Авто на солнечных батареях: цены, модели, плюсы и минусы

Содержание

цены, модели, плюсы и минусы

Развитие технологий и борьба за экологическую безопасность нашей планеты, стали катализаторами процесса создания автомобиля, или машины на солнечной энергии, которая работает на солнечных батареях.

Принцип действия

Содержание статьи

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме: 

  1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
  2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

 

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

  • Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.


В качестве резервного источника питания, на автомобиль установлен ветровой генератор, а также предусмотрена возможность подзарядки от электрической сети.

  • Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.


Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

  • Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.


Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

  • Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.


Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

  • В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.


Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

  • Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.


На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Средние цены

В связи с тем, что автомобили, работающие на солнечных батареях, являются штучным товаром и не поставлены на поточное производство, то и их стоимость, достаточно высока.

Производители не любят давать информацию о своих разработках, поэтому на выше приведенные модели нет информации о их цене и себестоимости.

Тем не менее, стоимость моделей, уже запущенных в серию, известна, так в соответствии с данными компаний Venturi (Франция), стоимость модели «Astrolab» составляет 92000,00 евро.

Плюсы и минусы

Автомобили, работающие на солнечных батареях, обладают целым рядом преимуществ, перед традиционными двигателями внутреннего сгорания, это:

  1. Отсутствие вредных выбросов обуславливает экологическую безопасность подобного транспорта.
  2. Неограниченный запас источника энергии, которым является солнце.
  3. Нет необходимости в строительстве заправочных станций и станций подзарядки, как в случае с электромобилями.
  4. Продолжительные сроки эксплуатации.
  5. Бесплатность энергии, обеспечивающей работу автомобиля.

 

Недостатки, как не странно, созвучны достоинствам данного типа автомашин, и это не позволяет данным аппаратам более широко войти в повседневную жизнь, это:

  1. Применение новых технологий и изготовление в штучном производстве, увеличивает стоимость подобных механизмов.
  2. Запас хода и скорость движения ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
  3. Отсутствие ремонтных сетей и служб автосервиса, работающего в данном сегменте автотранспорта, усложняют процесс его эксплуатации.

Как сделать своими руками

Умея работать с ручным инструментом, имея знания в электротехнике и механике, а также имея желание и свободное время, можно изготовить своими руками, достаточно сложное механическое транспортное средство, каким является солнечный автомобиль.

Начать необходимо с того, что нужно понять, как устроен подобный автомобиль, и как осуществляется его работа. Работа подобных устройств, отражена на ниже приведенной схеме.

Энергия солнца поглощается и преобразуется в электрическую энергию в солнечном коллекторе (батарее), который устанавливается на корпусе транспортного средства (автомобиля), и накапливается в аккумуляторе.

Посредством установки электронного блока управления, осуществляется контроль за расходом накопленной электрической энергии и зарядом аккумулятора, а также током потребления электрического двигателя, преобразующим электрическую энергию в его вращательное движение, которое в свою очередь, посредством механической передачи, передается на колеса транспортного средства.

Как видно из приведенной схемы, основные электрические элементы и механическую часть конструируемого автомобиля, лучше всего использовать заводского производства. Корпус же, может быть различным, главное условие для него, это прочность конструкции и малый вес.

Габаритные размеры корпуса создаваемого автомобиля зависят от размера механических узлов, а также размера солнечной батареи, которую планируется разместить снаружи.

Мощность солнечной панели должна соответствовать техническим характеристикам электронного блока и аккумуляторов, устанавливаемых на модели, а они, в свою очередь, должны быть увязаны с характеристиками электрического двигателя.

Гонки на солнцемобилях

Появление различных моделей солнечных автомобилей, выпускаемых крупными автопроизводителями и производимые индивидуальными изобретателями, привело к тому, что появился новый вид спорта – брейнспорт или гонки на солнцемобилях.

Данные соревнования проводятся в разных странах, но наиболее известные проходят в Австралии между городами Дарвин и Аделаида. Протяженность участка 3000,0 км.

Участие в подобных соревнованиях позволяет автомобильным компаниям тестировать свои новые технические разработки в экстремальных условиях, что в свою очередь служит развитием солнечного автомобиле строения.

Есть ли будущее у таких автомобилей?

В настоящее время, транспортные средства, использующие в качестве энергии солнечные лучи, не получили широкого распространения в нашей жизни. Это обусловлено высокой стоимостью их производства, низким КПД солнечных панелей, а также необходимостью установки энергоемких аккумуляторов, являющихся накопителями электрической энергии.

Тем не менее, появление новых технологий в производстве материалов, производство гибких солнечных панелей и аккумуляторов, обладающих значительной емкостью, при этом имеющих небольшие геометрические размеры, позволило создавать новые модели подобных транспортных средств.

Одним из важных факторов, свидетельствующих о том, что будущее у солнечных автомобилей есть, и оно приведет к увеличению таких моделей, является то, что энергия солнца, это возобновляемый и неисчерпаемый источник энергии, при использовании которого нет вредных выбросов в атмосферу, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

 


Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Фонарь на солнечной батарее

Вентилятор на солнечной батарее


 

Спасибо, что дочитали до конца!

Не забывайте подписываться на канал,  в ДЗЕНе

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Автомобили на солнечных батареях: фото, описание

Идея создания автомобилей на солнечных батареях возникла еще в середине прошлого века в США, но в то время отсутствовали технологии, которые позволяли бы это реализовать. Только в начале 90-х годов ученым удалось создать солнечную батарею подходящей мощности, и работы в этом направлении были возобновлены. Сегодня производители активно разрабатывают проекты автомобилей, работающих на энергии солнца. С обзором самых известных машин вы сможете ознакомиться далее.

Обзор автомобилей на солнечных батареяхОбзор автомобилей на солнечных батареях

На чем основан принцип функционирования автомобилей

Транспортные средства оснащаются батареями, которые преобразуют солнечное излучение в электроэнергию. Именно они становятся источником питания для электромотора. Приблизить мощность автомобиля на солнечной энергии к мощности обычной машины возможно, для этого надо подключить к батарее электромотор, вспомогательные электронные устройства и аккумуляторы.

Обзор солнцемобилей

Stella

Автомобиль был разработан в 2013 году командой студентов из Технологического университета Эйндховена (Голландия). Он был представлен как авто семейного типа, работающий исключительно за счет солнечного излучения. Суммарная площадь батарей, которые вырабатывают энергию для передвижения транспортного средства – 5,8 кв. м, скорость – до 125 км/час. При полном заряде аккумуляторной батареи машина проедет до 1000 км.

Основной материал корпуса – углеродистое волокно и алюминий, благодаря этому автомобиль получился легким и аэродинамичным. Вес без пассажиров – 375 кг. Транспортное средство оснащено инновационными устройствами, в том числе и необычной навигационной системой. Она следит за изменениями погодных условий и автоматически выбирает тот маршрут движения, по которому получит максимальное количество солнечного света. Фото автомобиля на солнечных батареях вы увидите далее.

StellaStella

Trev

Это транспортное средство было разработано австралийскими учеными в качестве пробного образца. Разработчики уверены в том, что в скором времени автомобиль Trev станет популярным средством передвижения. Изобретение проходит стадию регистрации, когда будут получены все необходимые документы – машины поступят в продажу.

Характеристики авто на солнечных батареях Trev:

  • масса – 270 кг;
  • время разгона до 100 км/час – 10 секунд;
  • масса батареи – 44 кг;
  • расстояние, которое машина проедет без подзарядки – 150 км;
  • количество сидений – 2;
  • бесшумный ход;
  • есть большое багажное отделение.

Конструкция автомобиля обеспечивает пассажирам комфорт и безопасность. Источником энергии может быть как солнце, так и ветер.

TrevTrev

Solar World Gt

Машина на солнечных батареях была создана в 2011 году разработчиками из Бохумского университета (Германия). По внешнему виду она напоминает легковое купе, в котором с комфортом смогут разместиться два человека и багаж. На крыше и бампере электромобиля расположены высокопроизводительные солнечные элементы, а во внутреннем отделении – аккумуляторы для накопления электричества. Скорость, которую способно развивать транспортное средство, – до 100 км/час.

В 2011 году работающая на солнечной энергии машина участвовала в ежегодной гонке World Solar Challenge в Австралии, но не выиграла ее. Зато она стала победителем в номинации «Лучший дизайн». После завершения гонки автомобиль отправился в кругосветное путешествие, за год он преодолел более 30 тыс. км.

Solar World GtSolar World Gt

Sono Sion

Это первый автомобиль на солнечных батареях, который будет запущен в серийное производство. Разработчики обещают сделать это в 2019 году. Созданием транспортного средства в течение трех лет занималась группа инженеров из Мюнхена.

На кузове электромобиля размещено 330 фотоэлементов. От неблагоприятных условий окружающей среды и механического воздействия они защищены поликарбонатным покрытием. Солнечные батареи способны обеспечить машине запас хода в 30 км. Время заряда встроенных аккумуляторов от солнечных панелей – 8 часов, от розетки – 1 час. Ожидаемая стоимость транспортного средства – 16 тыс. евро, батареи будут продаваться отдельно.

Sono SionSono Sion

Venturi Astrolab

Гоночный автомобиль на солнечной батарее был разработан французской компанией Venturi, его стоимость составляет 90 тыс. евро. Транспортное средство обладает рядом характеристик, которые делают его подходящим вариантом для повседневной езды:

  • асинхронный двигатель с воздушным охлаждением;
  • аккумуляторные батареи 7 кВт/час;
  • источник питания – фотогальванические элементы мощностью 600 Вт;
  • автономный ход при полном заряде – 110 км;
  • скорость – до 100 км/час;
  • вес устройства – 300 кг;
  • корпус изготовлен из легких композитных материалов.

venturiventuri

Преимущества и недостатки солнцемобилей

Машины на солнечной энергии имеют такие преимущества:

  • отсутствие вредных выбросов в окружающую среду;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • энергия, которая обеспечивает работу транспортного средства, абсолютно бесплатная;
  • отсутствие необходимости останавливаться на заправочных станциях;
  • низкие затраты на эксплуатацию.

К недостаткам можно отнести следующее:

  • низкая скорость движения по сравнению с машинами, работающими на обычном топливе;
  • высокая стоимость;
  • отсутствие специализированных ремонтных сетей и автосервисов, что усложняет эксплуатацию солнцемобилей.

Такие автомобили пока не получили широкого распространения среди населения. Это обусловлено высокой ценой и низким КПД по сравнению с обычными транспортными средствами. Но технологии постоянно развиваются, и вполне возможно, что через несколько лет производителям удастся создать мощные и надежные солнцемобили, которые по своим характеристикам ни в чем не будут уступать машинам с бензиновыми двигателями.

Автомобили на солнечных батареях и солнечная панель на крышу машины

Как это работает?

Солнечный автомобиль использует для передвижения не привычный двигатель внутреннего сгорания, а электродвигатель, питающийся от аккумуляторов.

Первые автомобили на солнечных батареях были сконструированы в США, в середине прошлого века. Сама идея была чрезвычайно заманчивой, особенно, если учесть обилие солнечных дней в большинстве американских штатов. Проблемой стало отсутствие достаточно мощных АКБ, что на тот момент не позволило развивать создание солнцемобиля. Новые попытки изготовления авто на солнечных батареях датируются девяностыми годами прошлого века, когда появились более эффективные аккумуляторы. Необходимо понимать, какова была цель разработки солнечных автомобилей.

Основная причина — топливный кризис, начавшийся в связи с увеличением количества автомобилей. Рост цен на горючее, загрязнение окружающей среды и прочие отрицательные моменты вынудили инженеров искать альтернативные виды конструкции машин. Солнечные автомобили являются обычным средством передвижения, хотя широкого распространения они пока не получили.

Для того, чтобы понять, что такое солнечный автомобиль, надо рассмотреть его конструкцию. Прежде всего, рассмотрим, какой источник энергии используется в солнечных автомобилях. Это солнечный свет, падающий на крышу автомобиля, на которой размещены фотоэлектрические элементы — солнечные батареи. Они преобразуют свет в электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях и расходуется на питание бесколлекторного электродвигателя. Управляет работой системы контроллер, который следит за режимом зарядки аккумуляторов, переключает их при необходимости и выполняет другие функции.

Популярные действующие модели

Машина на солнечной батарее — привлекательная во всех отношениях идея, поэтому разработкой таких конструкций занимаются практически все известные производители. Среди наиболее известных моделей можно назвать:

Модель Ecletic

Это разработка французской компании Venturi, способная развивать скорость до 50 км/ч и обладающая запасом хода в 50 км. Мощность силовой установки — 22 л. с.

Astrolab

Это тоже детище инженеров компании Venturi, запас хода которой достигает 110 км, а скорость — до 120 км/ч при мощности двигателя 16 кВт.

Stella

Это разработка специалистов из Голландии. Инженеры Технологического университета в Эйндховене создали свою версию семейного электромобиля с запасом хода до 600 км. Машина обладает аккумуляторами повышенной емкости.

Solar World GT

Изделие швейцарской компании Green GT. Мощность силовой установки — 400 л. с., максимальная скорость — до 275 км/ч. До 100 км/ч машина разгоняется всего за 4 секунды.

Есть и российские разработки автомобилей на солнечных батареях, которые ведутся в Санкт-Петербурге. Направление перспективное и активно развивается во всех развитых странах мира.

Гонки на солнцемобилях

С появлением солнцемобилей возник и новый вид спорта — брейнспорт. Это — гонки на машинах, перемещающихся на солнечной энергии.

Уже проводились соревнования в разных странах. Широко известны гонки, которые проводятся между австралийскими городами Дарвин и Аделаида. Общая протяженность трассы составляет 3000 км. Замысел организаторов подобных мероприятий — пропагандирование и способствование развитию исследований и производства солнечных автомобилей в разных странах.

Происходит тестирование техники в условиях реальной нагрузки, позволяющее производителям находить и устранять недоработки в конструкции. Относиться к подобным соревнованиям как к серьезным спортивным мероприятиям пока рано, но процесс идет и развивается.

Средние цены

Информация о стоимости подобных автомобилей крайне неохотно выдается производителями, поскольку массового производства пока не ведется. Заранее заявлять о ценах не принято, работы по созданию промышленных образцов еще не начаты.

Единственная определенная информация, которую можно получить на эту тему — это стоимость французской модели Astrolab от компании Venturi, которая в настоящее время обойдется покупателю в 92 000 евро.

Плюсы и минусы

К достоинствам автомобилей на солнечных батареях следует отнести:

  • экологическая безопасность, отсутствие вредных выбросов
  • источник энергии бесконечен и неиссякаем
  • в отличие от электромобилей, которым требуется подзарядка на специальной станции
  • длительные сроки службы автомобилей
  • отсутствие платы за пользование солнечной энергией

Недостатками этого вида транспорта можно считать:

  • высокие цены, вызванные штучным производством автомобилей
  • солнечные батареи для автомобиля на крышу не изготавливаются специально, что требует подгонки параметров ходовой части под возможности фотоэлементов
  • отсутствуют ремонтные станции и сети обслуживания подобной техники
  • скорость и запас хода значительно уступают существующим моделям на двигателях внутреннего сгорания

Производители стремятся усилить положительные стороны солнцемобилей, параллельно работая над устранением недостатков.

Перспективы развития

Часто возникает вполне резонный вопрос — кто водит солнечные автомобили и когда, на дорогах их не видно. Необходимо понимать, что на данном этапе разработок подобные модели являются штучными изделиями и в промышленное производство пока не идут. Для инженеров важно определить уровень возможностей подобной техники и создать конкурентоспособные образцы по доступным ценам.

Электромобиль на солнечных батареях — экспериментальная, во многом «сырая» конструкция, которая находится в стадии активной разработки. Пока еще ни солнечная панель для автомобиля, ни электродвигатели не могут соперничать с двигателями внутреннего сгорания в отношении мощности и скорости.

Существуют разные варианты конструкции, от общего двигателя до мотор-колес, обеспечивающих самостоятельный привод для каждого колеса. Высокие перспективы не позволяют конструкторам отказываться от работы, а полученные результаты демонстрируют успех и стимулируют дальнейшие исследования.

Солнечная панель на крышу автомобиля

Солнечные панели используются не только для соответствующих автомобилей, перемещающихся на солнечной энергии. Они используются и обычными автолюбителями для подзарядки аккумуляторов, питания ноутбуков, мобильных устройств или походной бытовой техники. Широко распространены солнечные батареи для автодома, обеспечивающие энергией все устройства во время стоянки и получающие заряд в светлое время суток. Они могут работать и во время движения, что расширяет возможности и позволяет эффективнее использовать световой день.

Существуют специальные разработки, предназначенные для монтажа на крышу автомобиля. Это гибкие фотоэлектрические панели, повторяющие форму крыши машины и не ухудшающие аэродинамику автомобиля. Исчезает риск срыва панелей от сильного встречного потока или порыва бокового ветра. Существуют и другие разработки, обладающие различными характеристиками и эксплуатационными особенностями.

Цены на оборудование

Автомобиль на солнечных батареях: миф или реальность

Автомобиль на солнечных батареях КобоВ середине прошлого века на одной из выставок автомобильной техники компании General Motors впервые был представлен первый автомобиль на солнечных батареях, движущей силой которого служил электродвигатель, питанием которого служила селеновая батарея с питанием от солнца. Длина его составляла всего около полуметра, а чуть более десяти батарей располагались на крыше транспортного средства.

Конструктором автомобильчика был инженер компании Уильям Кобб, исследования которого в то время усиленно финансировались компанией, обещая большой скачок в развитии автомобилей на солнечных батареях. Однако исследования в скором времени были свернуты, а их результаты забыты почти на тридцать лет.

к содержанию ↑

Электромобиль сегодня: прорыв в будущее

И только в начале девяностых годов прошлого столетия, когда коэффициент полезного действия солнечной панели поднялся до 15%, начался бум изобретений солнце мобилей одиночными изобретателями, в который, в последствие, включились и крупные автоконцерны. Совершенно недавно компания Spektrolab, являющаяся подразделением концерна Boeing, разработала панели с эффективностью около 36%, что явилось настоящим прорывом в сфере использования энергии Солнца.

Белый Тойота приус на солнечных батареяхСегодня производство электромобилей, где применяется батарея от солнца является сосредоточием самых последних технических изобретений и находок в материаловедении. Ведь невысокую эффективность панелей необходимо компенсировать низкими механическими потерями и небольшим весом самой техники.

Поэтому в таких моделях применяются самые последние изобретения в области трансмиссий, на них устанавливаются шины с самым низким сопротивлением качению и для их кузовов используются самые легкие композитные материалы высокой прочности. Кроме того, солнечные электрокары служат концептами для отработки последних достижений в автомобилестроении.

Так, специально для электромобилей разработаны легкие электродвигатели постоянного тока бесколлекторного типа с полюсами из редкоземельных магнитных материалов. А на ряде экземпляров для полного исключения механических потерь в трансмиссии стали устанавливать так называемые мотор-колеса, когда электродвигатель находится, непосредственно, в каждом колесе автомобиля. Компании-производители автошин, такие как Michelin, Dunlop и ряд других, заняты разработкой шин специально для электромобилей, коэффициент сопротивления качению которых, в настоящее время, достиг 0,007. Аналогичные шины высокого уровня сбережения энергии, используя наработки для электромобилей, разрабатываются и для обычных серийных моделей.

Гоночный автомобиль на солнчечных батареях на трассеБольшим подспорьем для автомобилестроителей стало изобретение батарей от солнца настолько тонких, что ими можно оборудовать не только крышу, но и любую поверхность автомобиля, тем самым увеличив общую площадь поглощения световой энергии. В последнее время при конструировании энергообеспечения серийных моделей стали применять солнечные панели для питания систем микроклимата, мультимедийных систем и систем подзарядки автомобильного аккумулятора на стоянках. Коэффициент аэродинамического сопротивления электромобилей достиг минимально возможной величины (0,1).

к содержанию ↑

Новый вид спорта — ралли солнцемобилей

В результате бума разработок автомобилей на солнечных батареях возник и новый вид спорта брейнспорт, в рамках которого ежегодно в Австралии проводятся ралли солнцемобилей с пробегом около 3000 км между городами Дарвин и Аделаида. Эти соревнования собирают тысячи зрителей, а миллионы наблюдают за ними по телевидению. Не обделены вниманием эти соревнования и со стороны крупных автомобильных концернов, понимающих, что за этим видом энергии будущее.

Результатом более чем пятидесятилетнего прогресса, стал ряд конструкций электромобилей, питающихся от панелей, преобразующих солнечную энергию в электрическую.

Так, в 1996 году на австралийском ралли, автомобиль Мечта компании Honda прошел 3010 километров со скоростью 90 км/час и максимальной скоростью 135 км/час.

В этом же году компанией GeneralMotors был представлен автомобиль Sunracer, разгоняющийся до скорости 100 км/час за 9 секунд и имеющий максимальную скорость 130 км/час. Он был оснащен передовым, на тот момент, электродвигателем с высоким КПД и на обычных свинцовых аккумуляторах мог пройти около 100 километров.

В одном из австралийских соревнований третье место заняло детище студентов Мичиганского университета. Автомобиль Momentum показал скорость 105 км/час, неся на своем борту водителя и панели из более 3000 солнечных батарей. Мощность двигателя составила 2 кВт и вес 290 килограмм вместе с водителем. Техника имеет три колеса шириной всего 65 миллиметров для снижения сопротивления качению.

Победителями австралийского ралли в 2001 и 2003 годах стала команда гонщиков из Голландии на автомобилях Nuna3, которые прошли дистанцию за двадцать девять часов одиннадцать минут при средней скорости 102,75 км/час. Теоретической максимальной скоростью этого автомобиля является показатель в 170 км/час.

к содержанию ↑

Разработки новых проектов

Электромобиль Ecletic на солнечных батареяхФранцузская фирма Venturi имеет два проекта автомобилей на солнечных батареях, практически готовых к выпуску в серию: Ecletic и Astrolab. Ecletic имеет крышу, расположенной на ней солнечной панели и электродвигатель мощностью 22 л/с, что позволяет ему проехать со скоростью 50 км/час около 50 километров. Более совершенный экземпляр Astrolab способен преодолеть 110 километров и на отдельных участках иметь скорость 120 км/час.

Автомобиль на солнечных батареях AstrolabНедавно был представлен автомобиль на солнечных батареях, разработанный группой преподавателей и студентов Университета Южной Австралии. Разгон до 100 км/час у модели Trev составляет 10 секунд, при максимальной скорости 150 км/час. Пробег свыше 150 километров ему обеспечивает литиевая батарея весом 44 килограмма, подзаряжаемая от солнечной панели. Машина имеет 2 места и достаточно объемный багажник. Техника весит 270 килограмм, оснащен эффективным электрическим приводом с низким уровнем шума и конструктивно может эксплуатироваться на дорогах общего пользования. Солнце мобиль позиционируется разработчиками как городской транспорт ближайшего будущего.

Стоимость подобного транспортного средства превышает полмиллиона долларов, а некоторые экземпляры достигают стоимости и в 2 миллиона, как Мечта от корпорации Honda. Поэтому, массовость автомобилей, использующих панели, берущие энергию от солнца, скорее всего, наступит не скоро. А пока такие модели могут обрести владельца, обладающего соответствующим капиталом. Правда, некая компания-производитель из Венесуэлы объявила о скором выпуске легковых единиц и малых грузовиков на солнечной тяге стоимостью не более 6000 долларов, но дальше обещаний дело пока не пошло.

к содержанию ↑

Достоинства и недочеты электромобиля

Как бы ни развивалось это направление разработки транспорта, автомобили на солнечных батареях имеют множество положительных качеств, способных стать приговором транспорту с ДВС:

  • неограниченный ходовой запас на энергии, накопленной в течение светового дня;
  • отсутствие сети заправочных станций;
  • большой рабочий ресурс солнечной панели;
  • полное отсутствие вредных выбросов;
  • бесплатность энергии.

Пока же эти преимущества становятся, наоборот, недостатками солнце мобилей, не позволяющими им стать широко распространенным видом транспорта.

Автомобили на солнечных батареях присутствует в программе практически каждого крупного автомобильного концерна. Кроме того, эти же концерны финансируют разработки в этой области небольшими конструкторскими бюро и коллективами учебных заведений. По оценкам специалистов, серийный электромобиль сможет появиться только тогда, когда солнечная батарея достигнет коэффициента полезного действия в 50%. Тогда автомобили на солнечных батареях смогут успешно конкурировать с машинами, движущей силой которых служат двигатели внутреннего сгорания.




Автомобиль на солнечных батареях: принцип действия, преимущества и недостатки
Автомобиль на солнечных батарейках

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.

Автомобиль на солнечных батарейках

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:

  • кондиционер;
  • радио;
  • навигатор.

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

Экологичный автомобиль

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

Минус в автомобилях на солнечных батарейках

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.

'; blockSettingArray[0]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[0]["elementPlace"] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1]["minSymbols"] = 0; blockSettingArray[1]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[1]["text"] = '

'; blockSettingArray[1]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[1]["elementPlace"] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3]["minSymbols"] = 1000; blockSettingArray[3]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[3]["text"] = '

новая волна из Китая — Авторевю

Hanergy — это китайский энергетический холдинг, который занимается производством и установкой экологически чистых электростанций, работающих от возобновляемых источников энергии: воды, ветра или солнца. Компания существует с 1994 года, имеет множество филиалов и партнеров по всему миру, а ее штат превышает 15 тысяч сотрудников. В прошлом году у Hanergy появились интересы и в автомобильной сфере. Точнее, в электромобильной. Прошлой осенью компания представила первый прототип электромобиля на солнечных батареях, а теперь в Китае прошла масштабная презентация сразу четырех концепт-каров.

Прототип Hanergy 2015 года

Все они построены на оригинальной модульной платформе, которая предусматривает разные типы привода (в зависимости от компоновки кузова и предназначения машины электромотор можно установить на любой оси). Литий-ионный тяговый аккумулятор располагается между осями под полом салона, а на поверхности кузова находятся современные тонкопленочные солнечные батареи. По сравнению с традиционными кристаллическими они легче, имеют повышенный КПД, лучше работают в пасмурную погоду и при загрязнении, а из-за гибкой конструкции их проще интегрировать в кузов автомобиля. А самый существенный недостаток — цена. Четыре машины как раз призваны продемонстрировать широкие возможности этих технологии.

Hanergy Solar O — это однообъемный сити-кар, созданный по более-менее традиционным лекалам. Солнечные батареи встроены в крышу, передок и подъемные двери, а в багажнике могут поместиться два электроскутера.

Hanergy Solar O

Необычная форма кузова и в первую очередь крыши концепта Solar A продиктована желанием максимально увеличить горизонтальную площадь солнечных батарей. По задумке у хэтчбека массой 1,2 т вдобавок есть раскладные панели, поэтому на парковке общая площадь солнечной батареи достигает 7,5 квадратных метра.

Hanergy Solar A

Но это еще ерунда. Минивэн Solar L в длину достигает шести метров, как Rolls-Royce Phantom! У него огромный покатый хвост, а площадь солнечных элементов — почти десять квадратных метров! При этом заявленная масса машины — всего 700 кг.

Hanergy Solar L

Ну а Hanergy Solar R — это электрический спорткар. Грозного вида купе имеет солнечные батареи на крыше, капоте, дверях, а также вместо заднего стекла. Увы, динамические характеристики машин пока не сообщаются.

Hanergy Solar R

По заверениям разработчиков, за 5—6 часов солнечные батареи могут выработать энергию, которой хватит для того, чтобы электромобиль мог проехать около 80 км. Для городских поездок по маршруту дом—работа—магазин—дом этого достаточно. При этом система управления на основании прогнозов погоды подскажет, когда лучше заряжать машину и сколько времени займет восполнение заряда для требуемого пробега. А если энергии солнца недостаточно, то запасы электричества можно пополнить от розетки. Полной емкости аккумулятора должно хватить на 350 км пробега.

В Hanergy уверяют, что нынешние технологии изготовления тонкопленочных солнечных батарей позволяют иметь коэффициент фотоэлектрического преобразования до 31,6%, хотя в среднем по отрасли этот показатель составляет около 20%. А в планах — увеличение коэффициента до 42% к 2025 году. В разработке находятся и прозрачные солнечные батареи, которые можно будет «наклеивать» на стекла, заметно увеличивая общую площадь фотоэлементов.

Компания намерена начать производство электромобилей на солнечных батареях в 2020 году. Но не исключено, что весь этот автомобильный проект сделан лишь в рекламных целях, чтобы привлечь внимание публики. Ведь помимо энергетических проектов широкую известность компании Hanergy принес еще и крупный финансовый скандал: прошлой весной после долгих махинаций акции одного из подразделений холдинга (Hanergy Thin Film Power) на Гонконгской бирже за 24 минуты подешевели почти вдвое, разом снизив капитализацию на 19 миллиардов долларов! Какие уж тут электромобили.

Автомобиль на солнечных батареях. Виды и устройство. Работа

Каждый день машин становится все больше, что неизменно ведет к уменьшению запасов нефти. К тому же увеличение сжигания топлива ведет к росту числа выхлопных газов и загрязнению окружающей среды. Многие ученые пытаются решить данную проблему самыми разными путями. Однако на данный момент полноценного решения, которое позволило бы забыть данную проблему, пока не найдено. Одним из вариантов решения данной проблемы является создать автомобиль на солнечных батареях.

Разработки этой машины начались в 1950-х годах. Перспективный автомобиль на солнечных батареях появился в 1982 году благодаря изобретателю Хансу Толструпу. На этой машине он сумел проехать по всей Австралии, но на тот момент его максимальная скорость составляла лишь 20 километров в час. Спустя 14 лет были созданы солнечные автомобили, которые могли развивать скорость до 135 километров в час. Такую цифру сумел продемонстрировать автомобиль под наименованием «Dream». Такие автомобили имеют серьезную перспективу, однако на данные момент в серийном производстве их нет. Это связано с целым рядом нерешенных проблем, в числе которых достаточно высокая стоимость машины.

Виды

Автомобиль на солнечных батареях интересен многим автомобильным брендам. И каждый из них пытается реализовать свое видение этих машин. Именно поэтому они сильно отличаются по конструктивному исполнению, внешнему виду и ряду параметров. Тем не менее, у всех этих автомобилей имеются общие закономерности.

Большая часть разработок ведется по следующим направлениям:
  • Изготовление смешанных конструкций солнечных машин. Их принцип базируется на том, что в солнечную погоду они работают от солнца, а при плохой погоде они способны подзаряжаться от электрической сети и ездить как обычный электрический автомобиль.
  • Разработка транспортных средств, где солнечная энергия применялась бы для обеспечения вспомогательных потребностей, к примеру, для работы навигации, кондиционера и так далее.
  • Создание автомобилей, которые работали бы лишь на энергии солнца. На данный момент это только экспериментальные конструкции, которым до серийного производства еще далеко. Вызвано это тем, что для полноценной каждодневной езды нужна большая площадь солнечных панелей, да и солнце светит не всегда.

Среди наиболее известных разработок является автомобиль на солнечных батареях под названием «Astrolab» от Venturi. Данная машина может достигать скорости в 120 километров в час и перемещаться на расстоянии 110 километров. Площадь панелей составляет 3,6 квадратных метров. Его корпус выполнен из пластика, вследствие чего машина весит порядка 300 килограмм. Стоимость этого экземпляра составляет 90 тысяч евро.

Французская машина под названием «Ecletic» способна передвигаться до 50 километров и имеет мощность в 22 лошадиные силы. Ее скорость достигает полсотни километров в час. С целью увеличения хода транспорта предусмотрен ветровой генератор, в том числе подзарядка от электросети.

В Голландии создан автомобиль «Stella», который способен перемещаться на расстоянии до 600 километров в час. Устройство имеет корпус, выполненный из алюминия и углерода, а также мощную батарею.

В Швейцарии создан автомобиль «Solar World GT», который выделяется огромной мощностью в 400 лошадиных сил. Он способен достигать ста километров в час всего лишь за 4 секунды и разгоняться до 275 километров в час.

В нашей стране также занимаются созданием солнечного автомобиля. Так питерский политехнический университет создал машину с кузовом из композитных материалов. Весит агрегат до 200 килограмм и способен разгоняться до 150 километров в час.

Устройство

Автомобиль на солнечных батареях зачастую довольно сильно выделяется от остальных машин, работающих при помощи двигателя внутреннего сгорания. В большинстве случаев они напоминают футуристические агрегаты, что вызвано необходимостью размещения большего числа солнечных панелей на корпусе машины, а также желанием разработчиков создать автомобиль будущего.

Главная особенность каждого солнечного транспорта – это наличие фотоэлектрических панелей. На текущий момент солнечные панели способны обеспечивать коэффициент полезного действия порядка 12%, что приводит к определенным ограничениям. Чтобы можно было запустить солнечные автомобили в серийное производство, необходимо создать панели с коэффициентом полезного действия порядка 50%. Технологии на данный момент не позволяют это сделать.

Поэтому разработчикам солнечных автомобилей приходится прибегать к разнообразным ухищрениям, чтобы улучшить параметры их функционирования:
  • Уменьшение массы машины, что достигается применением прочных пластиков и легких сплавов металла.
  • Улучшение аэродинамики.
  • Использование новых микропроцессорных систем управления.
  • Использование инновационных двигателей.

В большинстве случаев автомобиль на солнечных батареях включает следующие конструктивные элементы:

  1. Солнечные панели.
  2. Накопитель энергии, который позволяет ездить машине в условиях облачности и в ночное время, то есть тогда, когда нет солнца;
  3. Электродвигатель. В большей части случаев он ставится на ведущие колеса, что позволяет минимизировать потерю мощности из-за меньшего числа элементов трансмиссии. Довольно часто в подобных машинах применяются низкооборотные моторы постоянного тока, имеющие коэффициент полезного действия в 98%;
  4. Управляющий блок, занимающийся перераспределением полученной от солнца энергии. Часть тратится на движение, другая – на накопление в аккумуляторной батарее. К тому же управляющий блок занимается регулированием параметров функционирования панелей, их охлаждением и ориентированием на солнце.
  5. Шасси. Колеса в большей части случаев также являются инновационными, они имеют минимальный коэффициент сопротивления качению.
Принцип действия

Автомобиль на солнечных батареях функционирует благодаря принципу преобразования энергии солнца в электрическую. Именно электроэнергия необходима для питания электродвигателя машины и возможности передвижения. Принцип преобразования базируется на «p-n проводимости», которая создается в солнечной панели. Для достижения этой цели панели производятся из двух слоев кремния, куда добавляются специальные вещества. В верхнем слое присутствует фосфор, а в нижнем – бор.

На границе указанных слоев создается «р-n переход», именно он и влияет на «р-n проводимость» панели. Под действием солнца в верхнем слое создается дополнительное число отрицательно заряженных электронов, на нижней части появляются положительно заряженные элементы. Появление дополнительного числа разнозаряженных частиц приводит к появлению электрического поля между слоями. Создается разность потенциалов.

В случае появления нагрузки между электродами, которые подсоединены к этим слоям, в цепи появляется электроток. В случае подсоединения электродвигателя, это приведет к его работе. Но ток должен быть определенного уровня. Поэтому для регулирования поступающего электротока применяются дополнительные электронные устройства. Они отвечают за выдаваемую мощность и скорость вращения вала электродвигателя. Лишняя энергия накапливается в аккумуляторах. В случае отсутствия солнца в определенный период времени, то в работу вступает аккумулятор, который буде направлять энергию на двигатель. Остальные элементы солнечного автомобиля практически полностью идентичны элементам обычной машины.

Применение

Автомобиль на солнечных батареях сегодня производится только в экспериментальных образцах. Но в подобных машинах применяются самые последние технологии и изобретения. Так на них ставятся шины с наиболее низким сопротивлением качению, кузова выполняются из легчайших композитных материалов высочайшей прочности.

Специально для этих автомобилей применяются электрические двигатели постоянного тока бесколлекторного типа с полюсами, выполненными из редкоземельных магнитных материалов. Также в ряде моделей применяются мотор-колеса. К тому же солнечные машины используются в качестве концептов для отработки последних достижений в разработке автомобилей.

Ряд крупных автомобильных производителей, к примеру, Mercedes и Toyota в качестве опции используют солнечные панели для получения энергии для работы кондиционера и навигации. Но работы над созданием серийной солнечной машины не останавливаются. Решаются проблемы с низким коэффициентом полезного действия, аккумуляторами и так далее. Появление новых технологий в создании материалов, гибких солнечных панелей и батарей открывает новые возможности в деле создания новых автомобилей.

Появление разных моделей солнцемобилей привело к появлению нового вида спорта – гонок на солнцемобилях. Сегодня они организуются в различных странах, но самые известные находятся в Австралии. Благодаря таким гонкам автомобилепроизводители могут протестировать новые технические разработки, что позволяет развивать солнечные автомобили.

Развитие технологий в будущем позволит создавать солнечные автомобили, которые будут иметь:
  • Неограниченный запас хода, который был накоплен за солнечный день.
  • Большой рабочий ресурс панелей.
  • Создавать полностью бесплатную энергию.

В результате не будет необходимости содержать заправочные станции. У машин не будет вредных выбросов, что при серийном выпуске положительно скажется на экологии.

Похожие темы:
Все, что вам нужно знать об автомобилях на солнечных батареях

С новым интересом к возобновляемым и устойчивым энергетическим системам, автомобили на солнечных батареях вышли на передний план. Многие автомобильные компании работают над созданием солнечных машин, и они меняют автомобильную промышленность.

Солнечные машины - это электромобили, использующие солнечную энергию. Они используют фотоэлектрические элементы для преобразования энергии солнечного света в электричество. Эти автомобили могут накапливать солнечную энергию, а также работать плавно ночью или при отсутствии прямых солнечных лучей.Автомобили на солнечных батареях помогают не только загрязнять окружающую среду, но и шумят.

ОТНОСИТЕЛЬНО: HYUNDAI ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОЛНЕЧНУЮ ЗАРЯДНУЮ АВТОМОБИЛЬНУЮ ЗАРЯДКУ, КОТОРУЮ ЗАПОЛНЯЕТСЯ ДО 60% АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

В настоящее время тестируются многие прототипы автомобилей на солнечных батареях. Многие крупные игроки и стартапы участвуют в разработке гибридных солнечных автомобилей. Если верить статистике, к 2020 году рынок автомобилей на солнечных батареях, скорее всего, составит долларов США на 1 миллиард человек. Автомобильные компании уже извлекают выгоду из популярности и строят комплекты для солнечных батарей.Эти комплекты могут помочь автомобилям преодолевать большие расстояния, используя солнечную энергию.

Тем не менее, солнечные автомобили имеют конструктивные ограничения, поскольку необходимо учитывать эстетику, чтобы они могли размещать солнечные панели. Поэтому большинство солнечных транспортных средств до сих пор разрабатывалось для гонок на солнечных автомобилях, а не для регулярного использования.

Sunswift IV - самый быстрый солнечный автомобиль, который существует в настоящее время. Этот автомобиль был построен студентами Университета Нового Южного Уэльса для Solar Racing. Автомобиль использует технологию, аналогичную той, которая используется в велосипедной, аэрокосмической и автомобильной промышленности.

Однако до сих пор ни один из транспортных средств не был спроектирован таким образом, чтобы он мог на 100% полагаться только на солнечную энергию.

Как работает автомобиль на солнечной энергии?

Автомобиль на солнечных батареях использует солнечную энергию с помощью солнечных батарей для зарядки своих батарей. Эти автомобили зависят от фотоэлектрических элементов, которые помогают им преобразовывать солнечный свет в электричество.

Технически говоря, фотоны солнечного света ударяют фотоэлементы и возбуждают электроны.Это позволяет потоку электронов, который создает электрический ток в процессе. Этот электрический ток затем используется в качестве «топлива» для управления транспортным средством.

