна состоять из 2-4 водителей.
В 2011 году в гонках участвовало 37 команд, но лишь 7 из них смогли пройти дистанцию до конца. Первой на финиш пришла машина на солнечных батареях японской команды. На втором месте оказались голландцы, а на третьем – американцы. Победителю гонки Tokai Challenger 2 (рис. Tokai Challenger 2) понадобилось 32 часа 45 минут, чтобы преодолеть гоночную трассу. Средняя скорость солнцемобиля составила 91,5 км/ч, а максимальная – 160 км/ч. Как мы видим, прогресс на лицо.
А в 2013 году победу одержали студенты технического университета Эйндховена из Нидерландов. Их четырехместный автомобиль на солнечных батареях под названием Stella развивает скорость до 110 км/ч, а накопленной силиконовыми панелями солнечной энергии хватает на 600 километров, при условии отсутствия солнечного света. Весит Stella 380 кг при длине 4,5 метра и ширине 1,65 метра. Конструкция солнцемобиля изготовлена из алюминия и углеволокна.
Автомобили на солнечной энергии медленно, но верно входят в нашу жизнь. Пройдет несколько десятков лет, и солнцемобиль перестанет быть чем-то далеким и недоступным. Из уникальной разработки он превратится в массовое средство передвижения. И пусть сегодня многие относятся к «солнечному» автомобилю как к фантастической игрушке для богатых, обязательно придет время, и все переменится. Ведь как показывает история, многие из тех вещей, которые вызывали у людей непонимание и настороженность, сегодня стали для нас неотъемлемой частью нашей жизни.
Статью подготовила Абдуллина Регина
В следующем видео — еще один пример автомобиля на солнечных батареях:
