На днях солнцелет Solar Impulse под управлением Бертрана Пикара отправился в полет через все Соединенные Штаты Америки из Сан-Франциско в Нью-Йорк. И появление в наше время данного транспортного средства выглядит как нечто само собой разумеющееся. Ведь по всему миру с каждым днем становится все больше и больше самолетов, автомобилей и прочих средств передвижения
, работающих на энергии Солнца
. О них и пойдет речь в этом обзоре.
Solar Impulse – это самолет, который не использует никакие другие источники энергии, кроме как солнечные панели. Для того, чтобы это стало возможным, создателям данного транспортного средства пришлось оснастить его крыльями с размахом 61 метр, на них и были расположены упомянутые выше элементы питания. В конце мая 2013 года Solar Impulse оправился в полет через всю США, от Западного Побережья страны до Восточного.
Построенная в 2010 году яхта PlanetSolar стала одним из самых уникальных и интересных в мире плавательных средств. Ведь вся ее палуба покрыта солнечными панелями, а создан данный корабль был для осуществления давней мечты своего хозяина – кругосветного путешествия на энергии Солнца.
В небольшом швейцарском городе Тенна в Альпах, являющемся одним из центров горнолыжного туризма, в 2012 году появилась канатная дорога на солнечных батареях, первый в мире объект подобного рода. Панели в ней весят вдоль линий подъемника.
Конечно, велосипеду для движения никакое электричество не нужно – он едет вперед за счет силы ног владельца либо гравитации. Однако энергия не помешала бы всевозможным мобильным устройствам человека, который передвигается на этом транспортном средстве.
Самые современные электромобили могут проехать на одной зарядке аккумуляторов максимум пару сотен километров. Но этот показатель можно увеличить практически до бесконечности, если оснастить транспортное средство солнечными панелями. В качестве примера тому можно привести электрический автомобиль SolarWorld GT, на котором его владельцы совершили кругосветное путешествие.
Лишь недавно компания SolarLab начала выпуск речных трамвайчиков Solar Shuttle, работающих от солнечных панелей, установленных на их изогнутых крышах, а уже сейчас подобные транспортные средства плавают по водоемам Лондона, Констанцы и Гамбурга.
Несмотря на свое название, мотоцикл Lune предназначен, в первую очередь, для езды в светлое время суток. А имя свое он получил благодаря форме полумесяца, на который данное транспортное средство становится похоже во время стоянок, когда владелец раздвигает систему солнечных панелей для зарядки аккумуляторов байка.
Еще одно транспортное средство с названием Solar Shuttle. Только теперь это не речной трамвайчик, а вполне сухопутных автобус, правда, тоже небольших размеров. Предназначен он для езды внутри студгородка университета Wake Forest University в городе Уинстон-Сейлем в американском штате Северная Каролина.
На улицах некоторых городов в Швейцарии недавно появилась целая сеть небольших прогулочных поездов, которые передвигаются исключительно за счет солнечных панелей, установленных у них на крыше. А кое-где эти средства передвижения используются даже в качестве общественного транспорта.
Уже в 2014 году Американское космическое агентство планирует запустить за пределы Земли самый большой в истории солнечный парус Sunjammer – летательный аппарат, который будет передвигаться за счет давления фотонов на огромную зеркальную поверхность (примерно 1200 квадратных метров). Данный проект при удачной реализации станет наглядным доказательством тому, что путешествовать в Космосе можно на сколь угодно далекие расстояния без оглядки на ограниченность ресурсов.
О том, что фотопанели можно устанавливать на крышах машин, известно достаточно давно. Но мало кто задумывается, что уже создан полноценный автомобиль на солнечных батареях, который работает только от энергии солнца. Причем это не единичные экземпляры изобретателей-любителей, а вполне современные разработки крупных компаний.
Более того, существует даже особый чемпионат, в котором имеют право соревноваться только автомобили на солнечной энергии. Называется он World Solar Challenge и проходит в Австралии. По регламенту участники должны преодолеть 3000км, отделяющих Дарвин от Аделаиды (то есть пересечь всю Австралию с севера на юг), не используя никаких дополнительных энергоисточников. Проходит этот чемпионат раз в два года, в 2013г. в нем выступали 40 команд из более чем 20-ти стран-участниц. Победу тогда одержала голландская Nuon, ее автомобиль поддерживал среднюю скорость 90 км/ч, невзирая на плохие погодные условия.