Существуют некоторые преимущества использования солнечных автомобилей:

  • Экономия средств на топливе
  • Устойчивость и экологичность
  • Никаких дополнительных затрат, кроме замены батареи
  • Не вызывает шумовое загрязнение или загрязнение воздуха

Разработки

Первый автомобиль на солнечной энергии был изготовлен компанией General Motors и был продемонстрирован на конгрессе в Чикаго в 1955 году.Эта солнечная машина была сделана из маленького электромотора Pooley и 12-ти селеновых фотоэлементов.

Электродвигатель Pooley отвечал за поворот шкива, который вращал вал заднего колеса. Это был первый в мире солнечный автомобиль, но он был слишком мал, чтобы ездить.

Однако Sion можно рассматривать как первый гибридный электромобиль, который заряжается от солнечной энергии. Он имеет 248 солнечных элементов, которые интегрированы в его тело, и он использует солнечную энергию для зарядки.

При использовании на коротких расстояниях имеет полную автономность.Более того, в среднем требуется около 30 минут для зарядки до 80% на зарядной станции.

Этот автомобиль может проехать до 155 миль (249 км) без подзарядки в зависимости от того, как вы едете, но он идеально подходит для повседневного использования. Sion использует 100% возобновляемые источники энергии для производства. Этот автомобиль продается по ориентировочной цене долларов США 28 500 немецкой компанией Sono Motors. Они представляют собой стартап, целью которого является революция в работе автомобилей и снижение общего углеродного следа.

Такие компании, как Toyota, Hyundai и другие, также пытаются использовать солнечные панели для создания полностью функционирующего солнечного автомобиля или его гибридной версии. Существуют и другие проекты, связанные с солнечными автомобилями, что делает автомобильные технологии более устойчивыми в будущем.

Hyundai Unveils Solar Roof Charging Car That Replenishes up to 60% of Battery Автомобиль Hyundai, заряжающий солнечную крышу. Источник: Hyundai

В рамках проекта Stanford Solar также было построено несколько автомобилей на солнечных батареях, а также ведется их разработка и вывод их на рынок.

Ранее в этом году стартап из Нидерландов под названием Lightyear представил прототип своего первого электромобиля на солнечной энергии под названием Lightyear One, который может похвастаться пробегом 450 миль (724 км) на одной зарядке.

All You Need to Know about Solar-Powered Cars Солнечная крыша в первый световой год. Источник: Light Year

Хотя автомобиль будет стоить около $ 170 000 , было бы очень интересно, если бы он соответствовал требованиям эффективности.

Компания планирует начать производство к 2021 году.

Почему мы уже не ездим на автомобилях на солнечных батареях?

Есть несколько причин, по которым даже самые продвинутые автомобильные компании не смогли разработать автомобили с полностью солнечной энергией.

Первой и главной причиной является сама солнечная панель. Используемые в настоящее время коммерческие солнечные панели, которые мы используем, имеют эффективность от 15 до 20%. Следовательно, для питания солнечного автомобиля нам необходимо заполнить пространство кузова солнечными элементами. Но при этом возникают две другие проблемы - вес и стоимость.

Солнечные панели недешевы, и они не являются невесомыми. Заполнение кузова автомобиля солнечными батареями означает, что вы добавляете массу веса и стоимости автомобиля.А если учесть вес батареи, идея автомобилей на солнечной энергии кажется все менее и менее осуществимой для реального мира.

В ясный день земная поверхность получает приблизительно 1 кВт солнечной энергии на квадратный метр . Учитывая, что высокоэффективные 4 квадратных метра фотоэлектрических панелей могут генерировать примерно 8 кВтч энергии в день, он будет ездить на вашем автомобиле только около 25 миль (40 км) .

Плохие погодные условия, неправильное расположение панелей и грязь, вероятно, заставят ваш солнечный автомобиль бороться за достижение этой цифры.

Кроме того, автомобили на солнечной энергии не являются «100%» экологически чистыми. Если вы посмотрите на то, как изготавливаются батареи и солнечные элементы, особенно на то, как они добываются на земле, становится ясно, что каждый автомобиль имеет свою долю углеродного следа.

Но это не значит, что это невозможно. Проводятся исследования по созданию аккумуляторов с малым весом и высокоэффективных фотоэлектрических элементов. Чистые солнечные машины все еще кажутся идеей с множеством ограничений.

7 компаний, которые лидируют на рынке солнечных панелей

Жюри по-прежнему на солнечных батареях. Некоторые говорят, что это будущее мобильности, а другие утверждают, что оно никогда не взлетит.

Один известный критик недавно изменил свою позицию. Элон Маск сказал в 2017 году на собрании Национальной ассоциации губернаторов, что «наименее эффективное место для установки солнечных батарей на автомобиль». Теперь, новый Cybertruck Теслы предлагает возможность добавить солнечные панели для большего диапазона.

В любом случае, скептики не мешают крупным автопроизводителям и стартапам разрабатывать эту технологию.Есть некоторые идеи, где вознаграждение за успех было бы настолько огромным, что вам просто нужно попробовать.

ОТНОСИТЕЛЬНО: 5 ИННОВАЦИЙ, ИЗМЕНЯЮЩИХ ИГРУШКУ В Зарядных устройствах для электрических транспортных средств

1. Смешение городской мобильности и солнечной энергии

Squad Mobility только что выпустил автомобиль Squad для зарядки от солнечных батарей. Это автомобиль, который использует ограничения Солнца в качестве своей силы.

Ориентированный на городскую мобильность, автомобиль развивает максимальную скорость 45 км / ч, перевозит двух человек и продается в розницу по 5750 евро (6335 долл. США).В зависимости от спроса и местного законодательства также доступна версия 80 км / ч.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Squad Mobility

Автомобиль построен с учетом "концентрических городов европейского стиля", которые "не предназначены специально для автомобилей".

Более того, автомобили спроектированы так, чтобы быть компактными и легко парковаться, поэтому они могут проводить большую часть своего времени, впитывая энергию солнца.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Squad Mobility

«Наш солнечно-электрический отряд может заряжать до 9.000 км в год в солнечной стране с собственной солнечной крышей, что делает его полностью свободным от выбросов для большинства пользователей, проезжающих около 30 км или 1 часов в день при 300 дней в году в городских условиях ". Роберт Ховерс, генеральный директор Squad Mobility, сообщил в пресс-релизе

Если требуется дополнительная дальность, его можно заряжать напрямую от сети с помощью обычной вилки или портативных аккумуляторов, которые поставляются с автомобилем Squad.

2. «Впервые в мире» солнечный автомобиль дальнего действия »

Еще в июне голландский стартап Light Year представил прототип того, что они называют первым автомобилем, способным преодолевать большие расстояния, питаясь только от Солнца.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Светлый год. Источник: Lightyear

Автомобиль, получивший название Lightyear One, имеет крышу и капот, состоящий из пяти квадратных метров встроенных солнечных элементов.

Солнечные панели заключены в безопасное стекло, «настолько прочное, что взрослый может [безопасно] ходить по ним», заявляет компания.

Автомобиль изготовлен из прочных, но легких материалов, что обеспечивает максимальную дальность полета. Это, по словам компании, позволяет автомобилю иметь пробег 725 км (WLTP).Световой год говорит, что его автомобиль использует 83 Вт / км (WLTP) и ускоряется с 0 - 100 за десять секунд.

Солнечная батарея Lightyear One добавляет 12 км дальности в час, когда на солнце.

3. Автогигант присоединяется к игре

Hyundai присоединился к относительно новой индустрии солнечных автомобилей со своей новой версией гибридного автомобиля Sonata.

Корейский производитель автомобилей утверждает, что от 30 до 60 процентов аккумулятора автомобиля можно зарядить с помощью солнечных батарей.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Солнечный гибрид Hyundai Sonata. Источник: Hyundai

В отличие от других автомобильных компаний в этом списке, Hyundai открыто заявляет, что его солнечная система крыши "играет вспомогательную роль" для своего гибридного двигателя.

Возможно, из-за того, что этот солнечный автомобиль происходит от известного автопроизводителя, автомобиль подвергся критике за отсутствие технологического мастерства.

Как указывает Forbes , автомобилю Hyundai необходимо постоянно парковаться на солнце, чтобы выдавать только 2 миль энергии в день.

4. Средство для поиска солнца

Растения являются "гелиотропными", что означает, что они движутся к солнечному свету, чтобы получить необходимую энергию. Теперь ваша машина может сделать то же самое.

Одной из основных критических замечаний о солнечных автомобилях является то, что транспортные средства обычно хранятся в гаражах и не являются идеальным местом для интеграции солнечных батарей. Stella Ersa - это автомобиль с автоматическим управлением, который можно запрограммировать на движение на солнце в любое время, когда мощность заканчивается.

Однако это не просто автомобиль на солнечной энергии.Компания Stella Ersa заявляет, что это «зарядная станция на колесах».

Инновации в зарядке - в частности, двунаправленная зарядка - означают, что автомобили могут накапливать энергию и передавать ее в сеть, на другие автомобили и в аккумуляторные батареи в автономных домах.

5. Автомобиль, который заряжает себя

Sion - это гибридный электромобиль, созданный немецким стартапом Sono Motors, который заряжает себя, используя солнечную энергию. 248 солнечных элементов, встроенных в его корпус, означают, что он может полностью автономно ездить на короткие расстояния.

Автомобиль может проехать до 155 миль ( 249 км) за одну зарядку и добавляет около 21 миль ( 33 км) в день через свои солнечные панели.

Более того, Somo Motors использует 100% возобновляемые источники энергии для компонентов автомобиля и процесса строительства. Автомобиль продается по ориентировочной цене в 28 500 долларов.

Автомобиль является частью планов Sono Motors по производству автомобилей, направленных на снижение выбросов CO2 во всем мире.Аккумулятор Sion был построен с пониженным содержанием кобальта, чтобы сделать его максимально устойчивым.

6. Создание автомобиля, способного «работать вечно»

В сентябре появились новости о том, что Toyota Motor Corp., Sharp Corp. и Японская организация по развитию новых энергетических и промышленных технологий, или NEDO, объединились для разработки Prius, который, теоретически, мог бы работать вечно без топлива или обычной электрической зарядки - ответ, говорят, это солнечная энергия.

