Что является солнечным автомобилем

Автомобиль на солнечных батареях: принцип действия, преимущества и недостатки

В ХХI веке – в эпоху ускорения развития науки и техники – человечество стоит перед выбором: развитое производство или живая природа. Так или иначе, но деятельность человека наносит вред экосистеме. И научный потенциал всего мира направлен на разработку инновационных экологически чистых технологий. К новейшим изобретениям такого рода относится автомобиль на солнечных батареях, который уже сегодня становится все более популярным в потребительской среде. Современные учёные, работающие в энергетической отрасли, относят «солнцемобиль» к мерам ресурсосбережения. Но обо всём по порядку.

Немного истории

Первый гелиомобиль был сконструирован ещё в 1982 году. Ханс Толструп – создатель агрегата под названием «Тихий рекордсмен» – пересёк на своём детище Австралию с максимальной скоростью 20 км/ч.

Идея автомобиля, питающегося энергией солнца, вызвала одобрение. Гелиомобиль привлёк к себе внимание. За этим последовал ряд попыток сконструировать более мощную и совершенную «солнечную машину».

Спустя 14 лет, скорость авто на солнечных батареях достигла отметки в 90 км/ч. Этот рекорд был поставлен гелиомобилем Dream («Мечта»), который стал победителем IV Международного ралли. На отдельных участках трассы машина разгонялась до скорости 135 км/ч.

Принцип действия, конструкция

Любой автомобиль на солнечных батареях относится к классу электромобилей. Действующий электродвигатель питается от солнечных батарей. Солнце заряжает также и резервные аккумуляторы. Таким образом, для функционирования этой машины используется чистая энергия солнечного излучения, и агрегат не наносит ущерба экосистеме. К слову, от фотопреобразователей питаются также:

Внешний вид такого авто с первого взгляда обескураживает. Дело в том, что для обеспеченья электродвигателей достаточным количеством энергии требуются батареи большой площади, поэтому корпус машины плоский и продолговатый. Это необходимость, в связи с которой машина походит на инопланетный корабль. В противном случае авто не могло бы проехать и десяти километров.

Преимущества

Машины на солнечных батареях готовы похвастаться рядом преимуществ перед обычными авто:

1. Экологичность. Гелиомобиль не оказывает на экосистему пагубного влияния. Главным недостатком авто, работающих на традиционном топливе, является повышенный выброс СО₂ в атмосферу Земли. Это один из вреднейших парниковых газов. Его избыток в воздухе приводит к необратимой смене климата на планете и образованию дыр в озоновом слое. Автомобиль, работающий на солнечных батареях, не образует вредных выбросов.
2. Бесплатная доступная энергия. Энергия, черпаемая от солнца, совершенно бесплатна. Гелиомобиль – удачный пример использования этой энергии.
3. Нет потребности в формировании сети АЗС.
4. Большой срок службы. Фотоэлементы, которыми оснащены солнцемобили, способны исправно функционировать в течение 25–30 лет.

На некоторые из перечисленных достоинств можно посмотреть двояко. Многие из этих «плюсов» стали причиной невостребованности подобных авто на широком рынке.

Недостатки

Машины, работающие на солнечной энергии, всё ещё не нашли широкого распространения на мировом рынке, т. к. их конструкция несовершенна. К весомым недостаткам относятся следующие:

1. Низкий КПД. На сегодняшний день КПД солнечных батарей составляет в среднем 15–20%. В связи с этим и мощность двигателей гелиомобилей невысока – всего 2–3 лошадиные силы.
2. Проблемы с передвижением в ночное время и пасмурную погоду. В тёмное время суток некоторые электромобили на солнечных батареях могут передвигаться за счёт сжигания топлива, но тогда теряется сама концепция экологичности.
3. Дороговизна фотоэлементов. Из-за базовой стоимости агрегатов и комплектующих «солнечная» машина стоит дорого.
4. Большие габариты. Отведённая под батареи поверхность корпуса так же, как и электродвигатель, весит немало. Большой вес солнцемобиля является причиной больших затрат энергии и потерь мощности.
5. Пониженный комфорт. Увы, но по уровню комфорта «солнечные машины» несопоставимы с традиционными автомобилями. Психология потребителя такова: лишь единицы сделают выбор в пользу менее комфортабельного экомобиля. И даже то, что солнцемобиль безопасен для природы, не сможет переубедить человека.
6. Дороговизна. Сегодня солнцемобили стоят как бензиновые авто бизнес-класса. Среднестатистический покупатель просто не может позволить себе приобрести такое дорогое средство передвижения.

Чтобы сделать автомобили на солнечных батареях более дешёвыми и доступными среди простого населения, необходимо:

• снизить цену на фотоэлементы;
• повысить КПД до 37–40%;
• сделать авто менее габаритным, что, в свою очередь, поспособствует меньшему расходу энергии.

