Авто на солнечных батареях. Виды и перспективы

В поисках альтернативных источников энергии автомобильные компании вкладывают огромные средства в инновационные разработки. Благодаря этому автомир получил действительно эффективные электромобили, а также силовые агрегаты на водородном топливе.

О водородных моторах мы уже недавно говорили. Сосредоточимся немного больше на электромобилях. В классическом варианте это машина с огромным аккумулятором (хотя уже существуют модели с суперконденсатором), который заряжается от бытовой электросети, а также на терминале заправочной станции.

Учитывая, что одной зарядки, особенно в холода, хватает ненадолго, инженеры стараются оснащать автомобиль дополнительными системами сбора полезной энергии, которая выделяется в процессе передвижения авто. Так, система рекуперации собирает кинетическую энергию с тормозной системы, а когда машина движется накатом, ходовая система выступает в роли генератора.

Некоторые модели оснащаются двс, который работает только как генератор независимо от того, едет авто или стоит. Пример таких транспортных средств – Chevrolet Volt.

Есть еще одна система, которая позволяет получать необходимую энергию без вредных выбросов. Это солнечные батареи. Стоит признать, что эту технологию уже давно используют, например, в космических аппаратах, а также для обеспечения электростанций собственной энергией.

Что можно сказать о возможности использовать данную технологию в электромобилях?

Общие характеристики

Солнечная панель работает по принципу преобразования энергии нашего светила в электричество. Чтобы автомобиль смог передвигаться в любое время суток, энергия должна накапливаться в акб. Этот источник питания должен обеспечивать нужным электричеством также и другие потребители, необходимые для безопасного движения (например, дворники и лампочки фар) и для комфорта (например, обогрев салона).

Первыми попытались применить эту технологию некоторые компании Соединенных Штатов в 1950-х годах. Однако этот практический шаг не был успешен. Причина заключалась в отсутствии аккумуляторов с большой емкостью. Из-за этого электромобиль имел слишком маленький запас хода, особенно в темное время суток. Проект был отложен до лучших времен.

В 90-х годах технологией вновь заинтересовались, так как появилась возможность создавать аккумуляторы с увеличенным кпд. Благодаря этому модель могла собрать больше энергии, которую потом можно было бы использовать во время передвижения.

Развитие электротранспорта позволяет более эффективно использовать заряд. Кроме того, каждая автомобильная компания заинтересована в снижении энергопотребления за счет уменьшения сопротивления, которое оказывает трансмиссия, встречный поток воздуха и другие факторы. Это позволяет увеличить запас хода на одной зарядке не на один километр. Теперь этот промежуток измеряется несколькими сотнями км.

Также неплохую помощь в этом сыграла разработка облегченных модификаций кузовов и разных агрегатов. Это снижает вес автомобиля, положительно влияя на скорость транспортного средства. В солнцемобилях используются все эти инновационные разработки.

Особенного внимания заслуживают двигатели, которые устанавливаются на такие авто. Это бесколлекторные модели. В таких модификациях используются особенные редкие магнитные элементы, которые снижают сопротивление качению, а также повышают мощность силовой установки.

Еще один вариант, имеющий максимальный эффект, – это использование мотор-колес. Так силовая установка не будет тратить энергию на преодоление сопротивления от разных элементов трансмиссии. Особенно практичным это решение окажется для автомобиля, который имеет гибридный тип силовой установки.

Последняя разработка позволяет использовать электрическую силовую установку практически в любом четырехколесном транспорте. Эта модификация – гибкий аккумулятор. Он способен эффективно выделять электричество и принимать разные формы. Благодаря этому источник питания можно устанавливать в разных отделах авто.

Зарядка акб осуществляется от панели, которая в основном размещается сверху машины, так как крыша имеет плоскую структуру и позволяет разместить элементы под прямым углом к солнечным лучам.

Какие существуют солнцемобили

Практически в каждой компании ведутся разработки по созданию эффективных солнцемобилей. Вот какие проекты концепт-каров уже готовы:

• Французский электрокар, имеющий данный тип источника питания,– Venturi Eclectic. Концепт был разработан в 2006-м году. Автомобиль оснащен силовой установкой, мощность которой достигает 22 лошадиные силы. Максимальная скорость транспорта – 50 км/ч., при которой запас хода составляет полсотни километров. В качестве дополнительного источника энергии производитель использует ветряной генератор.
• Astrolab Eclectic – еще одна разработка той же французской компании, работающей от солнечной энергии. Особенность автомобиля заключается в том, что он имеет открытый кузов, а панель расположена по периметру вокруг водителя и его пассажира. Это позволяет сохранить центр тяжести максимально близко к земле. Такая модель разгоняется до 120 км/ч. Сам аккумулятор имеет большую емкость, и расположен непосредственно под солнечной панелью. Мощность установки составляет 16 кВт.
• Нидерландский солнцемобиль для всей семьи – Stella. Модель была разработана группой студентов в 2013-м году. Машина получила футуристические очертания, а кузов выполнен из алюминия. Максимальная дистанция, которую может преодолеть авто, составляет около 600 километров.
• В 2015 году появилась еще одна действующая модель – Immortus, которую создала компания EVX Ventures из Мельбурна, Австралия. Этот двухместный электрокар получил приличную солнечную панель, площадь которой составляет 2286 квадратных сантиметров. В солнечную погоду транспорт способен целый день ездить без подзарядки на любое расстояние. Для обеспечения энергией бортовой сети используется АКБ емкостью всего 10 кВт/час. В пасмурный день машина способна преодолеть расстояние в 399 км, и то при максимальной скорости в 59 км/ч. Компания планирует пустить модель в серию, но лимитированную – всего около сотни экземпляров. Стоимость такого автомобиля будет составлять примерно 370 тысяч долларов.
• Еще один автомобиль, использующий данный тип энергии, показывает неплохие результаты, даже в качестве спорткара. Модель Green GT от Solar World GT обладает мощностью в 400 лошадиных сил, а предел скорости находится на отметке в 275 километров в час.
• В 2011-м году состоялось соревнование среди солнцемобилей. Его выиграл Tokai Challenger 2 – японский электромобиль, использующий энергию солнца. Весит болид всего 140 килограмм, а разгоняется до показателя в 160 км/ч.