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Солнечные батареи Toyota.Источник: Toyota

«Преимущество солнечного автомобиля в том, что он не может ездить на большие расстояния - он действительно не зависит от зарядных устройств», - сказал Коджи Макино, руководитель проекта Toyota в компании Bloomberg .

Солнечные элементы, используемые Toyota, Sharp и NEDO, имеют толщину всего около 0,03 мм. Это означает, что больше солнечных панелей может быть легко размещено на поверхностях автомобиля, включая его изогнутые части на крыше и капоте.

Солнечные панели для прототипа, как говорят, преобразуют солнечный свет с эффективностью более 34% - рыночный стандарт составляет 20% .

7. Cybertruck становится солнечным

В прошлую пятницу Элон Маск подтвердил в Твиттере, что новый Tesla Cybertruck станет первым автомобилем компании, предложившим солнечные батареи в качестве опции для расширения диапазона. Цена за добавление этих солнечных панелей в автомобиль еще не была опубликована.

Будет возможность добавить солнечную энергию, которая генерирует 15 миль в день, возможно, больше. Хотелось бы, чтобы это было самостоятельным. Сложив солнечные крылья, вы получите от 30 до 40 миль в день.Среднее число миль в день в США составляет 30.

- Элон Маск (@elonmusk) 22 ноября 2019 г.

В прошлом Тесла избегал использования солнечных батарей в своих автомобилях, по словам генерального директора, этому методу не хватает эффективности. Кажется, что работа конкурентов, возможно, просто убедила Маск и инженеров в Tesla.

Маск утверждает, что солнечные панели будут способны увеличивать пробег автомобиля до 15 миль ( 24 км) в день. Он говорит, что в среднем человек ездит в день в США.составляет 30 миль ( 48 км).

7 Companies That Are Leading the Way for Solar-Powered Cars Источник: Тесла

Более того, основатель Tesla написал о предложении добавить «раскладывающиеся солнечные крылья», чтобы еще больше увеличить дальность действия Cybertruck - он сказал, что они позволят автомобилю удвоить добавленную дальность от солнечной. до 40 миль ( 64 км).

Солнечные крылья на автомобиле могут показаться непрактичными, но эти идеи показывают, что Tesla изменила свой такт на солнечных автомобилях, и компания серьезно относится к этой технологии.

Хотя солнечные автомобили могут и не оказаться на грани опрокидывания автомобильной промышленности, это обещание стать частью более широкой сети самообеспечения энергопотреблением, что делает их таким заманчивым предложением.

У технологии есть свои критики, но мы не можем дождаться, чтобы увидеть, как развиваются автомобили на солнечных батареях, и в конечном итоге они выполняют свои огромные обещания.

построить автомобиль на солнечной энергии | Научный проект
Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript. Если вы оставите JavaScript отключенным, вы получите доступ только к части контента, который мы предоставляем. Вот как.
Области науки Энергия и сила
Сложность
Время, необходимое Короткие (2-5 дней)
Доступность материалов Требуется солнечная батарея и мотор.Смотрите список материалов для деталей.
Стоимость Низкий ($ 20 - $ 50)
Безопасность Нет проблем

Аннотация

Хотите построить автомобиль на солнечной энергии? Как насчет того, чтобы участвовать в конкурсе и соревноваться с чужими замыслами? Если так, то это проект для вас! Эти инструкции покажут вам, как приступить к созданию автомобиля на солнечной энергии, который вы можете посетить на научной или инженерной выставке.Опыт не требуется. Если вы хотите, вы можете даже принять участие в Junior Solar Sprint, региональном конкурсе автомобилей на солнечных батареях. Получите больше информации о вашем региональный конкурс.

Вы учитель? Попробуйте версию этого проекта для плана урока. Он содержит специальную информацию только для преподавателей.

Цель

Проектирование и сборка автомобиля на солнечной энергии.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Планируете ли вы сделать проект от друзей науки?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» в каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, поэтому не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

Бен Финио, доктор наук, научный сотрудник

Цитировать эту страницу Общая информация о цитировании предоставляется здесь.Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и при необходимости обновите цитату.

MLA Style

Финио, Бен. "Построй автомобиль на солнечной энергии". друзей науки , 23 июня 2020 года, https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Energy_p043/energy-power/how-to-build-solar-powered-car. Доступ 30 июля 2020 г.

APA Style

Финио, Б. (2020, 23 июня). Построить автомобиль на солнечной энергии. Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Energy_p043/energy-power/how-to-build-solar-powered-car

Дата последнего редактирования: 2020-06-23

Введение

Солнечная энергия - это энергия, которую мы получаем от солнца. В отличие от ископаемого топлива , которое может вызвать значительное загрязнение и выделять парниковые газы при сжигании, солнечная энергия чистая и возобновляемая .Однако солнечная энергия не лишена недостатков - она ​​недоступна ночью или в облачный день.

Солнечные панели преобразуют солнечный свет в электрическую энергию, которая может использоваться для питания машин, таких как двигатели. Они должны быть подключены к двигателю с помощью проводов, образуя цепь . Мотор может быть использован для привода колес автомобиля на солнечной энергии (Рисунок 1). Чтобы построить солнечный автомобиль, вы должны быть знакомы с основными деталями, которые составляют типичный автомобиль:

  • Шасси - это рама или кузов автомобиля.
  • Оси представляют собой прямые жесткие стержни, которые поддерживают колеса .
  • Подшипники соединяют оси с шасси и позволяют им вращаться.
  • Двигатель преобразует электрическую энергию от солнечной панели в вращательное движение. Он имеет металлический вал , который вращается.
  • Трансмиссия передает вращательное движение от вала двигателя к оси.

Фотографии автомобиля на солнечной энергии, изготовленного из деталей, заказанных онлайн.Шасси автомобиля, работающего на солнечной энергии, изготовлено из прямоугольного куска картона, нарезанного на немного меньшую длину, чем солнечная панель. К основанию картонного шасси прикреплены две соломинки, которые будут выступать в роли осей для четырех пластиковых колес. Двигатель с двумя зажимами типа «крокодил» прикреплен лентой к верхней части шасси рядом с задним колесом, на котором есть шестерня, которая сцепляется с шестерней на двигателе. Три скрепки согнуты и приклеены к верхней части шасси для поддержки солнечной панели (две сзади и одна спереди).


Рисунок 1. Автомобиль на солнечной энергии (вверху) и автомобиль со снятой панелью солнечных батарей (внизу), чтобы вы могли видеть другие компоненты. Этот автомобиль был построен с использованием комплекта, который снабжает солнечную панель, двигатель, оси, шестерни и колеса (см. Раздел «Материалы»). Шасси представляет собой кусок гофрированного картона, а соломинки выступают в роли опор (обратите внимание, что соломинки находятся под картоном, поэтому их трудно увидеть на этом рисунке). Скрепки для бумаги удерживают солнечную панель на месте сверху шасси.

Существует несколько различных типов трансмиссий, которые вы можете использовать для солнечной машины, показанной на рисунке 2.

  • В фрикционном приводе диск на валу двигателя натирает непосредственно другой диск на оси.
  • В ременном приводе диск на валу двигателя соединен с диском на оси ремнем (например, резиновой лентой).
  • В редукторе , шестерня на валу двигателя входит в зацепление с шестерней на оси.

Схемы трех различных типов трансмиссии (фрикционный, ременный и зубчатый).В фрикционном приводе энергия передается от двигателя к оси с помощью двух дисков, которые находятся в контакте с любым другим. В ременном приводе энергия передается ремнем, обернутым вокруг дисков двигателя и оси. В редукторном приводе две передачи используются для передачи энергии между двигателем и осью.


Рисунок 2. Различные типы трансмиссий.

Существуют различные инженерные и физические концепции, которые необходимо учитывать при проектировании и создании солнечного автомобиля.Некоторые решения могут включать компромиссы между различными факторами. Не существует единого «правильного» способа построить автомобиль. Некоторые из факторов, которые вы должны учитывать, перечислены ниже. Дополнительные ресурсы, перечисленные в библиографии, могут помочь вам узнать больше об этих темах.

  • Масса и жесткость : какой материал (ы) вы будете использовать для изготовления шасси? Различные материалы имеют разные плотности (масса на единицу объема) и жесткости (устойчивость к изгибу / изгибу).В общем, вы хотите, чтобы шасси было жестким и не слишком гибким. Вашему мотору будет тяжело передвигаться на очень тяжелом шасси. Однако, если шасси слишком легкое, оно может легко обдуваться от ветра или его шины могут проскальзывать из-за недостаточного трения о землю (см. Следующий пункт).
  • Трение - это сила, которая противостоит двум поверхностям, скользящим друг против друга. Иногда трение плохое - вы хотите, чтобы ваши подшипники и оси имели как можно меньшее трение между ними, чтобы оси могли свободно вращаться.Однако, иногда трение хорошее - вы хотите, чтобы ваши шины имели большое трение о землю, чтобы они не скользили.
  • Передаточное число - это соотношение между диаметром ведущей шестерни на валу двигателя и ведомой шестерней на оси. Это число говорит вам, сколько раз ведомая шестерня будет вращаться за каждый оборот ведущей шестерни. Например, если ведомая шестерня в пять раз больше в диаметре, чем ведущая шестерня, то всякий раз, когда ведущая шестерня совершает один полный оборот, ведомая шестерня совершает 1/5 оборота.Обратите внимание, что эта концепция также применяется к фрикционным и ременным приводам, и в более общем смысле их можно назвать передаточным числом .
  • Регулировка передаточного числа позволяет вам регулировать скорость вашего двигателя, измеряемую в оборотов в минуту, или об / мин, и крутящий момент в двигателе . Существует компромисс между этими двумя величинами (если вы увеличиваете число оборотов в минуту, вы уменьшаете крутящий момент и наоборот). Возможно, вам придется поэкспериментировать, чтобы выяснить, какое передаточное число делает вашу машину самой быстрой.
  • Угол солнечной панели относительно солнечных лучей влияет на то, сколько электроэнергии она производит. Он будет производить наибольшую мощность, когда панель перпендикулярна солнечным лучам.