Даже таких минимальных мер хватит для того, чтобы повысить уровень продаж авто, оснащённых солнечными батареями. На данный момент прогрессивные инженеры-учёные работают в этом направлении.

Заключение

Автомобиль на солнечных батареях – не миф и не роскошь. Да, сегодня в конструкции солнцемобилей присутствуют недостатки, которые делают данный продукт невостребованным. Однако учёные всего мира стараются сделать его более практичным и комфортабельным. Каждые два года в Австралии проводятся ралли солнцемобилей с целью выяснить, на что способны эти средства передвижения. За гелиотранспортом стоит чистое будущее Земли.

Источник статьи: http://ekoenergia.ru/ecotransport/avtomobil-na-solnechnyih-batareyah.html

Солнцемобиль — возможно ли ездить на энергии солнца

В стремлении сделать транспортные средства независимыми от бензоколонки и розетки, на фоне борьбы за экологию, родилась идея создания автомобиля, работающего только за счет полученной солнечной энергии. Хотя, учитывая удар по той же экологии, наносимый при изготовлении кремниевых солнечных элементов (90% панелей сделаны на основе кремния), аргумент в пользу природы вызывает сомнения. Независимость и бесплатное «топливо», на котором работает солнцемобиль, – более понятная мотивация.

До привычного автомобиля как до звезд

Внешность солнцемобиля весьма забавна: обтекаемая форма с максимально большой плоской верхней поверхностью, на которой размещены солнечные панели. Кроме легкого внешнего сходства эти творения инженерной мысли имеют не так много общего с привычными автомобилями. Малая полезная поверхность для размещения солнечных элементов и их невысокий КПД (максимум лишь 20-22%), заставляет конструкторов предельно уменьшать массу, используя легкие материалы и отказываясь от всего «лишнего». Под эту категорию даже иногда попадает колесо, делая электромобиль трехколесным.

По этой же причине солнцемобиль, который не может перевозить тяжелый груз, а ведь обычное авто, сравнимое по габаритам с седаном, может вместить с достаточным комфортом 4-5 человек, и груз до 300 кг и чуть более для него не проблема. В случае с «солнцеядным» транспортным средством здесь сплошь ограничения. Как правило, внутреннее пространство рассчитано на 1-2 человек, но есть исключения – голландский концепт Stella – первый в мире 4-х местный электромобиль.

Жесткость кузова гелиомобиля не лучшим образом сказывается на безопасности. Это у обычных машин есть металлические ребра жесткости, специальная конструкция и разная сопротивляемость удару, благодаря чему гасится энергия удара ради минимальной деформации салона. Здесь пока что преобладает не пассивная безопасность, а обеспечение жизни самой идеи создания гелиотранспорта. Конечно, с достижением достаточно высокого КПД фотоэлементов ситуация будет меняться.

Основные концепции солнцемобиля

Солнцемобиль обычно включает в себя:

• Солнечную батарею;
• Накопитель энергии, позволяющий перемещаться ночью или в условиях сильной облачности, когда уменьшается и без того малая удельная мощность солнечного излучения;
• Электродвигатель, который устанавливается чаще непосредственно на ведущие (-ее) колеса (-о), чтобы исключить потерю мощности при трансмиссии. Чаще задействуют низкооборотные моторы постоянного тока, у которых КПД равен 98%;
• Управляющий блок, который занимается распределением полученной энергии (излишек накапливается в аккумуляторе) и регулированием параметров работы солнечной батареи (охлаждение, ориентирование на солнце);
• Шасси.

Для максимально эффективного преобразования солнечного света в скорость, питания некоторых узлов и запаса хода необходимы:

1. Хорошая аэродинамика;
2. Большая площадь для размещения фотогальванических элементов;
3. Малая масса электромобиля.

Первые два пункта обусловливают причудливую форму кузова, напоминающую насекомое или крыло самолета. В некоторых концепциях колеса прикрыты обтекателями. О солидном клиренсе солнцемобиль может и не мечтать. Крыша обычно выполнена как единое целое с капотом и багажником. Некоторые концепты напоминают гольф-кары – двухместные, без стекол и дверей. А полноценная крыша над головой и вовсе подразумевается не у всех (пример – француз Venturi Astrolab).

Ради легкости конструкции, помимо прочих, используются такие материалы, как углепластик, композиты с карбоновыми включениями.

Солнцемобиль также требователен к шинам. Ему лучше подходят те, у которых низкий коэффициент сопротивления качению. Лучшим их производителем признан Michelin.

Яркие представители семейства солнцемобилей

По вместимости лидирует группа Solar Team из 22 студентов голландского Эйндховенского технологического университета, которая создала гелиомобиль Stella весом в 380 кг. Правда, эта разработка не полностью обеспечивается солнечной энергией. Половина заряда она получает от бытовой или высоковольтной электросети. Также Stella может «отдавать» полученную энергию из своих аккумуляторов обратно в коммунальную сеть, или запитывать бытовые приборы. Интересным моментом в нидерландской разработке является руль, размер которого способен интуитивно меняться в зависимости от скорости.

Возможности аккумуляторов обеспечивают Stella запас хода до 600 км, максимальная скорость составляет 110 км/ч. Изобретение студентов пока только концепт, до потокового производства этого солнцемобиля требуется еще работать и работать.

Astrolab – первый серийный солнцемобиль французской компании Venturi. Его стоимость впечатляет – € 90,000. В движение его приводит асинхронный мотор с воздушным охлаждением. Мощность 16 кВт, крутящий момент 50 Нм. Питание двигатель берет от никель-металлогидридных аккумуляторов весом 110 кг. Astrolab собран в основном из композитных материалов, шасси из углеволокна усилено алюминиевыми вставками. Вес всего авто 300 кг.

Площадь солнечных элементов невелика – 3,6 кв. м., их суммарная мощность – 600 Вт. Они полностью могут обеспечивать электромобиль «топливом», но при недостатке запаса энергии можно подзарядиться от обычной розетки. Максимальная скорость – 120 км/ч, запас хода в автономном режиме — 110 км.

Солнечная батарея как опция

Такие мировые автопроизводители, как Mercedes Benz, BMW, Toyota, в качестве опции устанавливают на крышу солнечные элементы, энергия от которых расходуется на работу навигации и кондиционера. Учитывая высокую цену фотогальванических элементов и сложность при их установке (контроллеры, доработка кузова, т. к. тяжелая крыша играет не на пользу его жесткости), стоимость опции составляет порядка $2,000. Основным «применением» солнечной крыши выступает охлаждение салона автомобиля кондиционером во время длительной стоянки под лучами солнца. Такая машина, конечно, не является солнцемобилем, но идея реализации питания, пусть не всего транспортного средства, а лишь некоторых его элементов от солнца максимально приближает его к таковым.

Несмотря на ограничения, сопутствующие гелиотранспорту, идея создать полноценный солнцемобиль продолжает развиваться. Главный сдерживающий фактор – низкая производительность фотоэлементов, но открытия в этой области появляются постоянно, и как знать, может уже через пару десятков лет бензоколонки будут уже не актуальны…
» alt=»»>

Источник статьи: http://znanieavto.ru/nuzhno-znat/solncemobil.html

Солнечная машина — Solar vehicle

Солнечное транспортное средство или солнечное электрическое транспортное средство представляет собой электрическое транспортное средство работает полностью или в значительной степени от прямого использования солнечной энергии . Обычно фотоэлектрические элементы, содержащиеся в солнечных батареях, преобразуют солнечную энергию непосредственно в электрическую . Термин «солнечный автомобиль» обычно подразумевает, что солнечная энергия используется для питания всей или части движущей силы транспортного средства . Солнечная энергия также может использоваться для обеспечения энергии для связи, управления или других вспомогательных функций.

Солнечные автомобили в настоящее время не продаются в качестве повседневных транспортных средств, а в основном представляют собой демонстрационные автомобили и инженерные учения, часто спонсируемые государственными учреждениями. Однако широко распространены транспортные средства с косвенным зарядом от солнечной энергии, и в продаже имеются солнечные лодки .

Содержание

Земля

Солнечные автомобили

Солнечные автомобили зависят от фотоэлементов для преобразования солнечного света в электричество для привода электродвигателей. В отличие от солнечной тепловой энергии, которая преобразует солнечную энергию в тепло, фотоэлементы напрямую преобразуют солнце в электричество. Например, недавно выпущенный Hyundai Solar Car, на крыше которого установлены солнечные батареи. Фотоэлектрические панели автомобиля вырабатывают электричество для зарядки аккумуляторов в автомобиле.