Особенности гелиоавтомобилей
Таким образом, машины на солнечной энергии – это уже давно не миф, а обычная реальность. Правда, название «автомобиль» не совсем правильно, по сути это – электромобиль, ведь он оснащен именно электродвигателем. На крыше автомобиля размещаются фотопанели, которые и снабжают мотор энергией. Также обязательно имеются мощные аккумуляторы, необходимые для накопления энергии. Причем, как правило, производители предусматривают комбинированный вариант зарядки аккумуляторных блоков. То есть при необходимости их можно подзарядить от специальной электросети. Делается это для повышения надежности и рабочего ресурса солнечного автомобиля.
Выгоды от массового использования таких солнечных электромобилей очевидны. Это и отсутствие загрязнения окружающего пространства, и удобство эксплуатации, и независимость от заправок. Однако есть и целый ряд проблем. Прежде всего – недостаточно высокий КПД современных фотоэлементов (и слишком высокая стоимость высокопроизводительных опытных образцов). Кроме того, это необходимость максимально снизить вес автомобиля без уменьшения его прочности, то есть применение достаточно дорогостоящих композитных материалов.
Тем не менее, инженеры продолжают активную работу в этом направлении, поскольку перспективность гелиоавтомобилей не вызывает сомнений. А значит, необходима эффективная, но не слишком дорогая солнечная батарея и прочные, но легкие составы для корпуса (ведь вес электромотора и аккумуляторов нельзя опустить ниже определенной отметки).
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 гелиоавтомобиль 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 1,65.
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. В Astrolab установлены аккумуляторы 7 кВт/ч и общей массой 110 кг.
1. What is a “solar car”? - Что такое «солнечный автомобиль»?
2. What is the energy source used in solar cars? –Какой источник энергии используется в солнечных автомобилях?
3. Are solar cars a common means of transport? Who drives them, and when? – Солнечные автомобили являются обычным средством передвижения? Кто водит их и когда?
4. What is a concept model? – Что такое концепт модель?
5. What was the purpose of developing solar cars? - Какова была цель разработки солнечных автомобилей?
6. How different is a new concept model developed by Ford? - Чем отличается новая концепт модель, разработанная Ford?
7. What is the advantage and disadvantage of solar cars? - В чем преимущество и недостаток солнечных автомобилей?
Solar cars
Did you know that there are cars which do not need “traditional” energy sources like petrol or diesel? They are solar powered cars, using the energy of the Sun. They are ecologically friendly as they are free of exhaust fumes, but their speed is not as high as that of conventional petrol and diesel fuel cars.
Solar powered cars have been developed and driven around the world for years, but almost exclusively in contests or research programmes - just to show that cars could travel without petrol. In most cases, the cars have been small capsules designed to hold only the driver.
Today Ford has developed a concept model solar car for everyday use.
(отрывок из текста)
Солнечные автомобили (автомобили на солнечных батареях)
Знаете ли вы, что есть автомобили, которые не нуждаются в «традиционных» источниках энергии, таких как бензин или дизельное топливо? Это автомобили на солнечных батареях, использующие энергию Солнца. Они экологически безопасны, поскольку они не производят выхлопных газов, но их скорость не так высока, как у обычных бензиновых и дизельных автомобилей.
Автомобили на солнечных батареях были разработаны и их водят во всем мире в течение многих лет, но почти исключительно в конкурсах или научно-исследовательских программах - просто чтобы показать, что автомобили могут ездить без бензина. В большинстве случаев автомобили были маленькими капсулами, предназначенными только для водителя.
Сегодня Форд разработал концепт модель солнечного автомобиля для повседневного использования. Концепт транспортное средство или показательный автомобиль – это автомобиль, сделанный чтобы продемонстрировать новый стиль и новые технологии.
Их часто показывают на авто-шоу, чтобы увидеть, как клиенты реагируют на новые и радикальные проекты, которые могут или не могут быть массового производства. Концепт-кары часто радикальны в двигателе или дизайне. Некоторые из них используют нетрадиционные, экзотические или дорогие материалы. Другие имеют уникальный внешний вид, 3 или 5 (или более) колес, или особые способности, как правило, не свойственны автомобилям. Многие концепт-кары никогда не имели прошлых небольших моделей, или даже рисунков в компьютерном дизайне. Концепт-кары никогда не идут в производство напрямую. Тем не менее, многие из функций и технологий, которые мы видим в современных автомобилях, были когда-то впервые показаны в концепт моделях годы назад.