Ситуация на сегодняшний день

В 2017-м году немецкая компания Sono Motors представила модель Sion, которая уже вышла в серию. Ее стоимость составляет от 29 000 у.е. этот электромобиль получил солнечные панели практически по всей поверхности кузова.

Разгоняется автомобиль до 100 км/ч. за 9 секунд, а предел скорости составляет 140 километров/час. Батарея имеет емкость в 35 кВт/час, а запас хода составляет 255 километров. Солнечная панель обеспечивает небольшую подзарядку (за день нахождения на солнце аккумулятор подзарядится только для преодоления около 40 км пути), однако автомобиль не может ездить исключительно за счет этой энергии.

В 2019-м голландские инженеры, выходцы из университета города Эйндховен, объявили о старте сбора предзаказов на производство лимитированной серии Lightyear. Как заявляют инженеры, эта модель воплотила в себе параметры идеального электромобиля: большой запас хода на одной подзарядке и возможность аккумулировать достаточное количество энергии для продолжительной поездки.

Некоторые члены команды успели поработать в Tesla и других известных автокомпаниях, всерьез занимающихся созданием эффективных электрокаров. Благодаря этому опыту команде удалось создать машину с огромным запасом хода (в зависимости от скорости транспорта этот параметр варьируется от 400 до 800 километров).

Как обещает производитель, машина будет способна проехать около 20 тысяч километров за год только на солнечной энергии. Эти данные заинтересовали многих автолюбителей, благодаря чему компания смогла привлечь около 15 миллионов евро в качестве инвестиций и собрала за короткий промежуток времени почти сотню предварительных заказов. Правда, стоимость такого авто составляет 119 тысяч евро.

В том же году японский автопроизводитель объявил о проведении испытаний национального гибридного автомобиля Prius, оснащенного солнечными элементами питания. Как обещают представители компании, машина будет иметь сверхтонкие панели, которые используются в космонавтике. Это позволит машине быть максимально независимой от вилки и розетки.

На сегодняшний день известно, что модель может подзарядиться в солнечную погоду всего на 56 километров. Причем авто может либо стоять на парковке, либо ехать по дороге. Как заявил ведущий инженер отдела, Сатоси Сизуки, в серию модель выйдет еще не скоро, потому что основная преграда для этого – невозможность сделать высокопроиводительный солнечный элемент питания доступным для рядового автомобилиста.

Достоинства и недостатки солнечных автомобилей

Итак, солнцемобиль – это такой же электромобиль, только в нем используется дополнительный источник питания – солнечная панель. Как и любой электрический автомобиль, этот тип транспорта обладает следующими достоинствами:

• Отсутствие выбросов, но только в случае использования исключительно электричества;
• Если ДВС используется только в качестве генератора, это также положительно влияет на экологичность транспорта. Силовой агрегат не испытывает перегрузок, благодаря чему ВТС сгорает эффективно;
• Можно использовать батарею любой емкости. Самое главное – чтобы автомобиль смог увезти ее;
• Отсутствие сложных механических агрегатов обеспечивает более продолжительный рабочий ресурс транспортного средства;
• Высокий комфорт во время управления машиной. В процессе работы силовая установка не гудит, а также не вибрирует;
• Нет необходимости искать подходящее топливо для мотора;
• Современные разработки обеспечивают эффективное использование энергии, которая выделяется в любом транспорте, но не задействуется в обычных автомобилях.

Ко всем недостаткам электромобилей солнцемобили имеют следующие минусы:

• Слишком дорогие солнечные панели. Бюджетный вариант требует большой площади воздействия солнечных лучей, а компактные модификации используются в космических аппаратах, и слишком дорогие для обычных автолюбителей;
• Солнцемобили не такие мощные и быстрые, как обычные бензиновые или дизельные авто. Хотя это плюс к безопасности подобного транспорта – меньше на дорогах было бы летчиков, несерьезно относящихся к жизни окружающих;
• Обслуживание такого транспорта не представляется возможным, так как даже официальные сервисные станции не имеют специалистов, разбирающихся в подобных установках.

Это основные причины, по которым даже рабочие экземпляры остаются в категории концептов. По-видимому, все ждут того, кто осознанно пойдет на огромные растраты, чтобы дать делу ход. Нечто подобное произошло, когда многие компании имели рабочие модели электромобилей. Однако пока компания Илона Маска не взяла на себя всю нагрузку, никто не хотел тратить свои средства, а решили идти уже проторенным путем.

Вот небольшой обзор одного из таких автомобилей – Toyota Prius:

Вот это да! Toyota Prius на солнечных панелях!