Конструкция автомобиля на солнечных батареях сильно ограничена количеством энергии, потребляемой автомобилем. Солнечные автомобили создаются для гонок на солнечных батареях, а также для общественного использования. Список прототипов автомобилей на солнечных батареях . Даже самые лучшие солнечные элементы могут собирать только ограниченную мощность и энергию на поверхности автомобиля. Это ограничивает солнечные автомобили сверхлегкими композитными кузовами для экономии веса. Солнечные автомобили лишены безопасности и удобства обычных транспортных средств. Первый семейный автомобиль на солнечных батареях был построен в 2013 году студентами в Нидерландах. Этот автомобиль способен проехать 550 миль на одной зарядке при солнечном свете. Он весит 850 фунтов и оснащен солнечной батареей мощностью 1,5 кВт. Солнечные автомобили должны быть легкими и эффективными. Транспортные средства за 3000 или даже 2000 фунтов менее практичны. Stella Lux , предшественница Stella, побила рекорд дальности полета одного заряда 932 мили. Голландцы пытаются коммерциализировать эту технологию. Во время гонок Stella Lux способна преодолеть 700 миль при дневном свете. На скорости 45 миль в час Stella Lux имеет бесконечный запас хода. Это снова связано с высокой эффективностью, включая коэффициент лобового сопротивления 0,16. Среднестатистической семье, которая никогда не проезжает более 200 миль в день, никогда не потребуется подзарядка от сети. Они включались бы только в том случае, если бы хотели вернуть энергию в сеть. Автомобили на солнечных батареях часто оснащены датчиками и / или беспроводной телеметрией , чтобы тщательно контролировать потребление энергии автомобилем, улавливание солнечной энергии и другие параметры. Беспроводная телеметрия обычно предпочтительнее, поскольку она позволяет водителю сосредоточиться на вождении, что может быть опасно в таком небольшом и легком автомобиле. Система солнечного электромобиля была спроектирована и спроектирована как простая в установке (от 2 до 3 часов) интегрированная вспомогательная система с литым низкопрофильным солнечным модулем, дополнительным аккумулятором и проверенной системой контроля заряда.

В качестве альтернативы электромобиль с батарейным питанием, такой как Sono Motors Sion , может использовать солнечную батарею для подзарядки; массив может быть подключен к общей распределительной электросети.

Солнечные автобусы

Солнечные автобусы приводятся в движение за счет солнечной энергии, которая полностью или частично собирается из стационарных установок солнечных панелей. Tindo шина является 100% солнечной энергии автобус , который работает в качестве бесплатного общественного транспорта службы в Аделаида Сити по инициативе городского совета. Автобусы, использующие электрические автобусы , частично питаемые от солнечных панелей, установленных на крыше автобуса, предназначены для снижения энергопотребления и продления срока службы аккумуляторной батареи электрического автобуса.

Автобусы на солнечных батареях следует отличать от обычных автобусов, в которых электрические функции автобуса, такие как освещение, обогрев или кондиционирование воздуха, но не сама двигательная установка, питаются от солнечной энергии. Такие системы получили более широкое распространение, поскольку они позволяют автобусным компаниям соблюдать определенные правила, например, законы против холостого хода , действующие в нескольких штатах США, и могут быть модернизированы для существующих автомобильных аккумуляторов без замены обычного двигателя.

Одноколейные автомобили

Первые солнечные «автомобили» на самом деле были трехколесными или квадроциклами, построенными с использованием велосипедных технологий. На первой солнечной гонке, Тур де Соль в Швейцарии в 1985 году, они назывались солнечными моторами . Из 72 участников половина использовала исключительно солнечную энергию, а другая половина использовала гибриды, питаемые солнечной энергией и человеком. Было построено несколько настоящих солнечных велосипедов с большой солнечной крышей, маленькой задней панелью или прицепом с солнечной панелью. Позже были построены более практичные солнечные велосипеды со складными панелями, которые можно было устанавливать только во время парковки. Даже позже панели оставили дома, питаясь от сети, а велосипеды заряжались от сети. Сегодня доступны высокоразвитые электрические велосипеды, которые потребляют так мало энергии, что покупка эквивалентного количества солнечной электроэнергии стоит недорого. «Солнечная энергия» превратилась из реального оборудования в систему косвенного учета. Та же система работает и с электрическими мотоциклами, которые также были впервые разработаны для Tour de Sol .

Приложения

Venturi Astrolab в 2006 году был первым в мире коммерческим гибридным электромобилем, который должен был быть выпущен в январе 2008 года.

В мае 2007 года партнерство канадских компаний во главе с Hymotion изменило Toyota Prius, чтобы использовать солнечные элементы для выработки до 240 Вт электроэнергии при ярком солнечном свете. Сообщается, что это позволяет увеличить запас хода до 15 км в солнечный летний день при использовании только электродвигателей.

В 2005 году изобретатель из Мичигана, США, построил уличный, лицензированный, застрахованный электрический скутер с солнечной зарядкой. Его максимальная скорость контролировалась на уровне чуть более 30 миль в час, а для зарядки аккумуляторов на стоянке использовались складные солнечные панели.

Вспомогательная мощность

Фотоэлектрические модули коммерчески используются в качестве вспомогательных силовых агрегатов в легковых автомобилях для вентиляции автомобиля, снижения температуры в салоне автомобиля, когда он припаркован на солнце. Такие автомобили, как Prius , Aptera 2 , Audi A8 и Mazda 929 2010 года выпуска , имеют солнечные люки на крыше для вентиляции.