- Цена беспощадно убивала спрос
- Свет в конце туннеля
- Игрушки для богатых
- Недорогая технология, которую можно использовать уже сейчас
"Всё новое - хорошо забытое старое"
Автомобильная история длинная и весьма забавна. Первые авто появились более века тому назад. Примечательно то, что первые образцы работали исключительно на паре или электроэнергии . По воле хитрых нефтяных магнатов, автомобиль получил дизельный двигатель. Экологически чистый транспорт был передвинут на задние позиции и практически забыт. Однако сейчас, мы всё чаще слышим про автомобиль на солнечных батареях, следовательно, история имеет свойство повторятся.
Такой ход событий имел место вплоть до 1955 года, когда американской публике на выставке, организованной концерном GM было представлено компактное авто, имеющее солнечные батареи. Не смотря на заманчивый вид и возможность дистанционного управления, новинка не получила ожидаемой известности. Гениальная разработка Уильяма Кобба была вскоре забыта, а сам проект закрылся из-за урезки в финансировании.
Спустя почти три десятилетия, в 1982 году, инициативу переняли австралийцы. Изобретатель Ханс Толструп проехал весь континент на своём авто, под названием «Quiet Achiever». Однако, даже в эру технологического прогресса, скорость автомобиля на солнечных батареях, не превышала отметки в 20 км/час. Вскоре, эту идею подхватили инженеры-энтузиасты с разных уголков планеты. И уже в следующем году было проведено первое Международное ралли с участием авто сконструированное на солнечных батареях. Впоследствии, автомобили, использующие энергию Солнца, становились всё мощнее, и уже в 1996 году, электрокар «Dream» достиг отметки в 135 км/час.
Цена беспощадно убивала спрос
Не лишним будет сказать и то, что вплоть до начала 21-го века, стоимость электрокаров отпугивала даже потребителей с достатком выше среднего. Главным минусом авто на солнечной батарее, было отсутствие возможности преодолевать значительные расстояния. Ёмкость батареи, даже у самых прогрессивных авто была слишком мала. К примеру, в США, те немногие заправки для электромобилей начали появляться лишь в середине прошлого десятилетия. Учитывая дороговизну ультрасовременных деталей электрокаров, даже мысль о возможной поломке, заставляла трепетать любителей экологически чистых технологий.
Со временем, а именно со второй половины 2000-х, ведущие мировые автомобильные производители решили обуздать этот неосвоенный рынок и взялись за разработку прототипов транспортных средств, работающих на солнечной энергии
. Как следствие, благодаря профессиональному подходу и солидным инвестициям, батареи стали в разы мощнее, солнечные панели компактнее, а сами авто дешевле.
Как и прежде, японцы оказали впереди планеты всей. Уже сейчас на улицах Токио можно встретить не только гибридные авто, но и "Хонды" с "Тойотами", "питающимися" энергией Солнца . Занимательно, что с каждым годом, электрокары становятся всё доступнее, а литий-ионные батареи всё вместительнее. Это даёт возможность покупателям со средним достатком "хвастануть" перед соседями.
На сегодняшний день, средняя цена на автомобиль, использующий солнечные батареи, составляет 25000 "зелёных".
"Пусть всегда будет Солнце..." и хорошее КПД
Помните эту детскую песенку, которую многие частенько напевали, будучи малышами? Она, как нельзя лучше, подходит для нынешней ситуации, касающейся авто оснащенных солнечными панелями. Вышеупомянутые ралли электрокаров, проводятся именно в Австралии, где почти круглый год солнечная погода. Как бы ни было печально, но будем смотреть правде в глаза. При дождливой погоде и пустых аккумуляторах, автомобиль может попросту заглохнуть на шоссе.
Старания инженеров, физиков и механиков всё еще не увенчались значительными успехами. КПД, которое выдают солнечные батареи в авто, так и не перевалило цифру в 15% . При этом, бензиновый двигатель печально известной "шестёрки", с лёгкостью выдаёт 45% . Что ж, всем автолюбителям придётся еще немножко подождать, чтобы получить возможность купить "зелёное" авто с конкурентоспособными характеристиками.