Если вы экспериментируете один за другим с несколькими из этих переменных и отслеживаете свои результаты, вы можете создать отличный автомобиль на солнечной энергии. При желании вы можете принять участие в конкурсе Junior Solar Sprint, если таковой имеется в вашем регионе. Для получения дополнительной информации, проверьте здесь для вашего регионального отделения.

Термины и понятия

  • Солнечная энергия
  • Ископаемое топливо
  • возобновляемый
  • Солнечные панели
  • Схема
  • Шасси
  • Ось
  • Колесо
  • Подшипник
  • Мотор
  • Вал
  • Трансмиссия
  • Фрикционный привод
  • Ременный привод
  • Зубчатая передача
  • Масса
  • Жесткость
  • Трение
  • Передаточное число
  • Передаточное отношение
  • Привод
  • Приводной механизм
  • оборотов в минуту (об / мин)
  • Крутящий момент
  • Угол

Вопросы

  • Какие материалы вы могли бы использовать для создания различных частей солнечной машины?
  • Какие бывают типы передач?

Лента новостей на эту тему

Drawn diagrams of a friction drive, belt drive, and gear drive that can be used to rotate a wheel

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает вышеуказанные статьи.Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Материалы и оборудование

  • Как минимум, вам нужно будет приобрести официальную солнечную панель и мотор для вашего автомобиля. Решите, хотите ли вы собрать другие компоненты с нуля, или купите комплект, который включает в себя дополнительные детали. Официальные поставщики для соревнований среди юниоров Solar Sprint, Solar Made и Pitsco, имеют различные варианты (от только моторной / солнечной панели до полного автомобильного комплекта, включая шасси из бальсового дерева, оси, шестерни и колеса):
  • Если вы хотите создать свои собственные детали с нуля, вот несколько советов по материалам:
    • Шасси: гофрокартон, бальзовое дерево, пенополистирол®, коробки для молока / сока, картонные тубы
    • Оси: металлическая вешалка (вырезать прямой участок), деревянный шампур или дюбель, любой другой тонкий металлический стержень
    • Подшипники: соломинки для питья, проушины, отверстия в материале шасси
    • Колеса: пробки, кружки, вырезанные из жесткого материала (пластик, дерево)
    • Шины: резиновые ленты, горячий клей по краю колеса
    • Коробка передач: шестерни, спасенные от игрушек или электронного устройства, такого как видеомагнитофон или DVD-плеер, маленькие диски (например, приспособления для вращающихся инструментов Dremel®), резиновые ленты
  • В зависимости от материалов, которые вы выбираете, вам могут потребоваться другие разные инструменты или расходные материалы (дрель, пистолет для горячего клея, ножницы, плоскогубцы и т. Д.). Важно: убедитесь, что вы используете клейкую ленту / клей, который не тает и не размягчается на солнце в жаркий день!
  • Вам также понадобится ровное, мощеное, солнечное место для проверки вашего автомобиля и волонтер, чтобы помочь поймать ваш автомобиль (они могут быть быстрыми!).
  • Скачать бесплатный пакет проекта чтобы нарисовать свои эскизы, организовать свой проект, и убедитесь, что у вас есть все детали, необходимые для участия в конкурсе Junior Solar Sprint.

Отказ от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Инструменты домашней науки, Amazon.ком, Каролина Биологическая, и Jameco Electronics. Доходы от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, 501 (c) (3) общественная благотворительность, и держать наши ресурсы бесплатными для всех. Нашим главным приоритетом является обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), касающиеся покупок, сделанных вами для научных проектов, на основе рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам по адресу [email protected]

Экспериментальная процедура

Учителя , попробуйте нашу версию плана урока для этого проекта.У него есть дополнительные ресурсы для школ. Студенты , эта версия проекта была сделана специально для вас.

Планирование вашего солнечного автомобиля

  1. Нарисуйте, как вы хотите, чтобы ваш солнечный автомобиль выглядел. Какие материалы вы будете использовать? Как все части будут соответствовать друг другу? Вы можете использовать бесплатный пакет проекта делать свои наброски и отслеживать ваш проект. Если вы думаете о гонках на своем автомобиле в местном соревновании среди юниоров на солнечном спринте, использование пакета проекта поможет вам убедиться, что у вас есть все детали, необходимые для участия в соревновании!
  2. Если вы планируете принять участие в соревнованиях Junior Solar Sprint, следуйте правилам зарисовки и сборки автомобилей в Таблице 1.Более подробные официальные правила также можно скачать.
Солнечная панель
Категория Правило
Автомобильные материалы Стоимость не может превышать 50 долларов США (не включая переработанные материалы). Сохраните все квитанции.
Запрещается изменять (резать, сверлить, разбирать и т. Д.) Солнечную панель или двигатель.
Дизайн автомобилей не может быть использована в качестве шасси / кузова автомобиля. Оси и колеса не могут быть непосредственно прикреплены к солнечной панели.
Размеры (с присоединенной солнечной панелью) не могут превышать 60 х 30 х 30 см.
Выводы двигателя должны быть доступны, чтобы подключить аккумулятор 2xAA, если в день соревнований недостаточно солнечного света.
Автомобиль должен быть в состоянии прикрепить к направляющему проводу, который находится на расстоянии 1,5 см от земли, без развязывания одного конца направляющего провода.
Процесс Каждый раз, когда вы работаете над своим проектом солнечной машины, сделайте запись в своем журнале.
Используйте страницы этого пакета, чтобы помочь вам разработать свой автомобиль.

Создание стартового автомобиля

Теперь пришло время построить свой автомобиль. Видео и пошаговые инструкции в этом разделе показывают, как построить очень простой солнечный автомобиль. Это довольно хрупкий, хотя и легко развалится! Это означает пример . Не стесняйтесь его строить, это не займет много времени, а затем используйте информацию, которую вы узнали из сборки и тестирования, для создания потрясающей версии автомобиля, который вы набросали.Не забудьте заполнить страницы вашего пакета проекта, как вы работаете!

  1. В зависимости от того, где вы приобрели свой двигатель, вам необходимо припаивать к нему провода и / или обжимать зажимы аллигатора на проводах (Рисунок 3).
    1. При необходимости припаяйте два провода к выступам на задней части двигателя (попросите взрослого помочь вам с пайкой).
    2. Снимите пластиковые крышки с зажимов аллигатора и наденьте их на провода.
    3. Используйте плоскогубцы, чтобы плотно прижать зажимы аллигатора к оголенным металлическим концам проводов.
    4. Наденьте пластиковые крышки обратно на зажимы аллигатора.

Рисунок 3. Как прикрепить зажимы аллигатора к проводам двигателя.
  1. Подсоедините колеса, оси и подшипники. На рисунке 4 показаны оси (металлические стержни) внутри подшипников (соломинок).Каждая ось имеет два колеса (пластиковые диски с резиновыми шинами), которые плотно прилегают к концам оси. На одну из осей также надета пластиковая шестеренка, которая станет частью трансмиссии. Необходимо заранее спланировать, чтобы подумать о том, как эта шестерня (ведомая шестерня) будет совмещена с шестерней на валу двигателя (ведущая шестерня).

Рисунок 4. Оси с колесами, подшипниками и зубчатым колесом на одной из осей.
  1. Создайте свое шасси.
  2. Подсоедините ваши оси / подшипники к вашему шасси. На рисунке 5 показаны оси / подшипники, соединенные с нижней стороной корпуса (кусок гофрокартона) с помощью ленты.

Рисунок 5. Оси / подшипники, соединенные с шасси.
  1. Подсоедините двигатель к шасси и выровняйте коробку передач. Это может быть одним из самых сложных шагов. Если ваша трансмиссия использует шестерни, подобные той, что показана на рисунке 6, вам нужно, чтобы зубья шестерен плотно зацепились.Если они слишком ослаблены или вообще не соприкасаются, то двигатель просто вращается, не поворачивая ось. Тем не менее, если они слишком плотно, , может быть слишком много трения, и они могут заклинить. Вам нужно будет посмотреть, как это работает, когда вы подключите солнечную панель.

Рисунок 6. Мотор подключен к шасси.
  1. Прикрепите опоры вашей солнечной панели к шасси (Рисунок 7).

Рисунок 7. Скрепки как подставки для солнечных батарей.
  1. Прикрепите зажимы типа «крокодил» к двум выступам на задней панели панели солнечных батарей и закрепите панель солнечных батарей на корпусе (Рисунок 8).

Рисунок 8. Солнечная панель, прикрепленная к автомобилю.
  1. Теперь пришло время проверить свой автомобиль! Выведите машину на улицу под прямыми солнечными лучами, но пока не опускайте ее. Держите его в руках и направьте солнечную панель к солнцу.Если мотор и ось вращаются, поздравляем! Перейдите к следующему шагу. Если нет, попробуйте выполнить следующие действия по устранению неполадок:
    1. Если ваш мотор не вращается вообще:
      1. Убедитесь, что вы находитесь на улице, под прямыми солнечными лучами, в солнечный день, солнечная панель направлена ​​к солнцу. Ваша солнечная панель может не генерировать достаточно энергии, чтобы вращать двигатель, если вы находитесь в тени или облачно.
      2. Если ваш двигатель все еще не вращается, перепроверьте вашу цепь. Убедитесь, что зажимы аллигатора надежно соединены с металлическими выступами панели солнечных батарей.Если вы спаяли или обжали собственные проводные соединения, убедитесь, что ни одно из них не ослаблено или не повреждено. Отремонтируйте их при необходимости.
      3. Если ваша цепь в порядке, убедитесь, что ваша ось или трансмиссия не заблокированы. Ось вращается, если вы поворачиваете одно из колес вручную?
    2. Если ваш двигатель вращается, а оси нет, убедитесь, что шестерни касаются друг друга. Возможно, вам придется перенастроить свой двигатель или ось, чтобы убедиться, что зубья шестерен плотно прилегают друг к другу.
  2. Как только ваш мотор и ось вращаются, когда вы держите автомобиль на солнце, настало время поставить машину на землю и смотреть, как она движется! Но будьте осторожны - рабочая машина может двигаться довольно быстро. Хорошей идеей будет протестировать ваш автомобиль на плоской, открытой площадке без препятствий, в которые он может врезаться. Направьте свою машину на добровольца, который может ее поймать, или что-нибудь мягкое, как подушка. Солнечная панель хрупкая, поэтому постарайтесь не дать машине разбиться. Внимательно следите за своей машиной, когда опускаете ее.Как быстро это идет? Это идет прямо?