Площадь фотоэлектрических модулей, необходимых для питания автомобиля традиционной конструкции, слишком велика для перевозки на борту. Был построен прототип автомобиля и прицепа Solar Taxi . Согласно информации на сайте, он способен преодолевать 100 км / день при использовании 6 м 2 стандартных ячеек из кристаллического кремния. Электроэнергия хранится с помощью никелево-солевой батареи . Однако стационарная система, такая как солнечная панель на крыше, может использоваться для зарядки обычных электромобилей.

Кроме того , можно использовать солнечные панели , чтобы расширить диапазон гибрида или электромобиля, как включенные в Fisker Karma , доступны в качестве опции на Chevy Volt , на капот и крышу «Destiny 2000» модификаций Pontiac Fieros , Italdesign Quaranta , Free Drive EV Solar Bug и множество других электромобилей, как концептуальных, так и серийных. В мае 2007 года партнерство канадских компаний во главе с Hymotion добавило фотоэлектрические элементы в Toyota Prius, чтобы расширить ассортимент. SEV требует 20 миль в день от их комбинированного модуля мощностью 215 Вт, установленного на крыше автомобиля, и дополнительной батареи на 3 кВт / ч.

9 июня 2008 года президенты Германии и Франции объявили о плане предоставления кредита в размере 6-8 г / км выбросов CO ₂ для автомобилей, оснащенных технологиями, «еще не учтенными в стандартном цикле измерения выбросов автомобиля» . Это породило предположения о том, что фотоэлектрические панели могут получить широкое распространение на автомобилях в ближайшем будущем.

Также технически возможно использование фотоэлектрической технологии (в частности, термофотоэлектрической (TPV) технологии) для обеспечения движущей силы автомобиля. Топливо используется для нагрева эмиттера. Генерируемое инфракрасное излучение преобразуется в электричество фотоэлектрическим элементом с малой шириной запрещенной зоны (например, GaSb). Был даже построен прототип гибридного автомобиля TPV. «Викинг 29» был первым в мире автомобилем с термофотоэлектрическим приводом (TPV), спроектированным и построенным Институтом исследований транспортных средств (VRI) в Университете Западного Вашингтона. Потребуется повысить эффективность и снизить стоимость, чтобы сделать TPV конкурентоспособным с топливными элементами или двигателями внутреннего сгорания.

Личный скоростной транспорт

Некоторые концепции персонального скоростного транспорта (PRT) включают фотоэлектрические панели.

Железная дорога

Железные дороги предлагают вариант с низким сопротивлением качению, который будет полезен при запланированных поездках и остановках. Фотоэлектрические панели были испытаны как ВСУ на итальянском подвижном составе в рамках проекта ЕС. PVTRAIN . Прямое питание в сети постоянного тока позволяет избежать потерь из-за преобразования постоянного тока в переменный. Сети постоянного тока есть только в электротранспорте: железных дорогах, трамваях и троллейбусах. Преобразование постоянного тока с фотоэлектрических панелей в переменный ток сети (AC), по оценкам, привело к потере около 3% электроэнергии.

PVTrain пришел к выводу, что наибольший интерес для фотоэлектрических систем на железнодорожном транспорте вызывают грузовые вагоны, в которых бортовая электроэнергия обеспечит новые функции:

• GPS или другие устройства позиционирования, чтобы улучшить их использование в управлении автопарком и повысить эффективность.
• Электрические замки, видеомонитор и система дистанционного управления для автомобилей с раздвижными дверями, чтобы снизить риск кражи ценных товаров.
• Тормоза с АБС, которые увеличивают максимальную скорость грузовых вагонов до 160 км / ч, повышая производительность.

На узкоколейной линии Кисмарош — Киралирет недалеко от Будапешта построен железнодорожный вагон «Вили», работающий на солнечной энергии. При максимальной скорости 25 км / ч «Вили» приводится в движение двумя двигателями мощностью 7 кВт с рекуперативным торможением и питанием от фотоэлектрических панелей площадью 9,9 м2. Электроэнергия хранится в бортовых аккумуляторах. Помимо бортовых солнечных панелей, есть возможность использовать стационарные (внешние) панели для выработки электроэнергии специально для использования на транспорте.

Также в рамках проекта «Гелиотрам» построено несколько пилотных проектов, например, трамвайные депо в Ганновере, Лейнхаузен и Женеве (Bachet de Pesay). Женевский участок мощностью 150 кВт ( _p) подавал 600 В постоянного тока непосредственно в электрическую сеть трамвая / троллейбуса, обеспечивая около 1% электроэнергии, потребляемой транспортной сетью Женевы при ее открытии в 1999 году. 16 декабря 2017 года был запущен поезд, работающий на солнечной энергии. в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Поезд питается от бортовых солнечных батарей и бортовых аккумуляторных батарей. Он вмещает 100 пассажиров на расстояние 3 км.