В вариантах подешевле, электромобиль работающий на солнечных батареях, обладает весьма малой мощностью - 1-2 лошадиные силы . И то, это лишь в том случае, если солнечные панели занимают как минимум 2 квадратных метра. Это не слишком влияет на скорость. При хорошем дорожном покрытии и длительном разгоне, некоторые модели автомобилей на солнечной энергии могут достичь отметки в 100 км/час .
Читайте также:
Свет в конце туннеля
Как бы там ни было, но благодаря кропотливой работе инженеров-энтузиастов и групп студентов-изобретателей, верящих в светлое будущее «солнечного» автомобиля, использующего солнечную энергию, ежегодно создаётся всё больше функционирующих образцов "экологически чистых" авто. Даже взглянув на австралийское Международное ралли, можно сделать вывод, что светлое будущее без выхлопных газов уже "не за горами".
Отличным примером может послужить французская автомобильная компания Venturi, создавшая прототипы Astrolab и Ecletic. Как стало известно, эти электрокары имеют не только мощные батареи, заряжаемые как от солнечных панелей, так и от розетки, но и ветровые генераторы. Уже в скором времени, должен начаться серийный выпуск этих авто, если конечно, этот гениальный стартап не "потухнет", как и многие предыдущие. Хочешь - не хочешь, а складывается впечатление, что некто просто не хочет давать зелёный свет на массовое внедрение данной технологии. Но давайте отвлечёмся от плохих мыслей и подробнее рассмотрим эти чуда техники.
Автомобиль Ecletic способен выдавать скорость 50 км/час на протяжении 50 километров , что уже является отличным показателем для "солнечного" авто. Мощность составляет 22 лошадки, что также немало. Хитрые французы, ориентируясь не только на жителей солнечной Австралии и Африки, оснастили модель разъёмом, благодаря которой, батарея авто может зарядиться через розетку. По предварительным данным, подзарядка автомобиля Ecletic не должна занимать более пяти часов. Что ж, это как нельзя кстати подойдёт для европейцев, привыкших к пасмурной погоде, ветрам и дождям. Инженеры Venturi решили не останавливаться и использовать даже ветер, оснастив электромобиль, имеющий солнечные батареи ветровым генератором, дарящий АКБ автомобиля еще дополнительные 15 километров.
Насколько бы ни был заманчив Ecletic, его с лёгкостью переплюнет другая разработка от французской компании - электрический автомобиль Astrolab. Это авто уже способно проехать добрых 110 километров , а крутящий момент даёт возможность разогнаться на прямых участках до 120 км/час . Остальные же характеристики остаются теми же, что и у Ecletic.
Игрушки для богатых
Естественно, электрокары, работающие на солнечной энергии и имеющие литий-ионные батареи до сих пор не могут считаться достойной альтернативой бензиновым автомобилям. Слишком мало электро-заправок, слишком скудные характеристики, слишком большая цена...
Компании, внедряющие эту технологию, никак не могут снизить стоимость в 20-25 тысяч евро за электромобиль функционирующий на солнечных батареях. Уж слишком много умственного труда и ресурсов затрачивается во время конструирования. Поэтому, такие оригинальные новинки, как Astrolab и Ecletic, по-прежнему остаются дорогими игрушками в руках обеспеченных борцов за чистый воздух.
Радует лишь то, что наука не стоит на месте, и уже сегодня, может быть, происходит очередной технологический прорыв, за которым последует полная смена бензиновых двигателей на солнечные. Поживём, увидим. А пока что, давайте отвлечёмся и рассмотрим таблицу с концептами электромобилей, использующих солнечную энергию, массовое производство которых может начатья уже в ближайшее время.
| Название | Страна -разработчик | Год разработки | Дистанция, которую авто способно преодолеть | Максимальная скорость | КПД | Стоимость |
| Stella | Голландия | 2013 | 600 км | 110 км/час | - | - |
| Trev | Австралия | 2008 | 150 км | 150 км/час | - | - |
| Solar World GT | Швейцария | 2014 | - | 275 км/час | - | - |
| Tokai Challenger 2 | Япония | 2010 | - | 160 км/час | 22% | - |
| SolatTaxi | Япония | 2007 | 350 км | 90 км/час | - | - |
| Venturi Astrolab | Франция | 2013 | 110 км | 120 км/час | 15% | 90000 евро |
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 .