Делаем Ваш автомобиль лучше и быстрее

Подумайте, как вы могли бы сделать свою машину быстрее. Вот несколько предложений:

  1. Попробуйте уменьшить трение в осях. Не могли бы вы использовать другие материалы для подшипников?
  2. Убедитесь, что оси параллельны друг другу, чтобы они плавно вращались, не застревая.
  3. Можете ли вы сделать свой автомобиль легче, удалив материал?
  4. Можете ли вы изменить угол наклона солнечной панели так, чтобы она была обращена прямо к солнцу? Можно ли настроить угол наклона, чтобы можно было наклонять панель к солнцу во время гонок в разное время дня или в разных направлениях?
  5. Убедитесь, что ваша передача не скользит.Вы слышите скрежет / царапанье / дребезжание? Даже если ваша ось вращается, шестерни могут иногда скользить друг против друга. Выровняйте трансмиссию так, чтобы шестерни были плотно прижаты друг к другу.
  6. Попробуйте изменить передаточное число. Что произойдет, если вы используете шестерни разных размеров? Вам, вероятно, придется перестроить свой двигатель и / или ось, если вы попробуете это.

Конкуренция в младшем солнечном спринте

Теперь вы готовы к гонке! Войдите в ближайший к вам региональный филиал Junior Solar Sprint и испытайте свой автомобиль на соревнованиях.

,

Вариации

  • Вы живете в облачном климате или по каким-то причинам вы не можете заниматься этим проектом на открытом воздухе? Не волнуйтесь! Вы все еще можете построить и протестировать автомобиль с аккумуляторным питанием и применять многие из тех же самых инженерных принципов. Вместо солнечной панели приобретите Аккумулятор 2xAA и подключите его к двигателю.
  • Вместо машины на солнечной энергии, вы можете сделать другую машину на солнечной энергии? А как насчет вентилятора на солнечной батарее или произведения искусства с движущимися частями?
  • Если ваша школа не допускает инженерные проекты для своей научной ярмарки, подумайте над выполнением научного проекта с вашим автомобилем. Выполните эксперимент, чтобы определить, как изменение одной переменной, например, передаточного числа или угла наклона солнечной панели относительно солнца, влияет на скорость автомобиля.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Задайте вопрос эксперту

Форум «Спросите эксперта» предназначен для того, чтобы студенты могли найти ответы на научные вопросы, которые они не смогли найти с помощью других ресурсов. Если у вас есть конкретные вопросы о вашем научном проекте или научной ярмарке, наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают работу за вас, но они внесут предложения, предложат рекомендации и помогут вам устранить неполадки.

Задайте вопрос эксперту

Ссылки по теме

Лента новостей на эту тему

Drawn diagrams of a friction drive, belt drive, and gear drive that can be used to rotate a wheel

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает вышеуказанные статьи.Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Ищете больше науки веселья?

Попробуйте одно из наших научных мероприятий для быстрого и в любое время научного исследования. Идеальная вещь, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Найти деятельность

Изучите наши научные видео

сделай слякоть! Вкусный STEM Project

Хлопковая пусковая установка - Fun STEM Activity

Как создать ArtBot

Спасибо за ваш отзыв!

,
автомобилей на солнечных батареях - будущее транспорта. Умные солнечные машины на шикарной сетке
solar powered cars will brighten our energy future - the Michigan solar car rocks

Solar Powered Cars - управляй будущим

Что такое автомобиль на солнечной энергии?

Как и дома на солнечных батареях, солнечные машины используют энергию солнца, превращая ее в электричество. Это электричество питает аккумулятор, который управляет двигателем автомобиля. Вместо того, чтобы использовать батарею, некоторые солнечные машины направляют энергию прямо на электродвигатель. Яркими примерами последних автомобилей на солнечных батареях являются солнечный автомобиль Мичиганского университета, солнечный автомобиль MIT и солнечный автомобиль Беркли.

Солнечные машины используют фотоэлектрические элементы для преобразования солнечного света в энергию. Фотоэлектрические элементы - это компоненты солнечных батарей, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Они состоят из полупроводников, обычно из кремния, которые поглощают свет. Солнечная энергия освобождает электроны в полупроводниках, создавая поток электронов. Этот поток генерирует электричество, которое питает батарею и специальный двигатель в солнечных автомобилях.

Free Solar Evaluation

Преимущества автомобилей на солнечных батареях

У

солнечных машин есть некоторые ключевые преимущества.Их солнечные панели работают бесшумно, поэтому они не увеличивают шумовое загрязнение уже на дороге. Солнечные панели не создают парниковых газов, как бензиновые двигатели. Самое главное, что солнечная энергия бесплатна, широко доступна и дает водителю солнечной машины полную независимость от иностранной нефти.

Солнечный автомобиль дизайн / технология

Солнечные автомобили сочетают в себе технологии, используемые в аэрокосмической, велосипедной, альтернативной энергетике и автомобильной промышленности. Конструкция автомобиля на солнечной энергии ограничена необходимостью получать много солнечной энергии и хранить ее в батареях.Почти все солнечные автомобили, когда-либо построенные, были предназначены для гонок на солнечных батареях.

solar powered cars could be very exotic in the future

Французская компания Venturi только что закончила новую версию своего оригинального концептуального автомобиля Eclectic с Парижского автосалона 2006 года. Эта новая версия меньше, немного более аэродинамична и включает двери в свой список аксессуаров.

Как и его предшественник, к крыше прикреплены солнечные панели, которые вырабатывают электроэнергию каждый солнечный день, и имеется ветряная турбина мощностью 300 Вт, которая рассчитана на 8 миль, когда ветер свежий.Максимальная скорость автомобиля составляет 28 миль в час. Если вы спокойны после заката в спокойную ночь, вы всегда можете подключить встроенное зарядное устройство. Зарядное устройство питается от батарей и может проехать 31 милю за пять часов.

Производство электромобилей по соседству (NEV) начнется в октябре 2009 года. Ежегодно будет производиться до 3000 единиц на новом заводе Venturi, расположенном недалеко от Сабле-сюр-Сарт, Франция. Автомобили будут стоить около 20 700 долларов.

solar powered vw camper bus puts the bus on the cutting edge of renewable energy

Free Solar Evaluation

Когда я смогу купить автомобиль, работающий на солнечной энергии или фотоэлектрической энергии?

автомобилей на солнечной энергии прошли долгий путь с момента создания первого солнечного элемента в 1883 году.Toyota Prius - самый близкий к массам солнечный автомобиль. Новейший Prius, который должен выйти в конце 2009 года, будет оснащен гибридным электрическим бензиновым двигателем, автоматической самостоятельной парковкой и солнечными батареями для питания системы кондиционирования воздуха. Солнечные батареи сделают Toyota первым крупным автопроизводителем, который будет использовать солнечную энергию для автомобиля. Автомобильные системы кондиционирования воздуха обычно приводятся в действие двигателем вашего автомобиля, который должен работать усерднее, чтобы поддерживать движение автомобиля и его пассажиров в прохладе. Используя комбинацию солнечной панели и электродвигателя, Toyota может использовать силу солнца против себя, экономить газ и уменьшать выбросы углекислого газа.

Эти конкретные солнечные панели нельзя использовать для питания всего транспортного средства, но есть надежда: американская компания SEV продемонстрировала модифицированный Prius на солнечных батареях, который улучшает экономию топлива примерно на 29 процентов. Согласно SEV, это дает вам ежедневный электрический пробег в 20 миль.

Free Solar Evaluation

Солнечные автомобильные гонки - World Solar Challenge

Пионер солнечной энергетики Ханс Толструп инициировал World Solar Challenge после того, как в 1982 году он водил самодельный солнечный автомобиль под названием Quiet Achiever через Австралию с запада на восток.Открытый в 1987 году World Solar Challenge демонстрирует развитие передовых автомобильных технологий и предлагает альтернативы обычным автомобилям. Гонка 2009 года пройдет с 25 октября по 31 октября.

Задача проста: построить солнечный автомобиль, который сможет путешествовать из Дарвина в Аделаиду ​​в кратчайшие сроки. Есть три основных ограничения:

  • Транспортные средства могут работать только от прямого солнечного излучения.
  • Транспортные средства должны помещаться в коробку размером 5 метров в длину X 1.8 метров в ширину X 1,6 метра в высоту. (Солнечные батареи могут иметь площадь не более 6 квадратных метров.)
  • Мероприятие проводится с 8:00 до 17:00 ежедневно. Команды лагеря в пустыне, где они заканчивают свой день.

Первым испытанием в 1987 году стал переломный момент. Въехали двадцать три машины из семи стран. Победитель, побеждавший, Sunraycer от General Motors, привлек все внимание. Он закончил гонку всего за 44 часа, в среднем 66,9 километров в час.Успех Sunraycer оказал огромное влияние на развитие электромобилей General Motors. С тех пор эта задача стала испытательным полигоном для каждого аспекта конструкции автомобиля - от аэродинамики до шин. Участвуют автогиганты Ford, Honda, Toyota и Nissan.

Мероприятие пользуется популярностью во всем мире. Япония и Соединенные Штаты давно проводят свои собственные версии этого мероприятия, а также мероприятия в Европе, Малайзии, Тайване, Южной Африке и на Ближнем Востоке.

World Solar Challenge является главным форумом по технологии солнечных транспортных средств.Он находится в центре творческих усилий некоторых из лучших компаний и инженерных школ в мире и привлекает внимание средств массовой информации во всем мире, книги, документальные фильмы и даже художественный фильм.

Источники: aboutmyplanet.com, venturi.com, cnet.com, solarelectricvehicles.com, wsc.org

Теги: автомобили на солнечной энергии, автомобили на солнечной энергии, автомобили на солнечной энергии, электромобили, автомобили на солнечной энергии

Free Solar Evaluation

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о