Недавно Имперский колледж Лондона и экологическая благотворительная организация 10:10 объявили о проекте Renewable Traction Power по исследованию использования боковых солнечных панелей для питания поездов. Между тем индийские железные дороги объявили о своем намерении использовать на борту фотоэлектрические системы для работы систем кондиционирования в железнодорожных вагонах. Кроме того, Индийские железные дороги объявили, что к концу мая 2016 года проведут пробный пуск. Они надеются, что в среднем 90 800 литров дизельного топлива на поезд будет сэкономлено в год, что, в свою очередь, приведет к сокращению выбросов CO на 239 тонн. ₂ .

Лодки, работающие на солнечных батареях, в основном используются только в реках и каналах, но в 2007 году экспериментальный 14-метровый катамаран Sun21 прошел по Атлантике из Севильи в Майами , а оттуда в Нью-Йорк. Это было первое пересечение Атлантики, работающее только на солнечной энергии.

Крупнейшая судоходная компания Японии Nippon Yusen KK и Nippon Oil Corporation заявили, что солнечные панели, способные генерировать 40 киловатт электроэнергии, будут размещены на крыше корабля- перевозчика массой 60 213 тонн, который будет использоваться Toyota Motor Corporation .

В 2010 году была представлена Tûranor PlanetSolar , яхта- катамаран длиной 30 метров и шириной 15,2 метра, работающая от 470 квадратных метров солнечных панелей. На данный момент это самая большая из когда-либо построенных лодок на солнечных батареях. В 2012 году PlanetSolar стал первым в истории солнечным электромобилем, совершившим кругосветное путешествие .

Изготовлены различные демонстрационные системы. Любопытно, что никто еще не воспользовался огромным выигрышем в мощности, который принесет водяное охлаждение.

Низкая удельная мощность нынешних солнечных панелей ограничивает использование судов, работающих на солнечной энергии, однако лодки, использующие паруса (которые не вырабатывают электричество, в отличие от двигателей внутреннего сгорания), используют энергию батарей для электроприборов (таких как охлаждение, освещение и связь). Здесь солнечные панели стали популярными для подзарядки батарей, поскольку они не создают шума, требуют топлива и часто могут быть легко добавлены к существующему пространству палубы.

Воздух

Солнечные корабли могут относиться к дирижаблям на солнечных батареях или гибридным дирижаблям.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) вызывают значительный военный интерес ; солнечная энергия позволила бы им оставаться в воздухе в течение нескольких месяцев, став гораздо более дешевым средством выполнения некоторых задач, которые сегодня выполняются с помощью спутников. В сентябре 2007 года сообщалось о первом успешном полете за 48 часов на постоянной мощности БПЛА. Вероятно, это будет первое коммерческое использование фотоэлектрических элементов в полете.

Было построено много демонстрационных самолетов на солнечных батареях, некоторые из которых известны AeroVironment .

Пилотируемый самолет на солнечных батареях

• Пингвин-паутинка ,
• Solar Challenger — этот самолет пролетел 163 мили (262 км) из Парижа, Франция, в Англию на солнечной энергии.
• Sunseeker
• Solar Impulse — два одноместных самолета, второй из которых совершил облет Земли. Первый самолет совершил 26-часовой испытательный полет в Швейцарии 8–9 июля 2010 года. Самолет поднял на высоту почти 28 000 футов (8 500 метров) Андре Борщберг . Он слетал всю ночь от батареи. Второй самолет, немного более крупный и мощный, вылетел из Абу-Даби в 2015 году в сторону Индии, а затем на восток через Азию. Однако после перегрева батареи он был вынужден остановиться на Гавайях зимой. В апреле 2016 года он возобновил свое путешествие и завершил кругосветное плавание, вернувшись в Абу-Даби 26 июля 2016 года.
• SolarStratos — швейцарский стратосферный 2-местный солнечный самолет, стремящийся подняться в космос.

Гибридные дирижабли

Канадский стартап Solar Ship Inc разрабатывает гибридные дирижабли на солнечных батареях, которые могут работать только на солнечной энергии. Идея состоит в том, чтобы создать жизнеспособную платформу, которая может путешествовать в любую точку мира, доставляя холодные медицинские принадлежности и другие предметы первой необходимости в места в Африке и Северной Канаде, не нуждаясь в каком-либо топливе или инфраструктуре. Есть надежда, что технологических разработок в области солнечных элементов и большой площади поверхности, обеспечиваемой гибридным дирижаблем, будет достаточно для создания практического самолета с солнечной батареей. Некоторые ключевые особенности солнечного корабля заключаются в том, что он может летать только на аэродинамическом подъемнике без подъемного газа, а солнечные элементы вместе с большим объемом оболочки позволяют переконфигурировать гибридный дирижабль в мобильное убежище, которое может перезаряжать батареи и другое оборудование. .

Hunt GravityPlane (не путать с наземным гравитационным самолетом ) — это планер с гравитационным двигателем, предложенный компанией Hunt Aviation в США. Он также имеет крылья с аэродинамическим профилем, улучшающие его аэродинамическое сопротивление и повышающие его эффективность. GravityPlane требует большого размера, чтобы получить достаточно большое отношение объема к весу, чтобы поддерживать эту конструкцию крыла, и ни один пример еще не построен. В отличие от планера с двигателем , GravityPlane не потребляет энергию во время фазы набора высоты. Однако он потребляет энергию в тех точках, где его плавучесть меняет положительные и отрицательные значения. Хант утверждает, что это, тем не менее, может повысить энергоэффективность корабля, как и более высокая энергоэффективность подводных планеров по сравнению с традиционными методами движения. Хант предполагает, что низкое энергопотребление должно позволить кораблю собирать достаточно энергии, чтобы оставаться в воздухе неопределенное время. Традиционным подходом к этому требованию является использование солнечных батарей в самолетах, работающих на солнечной энергии . Хант предложил два альтернативных подхода. Один из них — использовать ветряную турбину и собирать энергию из воздушного потока, создаваемого планирующим движением, другой — это тепловой цикл для извлечения энергии из разницы температур воздуха на разных высотах.

Беспилотные летательные аппараты

• Pathfinder и Pathfinder-Plus — этот БПЛА продемонстрировал, что самолет может оставаться в воздухе в течение длительного периода времени, питаясь исключительно солнечной энергией.
• Helios — созданный на основе Pathfinder-Plus, этот БПЛА с питанием от солнечных и топливных элементов установил мировой рекорд полета на высоте 96 863 футов (29 524 м).
• Qinetiq Zephyr — построенный Qinetiq, этот БПЛА установил неофициальный мировой рекорд по длительности беспилотного полета — более 82 часов 31 июля 2008 года. Всего через 15 дней после полета Solar Impulse, упомянутого выше, 23 июля 2010 года Zephyr, легкий беспилотный летательный аппарат. Автомобиль, спроектированный оборонной фирмой QinetiQ Соединенного Королевства , стал рекордсменом по выносливости для беспилотного летательного аппарата. Он пролетел в небе над Аризоной более двух недель (336 часов). Он также поднялся на высоту более 70 700 футов (21,5 км).
• БПЛА, спроектированный и изготовленный в Китае, успешно поднялся на высоту 20 000 метров во время испытательного полета в северо-западных регионах страны. Названный «Caihong» (CH), или «Радуга» на английском языке, он был разработан исследовательской группой из CASC .

Будущие проекты

• BAE Systems PHASA-35 разрабатывается компанией BAE Systems и авиационно — космической техники фирмы призматических для испытательных полетов в 2019 году.
• Компания Google приобрела компанию Titan Aerospace с целью разработки БПЛА на солнечной энергии, однако проект, похоже, был заброшен.
• Sky-Sailor (направлен на марсианский полет)
• Различные проекты солнечных дирижаблей, такие как «High Altitude Airship» Lockheed Martin.

Космос

Космический корабль на солнечной энергии

Солнечная энергия часто используется для питания спутников и космических кораблей, работающих во внутренней солнечной системе, поскольку она может обеспечивать энергию в течение длительного времени без избыточной массы топлива. Спутник связи содержит несколько радиопередатчиков , которые работают непрерывно в течение своей жизни. Было бы неэкономично эксплуатировать такой аппарат (который может находиться на орбите в течение многих лет) от первичных батарей или топливных элементов , а дозаправка на орбите нецелесообразна. Однако солнечная энергия обычно не используется для корректировки положения спутника, и срок полезного использования спутника связи будет ограничен запасом топлива на борту станции.

Солнечные космические корабли

Несколько космических аппаратов, работающих на орбите Марса , использовали солнечную энергию в качестве источника энергии для своей двигательной установки.

Все современные космические корабли с солнечной батареей используют солнечные панели в сочетании с электрическими двигателями , обычно с ионными двигателями, поскольку это дает очень высокую скорость истечения и снижает количество топлива по сравнению с ракетой более чем в десять раз. Поскольку топливо обычно является самой большой массой на многих космических кораблях, это снижает затраты на запуск.

Другие предложения для солнечных космических аппаратов включают солнечное тепловое нагревание топлива, обычно водорода или иногда воды. Электродинамический трос можно использовать для изменения ориентации спутника или изменить его орбиту.

Другая концепция солнечного движения в космосе — легкий парус ; это не требует преобразования света в электрическую энергию, вместо этого напрямую полагаясь на крошечное, но постоянное радиационное давление света.

Планетарные исследования

Возможно, наиболее успешными летательными аппаратами на солнечных батареях были «вездеходы», используемые для исследования поверхностей Луны и Марса. В программе «Луноход» 1977 года и Mars Pathfinder 1997 года использовалась солнечная энергия для приведения в движение дистанционно управляемых транспортных средств. Срок службы этих марсоходов намного превышал пределы выносливости, которые были бы наложены, если бы они работали на обычном топливе.

Электромобиль с солнечной батареей

Швейцарский проект под названием «Солартакси» совершил кругосветное плавание. Это первый случай в истории, когда электромобиль (не самодостаточный автомобиль на солнечных батареях) облетел мир, преодолев 50000 км за 18 месяцев и пересек 40 стран. Это достойный дороги электромобиль с прицепом с солнечными батареями и солнечной батареей размером 6 м². В Solartaxi есть аккумуляторы Zebra , которые позволяют проехать 400 км без подзарядки. Автомобиль также может проехать 200 км без прицепа. Его максимальная скорость составляет 90 км / ч. Автомобиль весит 500 кг, а прицеп — 200 кг. По словам инициатора и тур-директора Луи Палмера , серийный автомобиль может быть произведен за 16000 евро. Solartaxi путешествовал по миру с июля 2007 года по декабрь 2008 года, чтобы показать, что существуют решения, позволяющие остановить глобальное потепление, и побудить людей искать альтернативы ископаемому топливу . Палмер предполагает, что наиболее экономичным местом для установки солнечных панелей для электромобиля является строительство крыш, сравнивая это с размещением денег в банке в одном месте и их снятием в другом.

Компания Solar Electric Vehicles добавляет выпуклые солнечные элементы на крышу гибридных электромобилей.

Подключаемые гибридные автомобили и автомобили на солнечной энергии

Интересным вариантом электромобиля является тройной гибридный автомобиль — PHEV, который также оснащен солнечными батареями.

У модели Toyota Prius 2010 года есть возможность установки солнечных батарей на крыше. Они приводят в действие систему вентиляции во время стоянки, чтобы обеспечить охлаждение. Есть много применений фотоэлектрической энергии на транспорте либо в качестве движущей силы, либо в качестве вспомогательных силовых установок , особенно там, где требования к топливу, техобслуживанию, выбросам или шуму исключают использование двигателей внутреннего сгорания или топливных элементов. Из-за ограниченной площади, доступной для каждого транспортного средства, скорость или диапазон либо оба ограничиваются при использовании в качестве движущей силы.

Ограничения

Существуют ограничения на использование фотоэлементов в транспортных средствах:

• Плотность мощности: мощность солнечной батареи ограничена размером автомобиля и площадью, которая может подвергаться воздействию солнечного света. Этого также можно избежать, добавив платформу и подключив ее к автомобилю, и это дает больше места для панелей для питания автомобиля. В то время как энергия может накапливаться в батареях, чтобы снизить пиковую нагрузку на массив и обеспечить работу в условиях отсутствия солнца, батарея увеличивает вес и стоимость автомобиля. Ограничение мощности может быть уменьшено за счет использования обычных электромобилей, питаемых от солнечной (или другой) энергии, подзаряжаемых от электрической сети.
• Стоимость: хотя солнечный свет бесплатный, создание фотоэлементов для улавливания этого солнечного света стоит дорого. Стоимость солнечных панелей неуклонно снижается (снижение затрат на 22% при удвоении объема производства).
• Соображения по дизайну: хотя солнечный свет не имеет срока службы, фотоэлементы имеют. Срок службы солнечного модуля составляет примерно 30 лет. Стандартные фотоэлектрические устройства часто имеют гарантию 90% (от номинальной мощности) через 10 лет и 80% через 25 лет. Мобильным приложениям вряд ли понадобится время жизни, если они будут строить интегрированные фотоэлектрические и солнечные парки. Современные фотоэлектрические панели в основном предназначены для стационарных установок. Однако, чтобы добиться успеха в мобильных приложениях, фотоэлектрические панели должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать вибрации. Кроме того, солнечные панели, особенно из стекла, имеют значительный вес. Для того, чтобы его добавление было полезным, солнечная панель должна обеспечивать энергию, эквивалентную или превышающую энергию, потребляемую для движения ее веса.

Источник статьи: http://ru.qaz.wiki/wiki/Solar_vehicle